msc thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ...
Post on 20-Jul-2020
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΕΦΑΡΜΟΓΗΕΛΕΓΚΤΩΝΕΛΕΓΚΤΩΝ PID PID ΣΕΣΕ ΚΑΙΝΟΤΟΜΑΚΑΙΝΟΤΟΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
ΠΑΡΑΓΩΓΗΣΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΜΕ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ Υ∆ΡΟΓΟΝΟΥΥ∆ΡΟΓΟΝΟΥ
∆ηµήτρης Ιψάκης∆ρ.Χηµικός Μηχανικός
ΤριµελήςΤριµελής ΣυµβουλευτικήΣυµβουλευτική ΕπιτροπήΕπιτροπή
ΑναπλΑναπλ. . ΚαθηγητήςΚαθηγητής ΝΝ. . ΚαραµπετάκηςΚαραµπετάκης, , ΕπιβλέπωνΕπιβλέπων ∆ιπλωµατικής∆ιπλωµατικής ΕργασίαςΕργασίαςΚαθηγητήςΚαθηγητής ΠΠ. . ΤζιώναςΤζιώνας, , ΜέλοςΜέλος ΤριµελούςΤριµελούς ΕξεταστικήςΕξεταστικής ΕπιτροπήςΕπιτροπήςΕρευνητήςΕρευνητής ΑΑ’’, , ∆ρ∆ρ. . ΣΣ. . ΒουτετάκηςΒουτετάκης, , ΜέλοςΜέλος ΤριµελούςΤριµελούς ΕξεταστικήςΕξεταστικής ΕπιτροπήςΕπιτροπής
ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΙ∆ΙΚΕΥΣΗΣΕΙ∆ΙΚΕΥΣΗΣ««ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ & & ΘΕΩΡΙΑΘΕΩΡΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΥΕΛΕΓΧΟΥ»»
ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ
ΚίνητραΚίνητρα καικαι ΣτόχοιΣτόχοι ΜελέτηςΜελέτης
ΧαρακτηριστικάΧαρακτηριστικά ΕνεργειακώνΕνεργειακών ΣυστηµάτωνΣυστηµάτων & & ∆ιάγραµµα∆ιάγραµµα ΡοήςΡοής
ΜαθηµατικήΜαθηµατική ΜοντελοποίησηΜοντελοποίηση & & ΑνάλυσηΑνάλυση ΣυστήµατοςΣυστήµατος
ΜελέτηΜελέτη ΠροσοµοιώσεωνΠροσοµοιώσεων ΑνοικτούΑνοικτού ΒρόχουΒρόχου
ΘεωρητικάΘεωρητικά ΧαρακτηριστικάΧαρακτηριστικά & & ΙδιότητεςΙδιότητες PID PID ΕλέγχουΕλέγχου
ΑνάπτυξηΑνάπτυξη & & ΕφαρµογήΕφαρµογή ΕλεγκτώνΕλεγκτών
ΑξιολόγησηΑξιολόγηση ΣυστήµατοςΣυστήµατος ΚατανεµηµένουΚατανεµηµένου ΕλέγχουΕλέγχου µέσωµέσωΠροσοµοίωσηςΠροσοµοίωσης ΣεναρίωνΣεναρίων ΛειτουργίαςΛειτουργίας
ΣυµπεράσµαταΣυµπεράσµατα--ΜελλοντικήΜελλοντική ΑξιοποίησηΑξιοποίηση
ΣΤΟΧΟΙΣΤΟΧΟΙ ΜΕΛΕΤΗΣΜΕΛΕΤΗΣ
ΑΝΑΠΤΥΞ
Η ΚΑΙΝΟΤΟ
ΜΩΝ
ΕΝΕΡΓΕΙ
ΑΚΩΝ ΣΥΣ
ΤΗΜΑΤΩ
Ν
ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΕΣΩ
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΕΞΙΣΩΣΕΩΝ
ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΕΥΕΛΙΚΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ
∆ΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΕΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ
1980 1985 1990 1995 2000 20050
2000
4000
6000
8000
10000
12000
106 Μετρικοί Τόνοι C
/Έτος
Έτος
Σύνολο Πετρέλαιο Λιγνίτης Φυσικό Αέριο Τσιµέντο
Ενεργειακές Απαιτήσεις 1980-2030 Κατανοµή Ενεργειακών Πόρων
Μείωση
ΜείωσηΕνεργειακών
ΕνεργειακώνΑποθεµάτων
Αποθεµάτων
Έξαρση
ΈξαρσηΦαινοµένου
Φαινοµένουτουτου
Θερµοκηπίου
Θερµοκηπίου
10%
5%
23%
25%
37%
Πετρέλαιο Γαιάνθρακας Φυσικό Αέριο Πυρηνική Ενέργεια ΑΠΕ
1980 1990 2000 2010 2020 20300
50
100
150
200
250
300
Απαιτήσεις σε Ενέργεια
, 1015
Btu
Έτος
Πετρέλαιο Λιγνίτης Φυσικό Αέριο Ανανεώσιµες Πηγές Πυρηνική Ενέργεια
Αύξηση εκποµπών CO2 ανά διεργασία
εκµετάλλευσης πρώτης ύλης
ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ
Υ∆ΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝΣΤΑ∆ΙΟ
ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ
ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Υ∆ΡΟΓΟΝΟΥ
Υ∆ΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣΥ∆ΡΟΓΟΝΟ
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΠΑΡΟΧΕΣ
ΠΑΡΑΓΩΓΗ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
ΑΤΜΟΣ, ΑΕΡΑΣ
ΚΑΙΝΟΤΟΜΑΚΑΙΝΟΤΟΜΑ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ
ΜΕΛΕΤΕΣ
ΘΕΡΜΟ∆ΥΝΑΜΙΚΗ
ΑΝΑΛΥΣΗ
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ
ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
ΤΟΜΕΙΣΤΟΜΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗΣΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗΣΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗΣ
ΕΛΕΓΧΟΣ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗΣ
ΗΗ µεστήµεστή µαθηµατικήµαθηµατική ανάλυσηανάλυση µπορείµπορεί νανα οδηγήσειοδηγήσει στονστον σχεδιασµόσχεδιασµό πειραµάτωνπειραµάτων, , στηνστην
καταγραφήκαταγραφή επιτρεπτώνεπιτρεπτών ορίωνορίων ασφαλήςασφαλής λειτουργίαςλειτουργίας καικαι σεσε κέρδοςκέρδος χρόνουχρόνου..
ΟιΟι θερµοδυναµικέςθερµοδυναµικές µελέτεςµελέτες στοχεύουνστοχεύουν στηνστην ανάλυσηανάλυση ευαισθησίαςευαισθησίας σεσε συνθήκεςσυνθήκες
µόνιµηςµόνιµης κατάστασηςκατάστασης, , χωρίςχωρίς νανα δίνουνδίνουν λεπτοµέρειεςλεπτοµέρειες επίεπί δυναµικώνδυναµικών χαρακτηριστικώνχαρακτηριστικών..
