Simuleren en ontwerpen van klassieke en geavanceerde regelschema's in de chemische industrie

Abstract

Een geschikte procesregeling is onmisbaar voor de veilige en efficiënte werking van industriële chemische installaties. Klassiek wordt PID-regeling (proportioneel, integrerend en differentiërend) gebruikt. Deze is populair, goed gekend en eenvoudig, maar heeft tekortkomingen. Er is maar 1 gemanipuleerde variabele en het kan niet om met beperkingen op (proces-)variabelen. Geavanceerde modelgebaseerde regeltechniek (Model Predictieve Controle of MPC) kan een oplossing zijn voor tekortkomingen van PID-regeling. MPC werkt met een procesmodel en houdt rekening met beperkingen in het proces en kan met meerdere gemanipuleerde variabelen tegelijk overweg. In deze masterproef zijn PID- en MPC- regelschema's uitgewerkt om op praktische wijze in een educatieve context te gebruiken. De toepasbaarheid van beide regelmethoden werd onderzocht aan de hand van verschillende toepassingen uit de chemische industrie, i.e., tanks met in- en uitstroom en een CSTR-reactor. De complexiteit van de beschouwde processen neemt gradueel toe. Van een lineair proces met één te regelen procesvariabele en één regelingang naar een niet-lineair proces met meerdere procesvariabelen en regelingangen. De 3 beschouwde gevallen zijn uitgewerkt in het softwarepakket MATLAB en Simulink waarbij de code, die voor de betreffende simulaties nodig is, overzichtelijk wordt opgeleverd. De voor- en nadelen van PID en MPC komen naar voren en worden besproken aan de hand van resultaten van simulaties. Uit de resultaten blijkt dat MPC een stap vooruit is ten opzichte van PID.