Robust controllers design for a distillation column
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Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Colombia
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Altmetric
Resumen
Descripción
Objetivo: Este artículo presenta el diseño de controladores robustos para una columna de destilación usando un editor gráfico. Con el desarrollo de la herramienta gráfica el proceso de diseño se simplifica.Métodos: El editor gráfico ayuda a calcular las funciones de peso de los criterios de desempeño y de la incertidumbre de la planta debido a las perturbaciones y realiza su interconexión. Posteriormente, se diseñaron tres tipos de controladores y se analizó su robustez.Resultados: Se realizaron simulaciones en lazo cerrado sobre el modelo no lineal, modificando los valores para la tasa de alimentación F y de la composición de alimentación zF, y se realizaron simulaciones suponiendo incertidumbre en los parámetros de las válvulas de control y los sensores.Conclusiones: De las simulaciones en lazo cerrado, se muestra que el proceso logra su estabilidad cumpliendo con los criterios de desempeño. Los resultados obtenidos para la composición en el fondo, presentaron errores inferiores al 0.8%. El controlador LMI tuvo resultados satisfactorios para la composición en la cima y en el fondo bajo cualquier tipo de perturbación.
Objective: This paper presents the design of robust controllers for a distillation column using a graphical editor. The graphical tool simplifies the design process.Methods: The graphical editor helps calculate weighting functions of the performance criteria and the uncertainty of the plant due to disturbances, and perform their interconnection. Subsequently, three types of controllers were designed and analyzed the robustness.Results: We performed closed loop simulations on the non-linear model, modifying the values of the feed rate F and the feed composition zF, and assuming uncertainty in the parameters of the control valves and sensors.Conclusions: Closed loop simulations showed that the process achieves its stability by meeting the performance criteria. The obtained results for bottom compositions showed errors under 0.8%. The LMI controller obtained satisfactory results for top and bottom compositions under any kind of disturbance.
Objective: This paper presents the design of robust controllers for a distillation column using a graphical editor. The graphical tool simplifies the design process.Methods: The graphical editor helps calculate weighting functions of the performance criteria and the uncertainty of the plant due to disturbances, and perform their interconnection. Subsequently, three types of controllers were designed and analyzed the robustness.Results: We performed closed loop simulations on the non-linear model, modifying the values of the feed rate F and the feed composition zF, and assuming uncertainty in the parameters of the control valves and sensors.Conclusions: Closed loop simulations showed that the process achieves its stability by meeting the performance criteria. The obtained results for bottom compositions showed errors under 0.8%. The LMI controller obtained satisfactory results for top and bottom compositions under any kind of disturbance.
Palabras clave
proceso de destilación, desempeño nominal, estabilidad nominal, incertidumbres paramétricas, desempeño robusto, valor singular estructurado., distillation process, nominal performance, nominal stability, parametric uncertainties, robust performance, structured singular value.