ΗΗ γραµµικήγραµµική ανάλυσηανάλυση αναν καικαι πιοπιο ευέλικτηευέλικτη υπολογιστικάυπολογιστικά, , υστερείυστερεί στηνστην σύλληψησύλληψη
βασικώνβασικών λειτουργικώνλειτουργικών χαρακτηριστικώνχαρακτηριστικών ((έναρξηέναρξη//παύσηπαύση λειτουργίαςλειτουργίας, , µελέτηµελέτη
καταλυτικώνκαταλυτικών διεργασιώνδιεργασιών κκ..αα.)..).
∆ιακρίνεται∆ιακρίνεται έλλειψηέλλειψη στηνστην συνολικήσυνολική ανάλυσηανάλυση τωντων επιµέρουςεπιµέρους υποσυστηµάτωνυποσυστηµάτων..
ΟΟ έλεγχοςέλεγχος αναν καικαι αφοράαφορά προηγµέναπροηγµένα συστήµατασυστήµατα καικαι θεωρίεςθεωρίες, , συνήθωςσυνήθως περιορίζεταιπεριορίζεται σεσε
µικρήµικρή κλίµακακλίµακα λειτουργίαςλειτουργίας καικαι προκαθορισµένεςπροκαθορισµένες υποδιεργασίεςυποδιεργασίες..
ΣεΣε ενεργειακάενεργειακά συστήµατασυστήµατα προτείνεταιπροτείνεται ηη ανάπτυξηανάπτυξη κατανεµηµένουκατανεµηµένου ελέγχουελέγχου..
ΟιΟι εφαρµογέςεφαρµογές κατάλληλωνκατάλληλων ενεργειακώνενεργειακών συστηµάτωνσυστηµάτων αξιοποίησηςαξιοποίησης υδρογονανθράκωνυδρογονανθράκων
αφοράαφορά τηντην ανάπτυξηανάπτυξη υβριδικώνυβριδικών οχηµάτωνοχηµάτων αλλάαλλά καικαι σεσε οικιακήοικιακή χρήσηχρήση..
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ∆ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΡΟΗΣ
POWER
Li-Ion
Accumulator
Forklift
POWER
POWER
ΣΤΑ∆ΙΟ
ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ
&
ΠΑΡΟΧΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΤΑ∆ΙΟ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ
ΤΜΗΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
ΣΤΑ∆ΙΟ ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑΣ &
ΕΝΑΛΛΑΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
ΙΝ1
ΙΝ2
OUT2
OUT1
)1( /,,,,
τtfeediinfeediout eFF −−⋅=
feedoutfeedioutfeediout QFC ,,,,, /=
sub
N
ioutinoutini
outin P
TRFQ
∑=
⋅⋅= 1
//,
/
Συγκέντρωση
Γραµ/κή Ροή
Ογκοµετρική Ροή
dt
dT
TR
MBP
dt
d
dt
dT
TR
MBP
dt
d
ToutToutfQ
Vcp
QTT
V
Q
dt
dT
Vcp
QTT
V
Q
dt
dT
outmixout
outmixout
outmixoutin
in
out
inout
outmixoutin
in
out
inout
out
out
2,2
2,2,
1,2
1,1,
211
2,22,
12,2,
2
2,
2,
2,2,
1,11,
11,1,
1
1,
1,
1,1,
2,
1,
),(
][
][
⋅⋅
⋅−=
⋅⋅
⋅−=
=
⋅⋅−−⋅⋅=
⋅⋅+−⋅⋅=
ρ
ρ
ρρ
ρ
ρρ
ρ
Θερµοκρασία
Πυκνότητα
ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ &
ΚΑΥΣΤΗΡΑΣ ΑΠΟ∆ΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
Η µεταφορά θερµότητας κατευθύνεται:
1. από το εσωτερικό του καυστήρα προςτο τοίχωµα του (αντίσταση 1)
2. Στην συνέχεια στο τοίχωµα τουαντιδραστήρα αναµόρφωσης (αντίσταση 2) και
3. Στο εσωτερικό του αντιδραστήρααναµόρφωσης (αντίσταση 3).
ΚΑΥΣΤΗΡΑΣ
ΑΠΟ∆ΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
njmi
CCCRT
ECR
dt
dV
CCCQ
Vdt
dC
dt
dVQQ
dt
dV
dt
dT
RT
MBP
dt
d
DAUfCC
CToutToutToutfQ
TTCTTCdt
dTcpm
Vcp
QTT
V
Q
dt
dT
vkiout
viout
viout
out
jji
out
out
iout
out
inioutiinin
iout
outout
outoutinin
outmixout
iout
outoutoutoutout
bb
outmixoutin
in
out
inout
out
....1,....1
....)exp(
]R)([1
/][
),,(,
),,,(
)]()([
][
1,,2
1,,1
1,,1,
3,
1,1
1,
1,,ji,
1,
1,1,,1,,1,
1
1,,
1,1,
11,1,1,1,1
1,2
1,1,
21
1,,3211
3,2,22,1,12,
1,11,
11,1,
1
1,
1,
1,1,
1,
==
⋅⋅−⋅=
⋅⋅+Σ±⋅−⋅=
⋅−⋅−⋅=
⋅⋅
−=
=
=Σ
−⋅−−⋅⋅⋅⋅
⋅⋅
Σ+−⋅⋅=
ρ
ρρ
ρ
ρρ
ρρ
ρ
ρρ
ρ
Συγκέντρωση
Όγκος Μίγµατος
Θερµοκρασία
Πυκνότητα
Ρυθµός
Κατανάλωσης/ Παραγωγής
ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ
njmi
CCCRT
ECR
dt
dV
CCCQ
Vdt
dC
dt
dVQQ
dt
dV
dt
dT
TR
MBP
dt
d
DAUfCC
CToutToutToutfQ
TTCTTCdt
dTcpm
Vcp
QTT
V
Q
dt
dT
vkiout
viout
viout
out
jji
out
out
iout
out
inioutiinin
iout
outout
outoutinin
outmixout
ioutB
outoutoutoutout
r
outmix
Boutin
in
out
inout
out
....1,....1
....)exp(
]R)([1
/][
),,(,
),,,(
)]()([
][
4,,2
4,,1
4,,4,
3,
4,4
4,
4,,ji,
4,
4,4,,4,,4,
4
4,,
4,4,
44,4,4,4,4
4,2
4,4,
21
1,,432
4,3,23,2,13,
r
4,44,4,4,
4
4,
4,
4,4,
4,
==
⋅⋅−⋅=
⋅⋅+Σ±⋅−⋅=
⋅−⋅−⋅=
⋅⋅
⋅−=
=
=Σ
−⋅−−⋅⋅⋅⋅
⋅⋅
Σ+−⋅⋅=
ρ
ρρ
ρ
ρρ
ρρ
ρ
ρρ
ρ
Συγκέντρωση
Όγκος Μίγµατος
Θερµοκρασία
Πυκνότητα
Ρυθµός
Κατανάλωσης/ Παραγωγής
CC33HH88, C, C44HH1010, H, H22O, CO, HO, CO, H22, , COCO22, C, CΗΗ44, O, O22, N, N22
ΣΤΑ∆ΙΟ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ:
ΑΝΤΙ∆ΡΑΣΤΗΡΑΣ HTS
njmi
CCCTR
ECR
dt
dV
CCCQ
Vdt
dC
dt
dVQQ
dt
dV
dt
dT
TR
MBP
dt
d
CToutfQ
Vcp
QTT
V
Q
dt
dT
vkHTSiout
vHTSiout
vHTSiout
HTSoutji
HTSoutHTS
HTSout
HTSiout
HTSout
HTSinHTSioutHTSiinHTSin
