Comparison the modern controllers’ efficiency for the spray dryer’s control system

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorSytnikov, Oleksii
dc.contributor.authorSkladannyy, Denys
dc.contributor.authorPlashykhin, Sergii
dc.contributor.authorSokolov, Kostiantyn
dc.date.accessioned2024-04-08T11:22:16Z
dc.date.available2024-04-08T11:22:16Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractSpray drying is one of the widely used drying process in chemical, pharmaceutical, and food industry. This process allows removing water from the product, which is produced in the solution form, and turn the finished product into a flowing powder material. It is obvious that such a process requires a significant amount of thermal energy, which is spent on the water evaporation. In addition, as in any drying process, in spray drying there is a problem with possible material over-drying. Therefore, the task of qualitative regulation of the spray drying process remains relevant. In this article, we attempt to compare the efficiency of two modern controllers for controlling the spray drying process. This is known in the theory of control of dynamic objects using predictive models model predictive controller and a fuzzy controller based on linguistic variables. The regulators choice due to both their popularity and high control quality indicators, which are given in published scientific works. The study was performed on based on spray drying process models, which were obtained in the previous work of the authors. In the research we used the software package MATLAB Simulink for control systems simulation. The research result show, that using the MPС-controller in the spray dryer’s control system allow to reduce the transient processes time. However, in case of a fuzzy controller, the control system partially levelling the mathematical model’s inaccuracy.
dc.description.abstractotherПроцес розпилювального сушіння є одним із найбільш широко використовуваних подібних процесів, який знаходить застосування у хімічній, фармацевтичній та харчовій та інших галузях промисловості. Основною метою такого процесу є видалення води з готового продукту у випадках, коли готовий продукт виробляється у вигляді розчину. При цьому готовий продукт перетворюється на сипучий порошкоподібний матеріал, який значно краще придатний до транспортування та зберігання. Очевидно, що процес розпилювального сушіння розчинених матеріалів потребує значної кількості теплової енергії. Переважна частина такої енергії спрямовується на нагрівання розчину готового продукту та на випаровування води з розчину. Іншою задачею практичної реалізації процесу розпиленого сушіння, як і в будьякому подібному процесі, є проблема можливого пересушування матеріалу. Тому задача якісного керування процесом розпилювального сушіння залишається актуальною. Традиційно розпилювальні сушарки працюють за допомогою систем керування з пропорційними та пропорційно-інтегральними регуляторами. Обидві зазначені системи керування засновані на фіксованій стратегії: один вхід – один вихід. У цій роботі ми хотіли б представити теоретичні результати досліджень систем керування розпилювальними сушарками з використанням сучасних регуляторів. Застосування таких регуляторів, на нашу думку, повинно істотно покращити техніко-економічні характеристики процесу сушіння. У роботі використано широко-відомий у теорії керування динамічними об'єктами модельнопрогностичний регулятор (МРС) та нечіткий регулятор на основі лінгвістичних змінних. Вибір регуляторів обумовлений як їх популярністю, так і високими показниками якості керування, які наведені в опублікованих наукових працях. Дослідження проводили на основі моделей процесу розпилювальної сушки, які були отримані в попередній роботі авторів. Огляд попередніх публікацій включає аналіз дванадцяти джерел, п’ять з яких присвячені застосування різних стратегій керування процесом розпилювального сушіння та чотири – порівнянню ефективності використання МРС регулятора та нечіткого регулятора для керування процесами різних галузей. За результатами огляду показана доцільність порівняння результатів робота зазначених регуляторів для досліджуваного процесу. У дослідженні використовувався програмний пакет MatLab Simulink для моделювання систем управління. Сам технологічний об’єкт моделюється за допомогою його передавальних функцій, які одержані у попередній роботі авторів. Модель доповнено початковими умовами – початковим значенням вологості. MPC-регулятор моделюється відповідним блоком, необхідне значення вологості на виході з апарату задається блоком констант. Для моделювання системи керування розпилювальною сушаркою з використанням нечіткого регулятора задані лінгвістичні змінні та проведено їх фазифікацію. Для контролюючої та контрольованих змінних – температури сушильного агенту та вологості одержаного матеріалу – запропоновано універсуми і три терміни: {низький; нормальний; високий}. Сформульовані нечіткі правила роботи регулятора. Результати досліджень показали, що використання МПС-контролера в системі керування розпилювальною сушаркою дозволяє скоротити час перехідних процесів. Однак у випадку нечіткого регулятора система керування частково нівелює похибку математичної моделі.
dc.format.pagerangePp. 35-41
dc.identifier.citationComparison the modern controllers’ efficiency for the spray dryer’s control system / Sytnikov Oleksii, Skladannyy Denys, Plashykhin Sergii, Sokolov Kostiantyn // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2024. – № 1 (23). – С. 35-41. – Бібліогр.: 12 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2024.300982
dc.identifier.issn2617-9741 (Print)
dc.identifier.issn2664-1763 (Online)
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/66011
dc.language.isoen
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 1 (23)
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectenergy efficient technology
dc.subjectspray dryer
dc.subjectsimulation model
dc.subjectMPC controller
dc.subjectfuzzy controller
dc.subjectенегоефективна технологія
dc.subjectрозпилювальна сушарка
dc.subjectімітаційна модель
dc.subjectMPC-регулятор
dc.subjectнечіткий регулятор
dc.titleComparison the modern controllers’ efficiency for the spray dryer’s control system
dc.title.alternativeПорівняння ефективності сучасних регуляторів у системі керування розпилювальною сушаркою
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
300982-Текст статті-694371-1-10-20240329.pdf
Розмір:
738.87 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 1 (23)