HTS
HTSiout
HTSoutHTSout
HTSHTSoutHTSoutHTSinHTSinHTS
HTSout
HTSout
HTSmixHTSout
HTSioutHTSHTS
HTSoutHTSHTSmix
HTSHTSoutHTSin
HTS
HTSin
HTSout
HTSinHTSout
....1,....1
....)exp(
]R)([1
/][
),(
][
,,2
,,1
,,,
3,
,
,
,,ji,
,
,,,,,,
,,
,,
,,,,
,2
,
,,
,,
,,,,
,
,
,,
==
⋅⋅⋅
−⋅=
⋅⋅+Σ±⋅−⋅=
⋅−⋅−⋅=
⋅⋅
⋅−=
=Σ
⋅⋅
Σ+−⋅=
ρ
ρρ
ρ
ρρ
ρρ
ρ
ρρ
ρ
Συγκέντρωση
Όγκος
Μίγµατος
Θερµοκρασία
Πυκνότητα
Ρυθµός
Κατανάλωσης/ Παραγωγής
ΚΥΨΕΛΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ (1)
fe
fccFC
cathodeanodeFCoutcathodeanodeFC
cathodeanodeFCout
cathodeanodeFCoutiFC
cathodeanodeFCout
cathodeanodeFCincathodeanodeFCouticathodeanodeFCinicathodeanodeFCin
cathodeanodeFC
cathodeanodeFCouti
cathodeanodeFCoutcathodeanodeFCout
cathodeanodeFC
cathodeanodeFCoutcathodeanodeFCoutcathodeanodeFCincathodeanodeFCincathodeanodeFC
FCout
FCout
cathodeanodeFCoutcathodeanodeFCout
FCFCFCioutcoolantFCoutFCFCtotal
coolantFCoutFCcoolant
coolantFCoutFCoutcoolantFCoutcoolantFCin
FCcoolantFCout
coolantFCincoolantFCincoolantFCout
cathodeFCoutFCFCmixanodeFCoutFCFCmix
FCtotalFCoutFCin
cathodeFCFCoutanodeFCFCout
cathodeFCinFCinanodeFCinFCinFCout
nFn
InR
dt
dV
CR
CCQVdt
dC
dt
dV
QQdt
dV
dt
dT
RT
PMB
dt
d
VICTToutfQ
Vcp
TTCTT
V
Q
dt
dT
VcpVcp
QTT
VV
dt
dT
⋅⋅
⋅=
++
−=
−−=
⋅−=
=
−+−=
++−
+
+=
]
)([1
/]
[
),,,,(
)(][
)()(][
)()(
)()(
/,,/,
/,,
/,,,
/,,
/,,/,,,/,,,/,,
/,
/,,,
/,,/,,
/,
/,,/,,/,,/,,/,
,
,2
/,,/,,
,,,,,
,,
,,,1,,,,
,,
,,,,,,
,,,,
,,,
,,
,,,,,
ρ
ρ
ρ
ρ
ρρ
ρρ
ρ
ρρ
ρ
ρρρρ
ρρ
Συγκέντρωση
Όγκος
Μίγµατος
Θερµοκρασία
Πυκνότητα
ΙΝanode
ΙNcoolant
OUTcoolant
ΙΝcathode
OUTanode
OUTcathode
Ρυθµός
Κατανάλωσης/ Παραγωγής
ΚΥΨΕΛΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ (2)
fccfcfc
fc
e
gconc
fcfcohm
Oact
concohmactfc
InVP
I
I
Fn
TRV
ITIV
C
T
pV
VVVV
⋅⋅=
−⋅⋅
⋅−=
⋅+⋅+⋅=
⋅+=
−⋅⋅
⋅⋅+⋅⋅+⋅+=
⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅=
−−−=
)1ln(
)(
I
nV
C
I
dt
dn
))
498exp()1008.5(
ln(T)ln(ITT
])(pln0.5)[ln(pT)10(4.3085298)-T()10(0.85-1.229E
E
lim
765
FC
actactfcact
fc
6fc4fcfc3fc21
0.5OHfc
5-fc
3-nerst
nerst
2
22
ξξξ
ξξξξ
Ωµικές
Απώλειες
Απώλειες
Ενεργοποίησης
Τάση
Λειτουργίας
Θερµοδυναµική
Τάση
Αποδιδόµενη Ισχύς
Απώλειες λόγω
Συγκεντρώσεως
ΣΥΣΣΩΡΕΥΤΗΣ ΙΟΝΤΩΝ ΛΙΘΙΟΥ
)()1()()1(
)(
)(
)1
(
)1
(
max,1
1,max,.,
max,1
1min,min.,
211
2
211
1
tQ
ItSOCtSOC
IVP
q
qEEEE
q
qEEEE
RIEV
c
q
c
qk
dt
dqc
q
c
qkI
dt
dq
o
acacac
acacac
cocochac
dodisac
oacacac
ac
∆⋅⋅
+−⋅=+
⋅=
⋅−+=
⋅−+=
⋅−=
−−⋅=
−−⋅−−=
ησ
Τάση Λειτουργίας
Χωρητικότητα Συσσωρευτή
Ισχύς Λειτουργίας
Κατάσταση Φόρτισης
ΕΠΙΛΥΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ
∆ήλωση∆ήλωση παραµέτρωνπαραµέτρων
ανάανά υποσύστηµαυποσύστηµα
ΟρισµόςΟρισµός κανονικώνκανονικών
διαφορικώνδιαφορικών εξισώσεωνεξισώσεων
στηνστην µορφήµορφή yy’’==ff((tt ,,yy))
ΟρισµόςΟρισµός βοηθητικώνβοηθητικών
µεταβλητώνµεταβλητών καικαι σύνδεσησύνδεση
υποσυστηµάτωνυποσυστηµάτων
ΟρισµόςΟρισµός αλγεβρικώναλγεβρικών
γραµµικώνγραµµικών καικαι
µηµη--γραµµικώνγραµµικών σχέσεωνσχέσεων
∆ήλωση∆ήλωση µεταβλητώνµεταβλητών
ανάανά υποσύστηµαυποσύστηµα
ΑπόδοσηΑπόδοση σταθερώνσταθερών τιµώντιµών καικαι
τιµώντιµών στηνστην αρχικήαρχική κατάστασηκατάσταση
ΟρισµόςΟρισµός χρόνουχρόνου προσοµοίωσηςπροσοµοίωσης
καικαι διαστήµατοςδιαστήµατος ολοκλήρωσηςολοκλήρωσης
ΕπίλυσηΕπίλυση συστήµατοςσυστήµατος µεµε χρήσηχρήση διαθέσιµωνδιαθέσιµων
καικαι κατάλληλωνκατάλληλων εντολώνεντολών τουτου MATLABMATLAB
ΕΞΑΚΡΙΒΩΣΗ
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ
0 1 2 3 4 5 60
50
100
150
200
250
300
350
400
Discharging time, h
Dis
char
ge C
urre
nt,
ADischarge Current versus time of discharge
SimLi-Ion
ExpLi-Ion
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 12020
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Capacity, Ah
Vba
t, V
olt
SimLi-Ion
ExpLi-Ion
ΡεύµαΡεύµα εκφόρτισηςεκφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή
0.0 0.1 0.2 0.30
3
6
9
12
15
18
Vol
tage
, Vol
t
Current Density, A/cm 2
Experimental Simulation
ΤάσηΤάση εκφόρτισηςεκφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή
ΧαρακτηριστικήΧαρακτηριστική τάσηςτάσης--έντασηςέντασης ρεύµατοςρεύµατος
κυψέληςκυψέλης καυσίµουκαυσίµου
<5% <5% ΑπόκλισηΑπόκλιση απόαπό τιςτις
αντίστοιχεςαντίστοιχες µεµε τατα
αποτελέσµατααποτελέσµατα τουτου ASPENASPEN..
ΣυγκεντρώσειςΣυγκεντρώσεις ανάανά σηµείοσηµείο
((θεωρητικήθεωρητική ανάλυσηανάλυση))
477477 οοCC506506οοCCΈξοδοςΈξοδος ΑνόδουΑνόδου
250250 οοCC251251οοCCΕίσοδοςΕίσοδος CondenserCondenser
126126 οοCC130130οοCCΕίσοδοςΕίσοδος ΑνόδουΑνόδου
320320οοCC320320οοCCΈξοδοςΈξοδος HTSHTS
285285οοCC285285οοCCΕίσοδοςΕίσοδος HTSHTS
392392οοCC361361οοCCΕίσοδοςΕίσοδος ΕΕ33
675W675W/2/265W65W//59.7W59.7W647647WW/278/278WW//59.7W59.7WΘερµότηταΘερµότητα σεσε ΕΕ1/1/ΕΕ2/2/EE33
700700οοCC700700οοCCΈξοδοςΈξοδος ReformerReformer
550550οοCC550550οοCCΕίσοδοςΕίσοδος ReformerReformer
145.5145.5CC145.5145.5οοCCΕίσοδοςΕίσοδος ΕΕ2 (2 (απόαπό mixer)mixer)
180180οοCC180180οοCCΈξοδοςΈξοδος ΕΕ11
HH22 :: 75.8%75.8%COCO22: 22.: 22.33%%COCO :: 1.1.00 %%CHCH44 : 0.: 0.99 %%
HH22 : 75.8%: 75.8%COCO22 : 22.05%: 22.05%COCO : 1.26%: 1.26%CHCH44 : 0.9 %: 0.9 %
ΣυστάσειςΣυστάσεις στηνστην έξοδοέξοδο τουτου HTSHTS
HH22 : 72.5%: 72.5%COCO22: 12.: 12.00 %%COCO : 14.2%: 14.2%CHCH44 : 1.: 1.00 %%
HH22 : 72.7%: 72.7%COCO22: 12.1%: 12.1%COCO : 14.2%: 14.2%CHCH44 : 1: 1..0 %0 %
ΣυστάσειςΣυστάσεις στηνστην έξοδοέξοδο τουτου
αντιδραστήρααντιδραστήρα αναµόρφωσηςαναµόρφωσης
∆εδοµένα
Μαθηµατικού Μοντέλου
Πραγµατικά
∆εδοµέναΜεταβλητή
ΕΞΑΚΡΙΒΩΣΗ
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ
ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ
ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ
ΣΤΟΧΟΙ
H ποσοτική και ποιοτικήεπίδραση βασικών µεταβλητών
στη λειτουργία του συστήµατος.
H επιλογή των ζευγώνχειραγωγούµενων-ελεγχόµενων
µεταβλητών του συστήµατος ελέγχου.
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ
Μεταβολή ροής τροφοδοσίας LPG στην
είσοδο του συστήµατος
1. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΗΝ ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑ
0 400 800 1200 1600 20000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
LPG
feed
, lt/m
in
Time, s
Normal +30% -30%
0 400 800 1200 1600 2000300
400
500
600
700
Normal +30% -30%
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Μεταβολή θερµοκρασίας εισόδου στον
αντιδραστήρα αναµόρφωσης
0 400 800 1200 1600 20000
5
10
15
20
25
30
CO
H2
H2
& C
O fl
owra
tes,
lt/m
in
Time, s
Normal +30% -30%
Μεταβολή ροής CO2 στην έξοδο του
αντιδραστήρα αναµόρφωσης
0 400 800 1200 1600 20000
1
2
3
4
5
CO
2 flo
wra
te, l
t/min
Time, s
Normal +30% -30%
Μεταβολή ροής H2, CO στην έξοδο τουαντιδραστήρα αναµόρφωσης
Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου
ρευστού από τον εναλλάκτη Ε3
1. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΗΝ ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑ
Μεταβολή ροής H2 και CO2 στην έξοδο του
αντιδραστήρα HTS
Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου στον
αντιδραστήρα HTSΜεταβολή ροής CO στην έξοδο του
αντιδραστήρα HTS
0 400 800 1200 1600 2000
300
350
400
450
500
550
600
T
empe
ratu
re, K
Time, s
Normal +30% -30%
0 500 1000 1500 20000
5
10
15
20
25
30
35
H2
CO2
H2
and
CO
2 flo
wra
tes,
lt/m
in
Time, s
Normal +30% -30%
0 400 800 1200 1600 20000
1
2
3
CO
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
Normal +30% -30%
0 400 800 1200 1600 2000300
350
400
450
500
550
600
650
Normal +30% -30%T
empe
ratu
re, K
Time, s
Μεταβολή θερµοκρασίας εισόδου
και εξόδου στην κυψέλη καυσίµου
1. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΗΝ ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑ
Μεταβολή θερµοκρασίας
λειτουργίας στον καυστήρα
0 400 800 1200 1600 2000280
320
360
400
440
480
Out
In
Normal +30% -30%
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 400 800 1200 1600 2000
400
600
800
1000
1200
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Normal +30% -30%
Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου
στον καυστήρα
2. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΟΝ ΚΑΥΣΤΗΡΑ
Μεταβολή ροής CO2 στην έξοδο του
αντιδραστήρα αναµόρφωσης
Μεταβολή ροής H2, CO στην έξοδο τουαντιδραστήρα αναµόρφωσης
0 400 800 1200 1600 2000
400
600
800
1000
1200
1400
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Normal +30% -30%
0 400 800 1200 1600 2000300
400
500
600
700
Normal +30% -30%
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Μεταβολή θερµοκρασίας εισόδου στον
αντιδραστήρα αναµόρφωσης
0 400 800 1200 1600 20000
5
10
15
20
25
CO
H2
H2
& C
O fl
owra
tes,
lt/m
in
Time, s
Normal +30% -30%
0 400 800 1200 1600 20000
1
2
3
4
5
CO
2 flo
wra
te, l
t/min
Time, s
Normal +30% -30%
Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου στον
αντιδραστήρα αναµόρφωσης
Μεταβολή ροής H2 και CO2 στην έξοδο
του αντιδραστήρα HTSΜεταβολή θερµοκρασίας εξόδου στον
αντιδραστήρα HTS
Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου ρευστού
από τον εναλλάκτη Ε3
2. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΟΝ ΚΑΥΣΤΗΡΑ
0 400 800 1200 1600 2000
400
600
800
1000
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Normal +30% -30%
0 400 800 1200 1600 2000
300
350
400
450
500
550
600
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Normal +30% -30%
0 400 800 1200 1600 2000300
350
400
450
500
550
600
650
Normal +30% -30%
Tem
pera
ture
, K
Time, s
0 400 800 1200 1600 20000
5
10
15
20
25
H2
CO2
H2
& C
O2
flow
rate
s, lt
/min
Time, s
Normal +30% -30%
0 400 800 1200 1600 20000
1
2
3
CO
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
Normal +30% -30%
Μεταβολή ροής CO στην έξοδο τουαντιδραστήρα HTS
Μεταβολή θερµοκρασίας εισόδου και
εξόδου στην κυψέλη καυσίµου
2. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΟΝ ΚΑΥΣΤΗΡΑ
0 400 800 1200 1600 2000280
320
360
400
440
Out
In
Normal +30% -30%
Tem
pera
ture
, K
Time, s
ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗ ΧΕΙΡΑΓΩΓΟΥΜΕΝΗ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗ
Θερµοκρασία λειτουργίας του
αντιδραστήρα αναµόρφωσης
Τροφοδοσία LPG στον καυστήρα
Θερµοκρασία εξόδου του θερµού
ρεύµατος του εναλλάκτη Ε3Παροχή ψυκτικού µέσου (αέρας)
Θερµοκρασία εξόδου του θερµού
ρεύµατος του συµπυκνωτή
Παροχή ψυκτικού µέσου (νερό)
Θερµοκρασία λειτουργίας κυψέλης
καυσίµου
Παροχή ψυκτικού µέσου (αέρας)
Παραγωγή υδρογόνου-ηλεκτρικήςενέργειας
Τροφοδοσία LPG στον αντιδραστήρα
αναµόρφωσης
Ελεγκτές λόγου οξυγόνου στον καυστήρα και στην κυψέλη καυσίµου.
Ελεγκτής λόγου νερού στον αντιδραστήρα αναµόρφωσης.
ΕΠΙΛΟΓΗ ∆ΟΜΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
LPG
storage
BURNER
REFORMER
Q
AIR
H2O
storage
E1
Flue gas
to vent
E-2
MIXER
HTS
E-4 CONDENSER
H2O
FCANODE INLET
CATHODE
INLET
CATHODE
OUTLET
E-3
ANODE
OUTLET
AIRAIR
AIR
COOLANT
JACKET
TC_01
TC_02
TC_03
TC_04
POWERLi-Ion
Accumulator
FC_01
Tsp_04
Tsp_03
Tsp_02Fsp_01
Tsp_01AIR
ΕΠΙΛΟΓΗ ∆ΟΜΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
Ι∆ΙΟΤΗΤΕΣ PID ΕΛΕΓΧΟΥ
])(
)(1
)([)(dt
tddtttKptp D
Ics
ετε
τε ⋅++⋅+= ∫
Σήµα Πόλωσης
Ολοκληρωτική
∆ράση
∆ιαφορική
∆ράση
ΟΟ σκοπόςσκοπός ενόςενός ελεγκτήελεγκτή είναιείναι τριπλόςτριπλός
αα) ) ΕγγύησηΕγγύηση τηςτης ευστάθειαςευστάθειας τουτου συστήµατοςσυστήµατος. . ββ) ) ΑπόσβεσηΑπόσβεση διαταραχώνδιαταραχών καικαι οµαλήοµαλή επαναφοράεπαναφορά..γγ) ) ΠαρακολούθησηΠαρακολούθηση δυναµικώνδυναµικών αλλαγώναλλαγών. .
Αναλογική
∆ράση
∆ΙΑΚΡΙΤΗ ΜΟΡΦΗ PID
])(
)(1
)([)(dt
tddtttKptp D
Ics
ετε
τε ⋅++⋅+= ∫
Αναλογική
∆ράσηΟλοκληρωτική
∆ράση
∆ιαφορική
∆ράση
])1()(
)()([)(0 s
D
t
iI
scs T
tti
TtKptp
−−⋅++⋅+= ∑
=
εετε
τε
)]2()1(2)([)()]1()([)1()( −+−−++−−⋅+−= tttT
TKt
TKttKtptp
s
dc
I
scc εεεε
τεε
Positional FormPositional Form
Velocity FormVelocity Form
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ P, I, D ∆ΡΑΣΕΩΝ
0 200 400 600 800 1000940
950
960
970
980
ε(t)
Tem
pera
ture
, K
Time, sec
Set-Point P Control
0 200 400 600 800 1000900
1000
1100
1200
1300
Set-Point PI Control
Tem
pera
ture
, K
Time, sec
Υπέρβαση
0 200 400 600 800 1000800
900
1000
Tem
pera
ture
, K
Time, sec
Set-Point PID Control
ΣταθερήΣταθερή απόκλισηαπόκλιση. .
ΑύξησηΑύξηση τηςτης αναλογικήςαναλογικής
ενίσχυσηςενίσχυσης οδηγείοδηγεί σεσε::
ΜικρότερηΜικρότερη απόκλισηαπόκλιση
ΓρήγορηΓρήγορη απόκρισηαπόκριση
ΠιθανήΠιθανή παρουσίαπαρουσία ταλαντώσεωνταλαντώσεων
P P ΈλεγχοςΈλεγχος PI PI ΈλεγχοςΈλεγχος PID PID ΈλεγχοςΈλεγχος
ΑπαλοιφήΑπαλοιφή σφάλµατοςσφάλµατος..
ΠαρουσίαΠαρουσία υπερβάσεωνυπερβάσεων. .
ΣυνδυάζεταιΣυνδυάζεται πάνταπάντα µεµε P P έλεγχοέλεγχο..
ΧαµηλέςΧαµηλές τιµέςτιµές τουτου
ολοκληρωτικούολοκληρωτικού όρουόρου οδηγούνοδηγούν σεσε::
ΓρήγορεςΓρήγορες δράσειςδράσεις
ΤαλαντωτικήΤαλαντωτική συµπεριφοράσυµπεριφορά
ΒελτίωσηΒελτίωση ευστάθειαςευστάθειας. .
ΕξάλειψηΕξάλειψη ταλαντωτικήςταλαντωτικής
συµπεριφοράςσυµπεριφοράς..
ΕυαισθησίαΕυαισθησία σεσε θορύβουςθορύβους..
ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΕΛΕΓΚΤΩΝ (TUNING)
ΟΟ σκοπόςσκοπός τουτου συντονισµούσυντονισµού ((tuning)tuning) παραµέτρωνπαραµέτρων ενόςενός ελεγκτήελεγκτή είναιείναι::
∆υστυχώς∆υστυχώς όµωςόµως, , οο έναςένας στόχοςστόχος αναγκάζεταιαναγκάζεται νανα αναιρέσειαναιρέσει τοτο άλλοάλλο. .
ΥπάρχουνΥπάρχουν τρειςτρεις γενικέςγενικές µέθοδοιµέθοδοι : :
ΜέθοδοιΜέθοδοι πουπου αξιοποιούναξιοποιούν τηντην δοκιµήδοκιµή καικαι
σφάλµασφάλµα στιςστις παραµέτρουςπαραµέτρους τουτου ελεγκτήελεγκτή..
ΗµιεµπειρικοίΗµιεµπειρικοί µέθοδοιµέθοδοι πουπου βασίζονταιβασίζονται σεσε
επιτυχηµένηεπιτυχηµένη πρακτικήπρακτική αλλάαλλά µεµε θεωρητικήθεωρητική
δικαιολόγησηδικαιολόγηση. .
ΣυστηµατικέςΣυστηµατικές µέθοδοιµέθοδοι πουπου βασίζονταιβασίζονται στηνστην
ικανοποίησηικανοποίηση σχεδιαστικώνσχεδιαστικών κριτηρίωνκριτηρίων. .
ΓΡΗΓΟΡΕΣΓΡΗΓΟΡΕΣ
ΑΠΟΚΡΙΣΕΙΣΑΠΟΚΡΙΣΕΙΣΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ
ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΕΥΣΤΑΘΕΙΑ
TyreusTyreus --LuybenLuyben
CohenCohen --CoonCoon
ZieglerZiegler --NicholsNichols
ΜΕΘΟ∆ΟΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ
ZIEGLER-NICHOLS & ΤYREUS-LUYBEN
ΤαΤα βήµαταβήµατα τηςτης µεθόδουµεθόδου περιλαµβάνουνπεριλαµβάνουν
ΟΟ ολοκληρωτικόςολοκληρωτικός καικαι διαφορικόςδιαφορικός όροςόρος µηδενίζονταιµηδενίζονται..
ΚατάΚατά τηντην διάρκειαδιάρκεια ενόςενός δυναµικούδυναµικού πειράµατοςπειράµατος επιεπι55βάλλεταιβάλλεται µίαµία
βηµατικήβηµατική µεταβολήµεταβολή. .
ΑυξάνεταιΑυξάνεται σταδιακάσταδιακά ηη ενίσχυσηενίσχυση τουτου ελεγκτήελεγκτή..
ΠαρατηρούνταιΠαρατηρούνται ταλαντώσειςταλαντώσεις σταθερούσταθερού εύρουςεύρους ((κρίσιµηκρίσιµη περίοδοςπερίοδος TTcucu καικαι
κρίσιµηκρίσιµη ενίσχυσηενίσχυση KKcucu). ).
ΒάσηΒάση τωντων TTcucu καικαι KKcucu µπορούνµπορούν νανα προκύψουνπροκύψουν οιοι τρειςτρεις παράµετροιπαράµετροι ενόςενός
PID PID ελεγκτήελεγκτή..
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ
ZIEGLER-NICHOLS & ΤYREUS-LUYBEN
0.12·Pcu0.5·Pcu0.65·KcuPID/PD
-0.85·Pcu0.45·KcuPI
--0.5·KcuP
ττDDττIIKKΕλεγκτήςΕλεγκτής
ΠαράµετροιΠαράµετροι βάσηβάση τηςτης µεθόδουµεθόδου ZieglerZiegler --NicholsNichols
ΚατάΚατά τοντον ΡΙΡΙ έλεγχοέλεγχο υλοποιείταιυλοποιείται
µικρότερηµικρότερη αναλογικήαναλογική σταθεράσταθερά λόγωλόγω
πρόσθετηςπρόσθετης καθυστέρησηςκαθυστέρησης φάσηςφάσης. .
ΚατάΚατά τοντον PID PID έλεγχοέλεγχο ηη αναλογικήαναλογική
ενίσχυσηενίσχυση λαµβάνειλαµβάνει µεγαλύτερεςµεγαλύτερες τιµέςτιµές
χωρίςχωρίς κίνδυνοκίνδυνο αστάθειαςαστάθειας. .
ΣυντηρητικέςΣυντηρητικές τιµέςτιµές µεταξύµεταξύ
παραµέτρωνπαραµέτρων καικαι κρίσιµωνκρίσιµων τιµώντιµών..
ΠροκύπτουνΠροκύπτουν αποκρίσειςαποκρίσεις λιγότερολιγότερο
ταλαντωτικέςταλαντωτικές καικαι λιγότερολιγότερο ευαίσθητεςευαίσθητες. . Pcu/6.32.2·Pcu0.45·KcuPID/PD
-2.2·Pcu0.31·KcuPI
ττDDττIIKKΕλεγκτήςΕλεγκτής
ΠαράµετροιΠαράµετροι βάσηβάση τηςτης µεθόδουµεθόδου TyreusTyreus --LuybenLuyben
∆οκιµή∆οκιµή καικαι σφάλµασφάλµα σεσε όλεςόλες ήή σεσε λιγότερεςλιγότερες απόαπό τρειςτρεις παραµέτρουςπαραµέτρους τουτου ελεγκτήελεγκτή, , πουπου
έχουνέχουν όµωςόµως πρωτίστωςπρωτίστως προσδιορισθείπροσδιορισθεί µεµε κάποιακάποια απόαπό τιςτις αναφερθείσεςαναφερθείσες µεθόδουςµεθόδους. .
ΤαΤα σχεδιαστικάσχεδιαστικά δυναµικάδυναµικά κριτήριακριτήρια πουπου χρησιµοποιούνταιχρησιµοποιούνται γιαγια τοντον βέλτιστοβέλτιστο προσδιορισµόπροσδιορισµό
παραµέτρωνπαραµέτρων ελεγκτήελεγκτή αφορούναφορούν τοτο σύνολοσύνολο τηςτης απόκρισηςαπόκρισης..
dttISE ∫∞
=0
2 )(ε
dttIAE ∫∞
=0
)(ε
dtttITAE ∫∞
=0
)(ε
Integral of Square Error, ISE
Integral of Τime-Weighted Absolute Error, ITAE
Integral of Absolute Error, IAE
ΟδηγείΟδηγεί σεσε άµεσηάµεση επιθετικήεπιθετική δράσηδράση. . ∆ρα∆ρα σεσε µεγάλαµεγάλα σφάλµατασφάλµατα..∆εν∆εν χρησιµοποιείταιχρησιµοποιείται σεσε περιπτώσειςπεριπτώσεις µόνιµηςµόνιµης απόκλισηςαπόκλισης..
ΤιµωρείΤιµωρεί εξίσουεξίσου µικράµικρά καικαι µεγάλαµεγάλα σφάλµατασφάλµατα..
ΤιµωρείΤιµωρεί σφάλµατασφάλµατα πουπου επιµένουνεπιµένουν γιαγια µεγάλοµεγάλο χρονικόχρονικό διάστηµαδιάστηµα..
∆ΟΚΙΜΗ & ΣΦΑΛΜΑ-
ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ∆ΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
ΒΗΜΑΤΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΛΕΓΚΤΩΝ
ΒήµαταΒήµατα επιλογήςεπιλογής καικαι υλοποίησηςυλοποίησης ελεγκτώνελεγκτών
ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΚΑΙ
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΚΡΙΣΕΩΝ
0 200 400 600 800 1000300
450
600
750
900
1050
200 300 400 500 600940
950
960
970
980
990
1000
Tem
pera
ture
, K
Time, sec
Tem
pera
ture
, K
Time, sec
ΚρίσιµηΚρίσιµη απόκρισηαπόκριση στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα αναµόρφωσηςαναµόρφωσης
((ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01)TC_01)
0 100 200 300 400 500
400
600
800
1000
1200
Tem
pera
ture
, K
Time, sec
Set-Point P Control (Z-N, T-L) PI Control (Z-N) PI Control (T-L) PID Control (Z-N) PID Control (T-L)
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01((αντιδραστήραςαντιδραστήρας αναµόρφωσηςαναµόρφωσης))
0 1000 2000 3000 4000500
510
520
530
540
550
560
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Set-Point P-Control (Z-N, T-L) PI-Control (Z-N) PI-Control (T-L) PID-Control (Z-N) PID-Control (T-L)
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_02 2 ((εναλλάκτηςεναλλάκτης ΕΕ3)3)
0 500 1000 1500 2000310
320
330
340
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Set-Point P-Control (Z-N, T-L) PI-Control (Z-N) PI-Control (T-L) PID-Control (Z-N) PID-Control (T-L)
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_03 3 ((ΣυµπυκνωτήςΣυµπυκνωτής ΕΕ4)4)
0 300 600 900 1200 1500300
350
400
450
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Set-Point P-Control (Z-N, T-L) PI-Control (Z-N) PI-Control (T-L) PID-Control (Z-N) PID-Control (T-L)
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044 ((κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου))
0 500 1000 1500 20000
5
10
15
20
25
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Set-Point P-Control (Z-N, T-L) PI-Control (Z-N) PI-Control (T-L) PID-Control (Z-N) PID-Control (T-L)
ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_0FC_01 1 ((κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου))
ΒΕΛΤΙΣΤΗΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗΕΠΙΛΟΓΗ ΕΛΕΓΚΤΩΝΕΛΕΓΚΤΩΝ
ΕπιλογήΕπιλογή βέλτιστωνβέλτιστων τύπωντύπων ελεγκτήελεγκτή γιαγια τηντην
ολοκληρωµένηολοκληρωµένη µονάδαµονάδα παραγωγήςπαραγωγής ενέργειαςενέργειας
38.54.3s100.0s4.0·10-2PIDFC_01
1190.215.75s100.0s2.35·10-3PIDTC_04
451.213.75s150.0s2.94·10-3PIDTC_03
435.710.0s130.0s5.89·10-3PIDTC_02
344.27.0s150.0s2.27·10-6PIDTC_01
ISE∆ιαφορική
∆ράση
Ολοκληρωτική
∆ράση
Αναλογική
∆ράση
Βέλτιστος
Τύπος Ελεγκτή
Σηµείο
Ελέγχου
Ελαχιστοποίηση
ΚριτηρίουISE
∆οκιµ
ή & Σφάλ
µαµον
άχα
στους
όρους
Ι, D
ΒΕΛΤΙΣΤΗΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗΕΠΙΛΟΓΗ ΕΛΕΓΚΤΩΝΕΛΕΓΚΤΩΝ
0 500 1000 1500 2000 2500 3000300
400
500
600
700
800
900
1000
Tem
pera
ture
, K
Time. s
Set-Point Reference
0 500 1000 1500 2000 2500 3000300
350
400
450
500
550
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Set-Point Reference
0 500 1000 1500 2000 2500 3000290
295
300
305
310
315
320
325
Set-Point Reference
Tem
pera
ture
, K
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
300
330
360
390
420
Set-Point Reference
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Set-Point Reference
Hyd
roge
n F
low
, lt/m
in
Time, s
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01((αντιδραστήραςαντιδραστήρας αναµόρφωσηςαναµόρφωσης))
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_02 2 ((εναλλάκτηςεναλλάκτης ΕΕ3)3)
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_03 3 ((ΣυµπυκνωτήςΣυµπυκνωτής ΕΕ4)4)
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_04 4 ((κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου))
ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_0FC_01 1 ((κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου))
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 11: T: Tήρησηήρηση σηµάτωνσηµάτων αναφοράςαναφοράς
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
400
500
600
700
800
900
1000
Tem
pera
ture
, K
Time. s
Set-Point Reference
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
LPG
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα
αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
5
10
15
20
25
30
35
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
300
350
400
450
500
550
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Set-Point Reference
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη
ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 11: T: Tήρησηήρηση σηµάτωνσηµάτων αναφοράςαναφοράς
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000290
295
300
305
310
315
320
325
Set-Point Reference
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
300
330
360
390
420
Set-Point Reference
Tem
pera
ture
, K
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
2
4
6
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη
καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή
ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_03TC_03
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_04TC_04
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 11: T: Tήρησηήρηση σηµάτωνσηµάτων αναφοράςαναφοράς
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Set-Point Reference
Hyd
roge
n F
low
, lt/m
in
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
LPG
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
ΡοήΡοή υδρογόνουυδρογόνου στηνστην έξοδοέξοδο τουτου αντιδραστήρααντιδραστήρα
HTSHTS ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
2
4
6
8
10
12
14
SO
C, %
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 400024.4
24.6
24.8
25.0
25.2
Time, s
Vol
tage
, Vol
t
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Current, A
ΚατάστασηΚατάσταση φόρτισηςφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή ((SOCSOC) )
ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα
αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΤάσηΤάση καικαι έντασηένταση ρεύµατοςρεύµατος συσσωρευτήσυσσωρευτή
ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_01FC_01
ΑξιοποίησηΑξιοποίηση
ΕνέργειαςΕνέργειας
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 22: : ΕπιβολήΕπιβολή αυθαίρετωναυθαίρετων διαταραχώνδιαταραχών στοστο σύστηµασύστηµα
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000900
920
940
960
980
1000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
400
500
600
700
800
900
1000
Tem
pera
ture
, K
Time. s
Tem
pera
ture
, K
Time. s
Set-Point Operation Under Disturbance
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
LPG
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
350
400
450
500
550
Set-Point Operation Under Disturbance
Tem
pera
ture
, K
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
5
10
15
20
25
30
35
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα
αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη
ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
20% 20% ΠτώσηΠτώσηκαταλυτικήςκαταλυτικής δράσηςδράσης γιαγια
t=t=202000s.00s.
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 22: : ΕπιβολήΕπιβολή αυθαίρετωναυθαίρετων διαταραχώνδιαταραχών στοστο σύστηµασύστηµα
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000290
295
300
305
310
315
320
325
Set-Point Operation Under Disturbance
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
300
330
360
390
420
Te
mp
era
ture
, K
Time, s
Set-Point Operation Under Disturbance
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
2
4
6
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη
καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή
ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_033
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 22: : ΕπιβολήΕπιβολή αυθαίρετωναυθαίρετων διαταραχώνδιαταραχών στοστο σύστηµασύστηµα
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Set-Point Operation Under Disturbance
Hyd
roge
n F
low
, lt/m
in
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
LPG
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
2
4
6
8
10
12
SO
C, %
Time, s
0 1000 2000 3000 400024.3
24.4
24.5
24.6
24.7
24.8
24.9
25.0
25.1
25.2
25.3
Time, s
Vol
tage
, Vol
t
0
5
10
15
20
25
30
Current, A
ΡοήΡοή υδρογόνουυδρογόνου στηνστην έξοδοέξοδο τουτου αντιδραστήρααντιδραστήρα
HTSHTS ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΚατάστασηΚατάσταση φόρτισηςφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή ((SOCSOC) )
ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα
αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΤάσηΤάση καικαι έντασηένταση ρεύµατοςρεύµατος συσσωρευτήσυσσωρευτή
ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_01FC_01
ΑξιοποίησηΑξιοποίηση
ΕνέργειαςΕνέργειας
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 33:: MMετάβασηετάβαση σεσε νέανέα δυναµικήδυναµική κατάστασηκατάσταση
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
LPG
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
2
4
6
8
10
12
SO
C, %
Time, s
0 1000 2000 3000 400024.4
24.6
24.8
25.0
25.2
25.4
Time, s
Vol
tage
, Vol
t
0
5
10
15
20
25
30
35
Current, A
ΡοήΡοή υδρογόνουυδρογόνου στηνστην έξοδοέξοδο τουτου αντιδραστήρααντιδραστήρα
HTSHTS ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΚατάστασηΚατάσταση φόρτισηςφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή ((SOCSOC) )
ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα
αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΤάσηΤάση καικαι έντασηένταση ρεύµατοςρεύµατος συσσωρευτήσυσσωρευτή
20% 20% ΑύξησηΑύξηση απαίτησηςαπαίτησηςενέργειαςενέργειας γιαγια t=t=202000s.00s.
ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_01FC_01
ΑξιοποίησηΑξιοποίηση
ΕνέργειαςΕνέργειας
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Set-Point Operation at New Transient
Hyd
roge
n F
low
, lt/m
in
Time, s
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 33:: MMετάβασηετάβαση σεσε νέανέα δυναµικήδυναµική κατάστασηκατάσταση
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000900
920
940
960
980
1000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
400
500
600
700
800
900
1000
Tem
pera
ture
, K
Time. s
Tem
pera
ture
, K
Time. s
Set-Point Operation at New Transient
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
LPG
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
350
400
450
500
550
Set-Point Operation at New Transient
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
5
10
15
20
25
30
35
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα
αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη
ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 33:: MMετάβασηετάβαση σεσε νέανέα δυναµικήδυναµική κατάστασηκατάσταση
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000290
295
300
305
310
315
320
325
Set-Point Operation at New Transient
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000410
415
420
425
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
320
340
360
380
400
420
Tem
pera
ture
, K
Time, s
Set-Point Operation at New Transient
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
1
2
3
4
5
6
Coo
lant
Flo
wra
te, l
t/min
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη
καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή
ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_033
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Set-Point Fast Action Slow Action
Tem
pera
ture
, K
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
1
2
3
4
5
6
7
8
Fast Action Slow Action
LPG
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
320
360
400
440
480
520
560
600
640
Set-Point Fast Action Slow Action
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
5
10
15
20
25
30
35
Fast Action Slow Action
Coo
lant
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα
αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη
ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Set-Point Fast Action Slow Action
Tem
pera
ture
, K
Time, s
ΜόνοΜόνο γιαγια PI PI ΈλεγχοΈλεγχο
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
300
305
310
315
320
325
Set-Point Fast Action Slow Action
Tem
pera
ture
, K
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Fast Action Slow Action
Coo
lant
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
320
360
400
440
480
520
Set-Point Fast Action Slow ActionT
empe
ratu
re, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Fast Action Slow Action
Coo
lant
flow
rate
, kg/
s
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη
καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή
ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_033
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Set-Point Fast Action Slow Action
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Fast Action Slow Action
LPG
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
320
360
400
440
480
520
560
600
640
Set-Point Fast Action Slow Action
Tem
pera
ture
, K
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
5
10
15
20
25
30
35
Fast Action Slow Action
Coo
lant
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα
αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη
ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
300
305
310
315
320
325
Set-Point Fast Action Slow Action
Tem
pera
ture
, K
Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Fast Action Slow Action
Coo
lant
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
320
360
400
440
Set-Point Fast Action Slow ActionT
empe
ratu
re, K
Time, s
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
1
2
3
4
5
Fast Action Slow Action
Coo
lant
flow
rate
, lt/m
in
Time, s
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη
καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή
ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))
ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου
((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )
ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_033
ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044
ΣΥΝΟΨΗ – ΕΠΙΛΟΓΟΣ (1)
ΗΗ µαθηµατικήµαθηµατική µοντελοποίησηµοντελοποίηση προχώρησεπροχώρησε µεµε γνώµοναγνώµονα τηντην
προσοµοίωσηπροσοµοίωση βασικώνβασικών χαρακτηριστικώνχαρακτηριστικών τουτου συστήµατοςσυστήµατος καικαι τηντην
χαµηλήχαµηλή υπολογιστικήυπολογιστική δυσκολίαδυσκολία..
ΗΗ ανάλυσηανάλυση προσοµοιώσεωνπροσοµοιώσεων ανοικτούανοικτού βρόχουβρόχου κατέδειξεκατέδειξε τατα βασικάβασικά
σηµείασηµεία ελέγχουελέγχου, , καθώςκαθώς καικαι τηντην επίδρασηεπίδραση βασικώνβασικών µεταβλητώνµεταβλητών στηνστην
λειτουργίαλειτουργία τουτου συστήµατοςσυστήµατος..
ΣύµφωναΣύµφωνα µεµε τιςτις ηµιηµι--εµπειρικέςεµπειρικές τεχνικέςτεχνικές ZieglerZiegler --Nichols Nichols καικαι TyreusTyreus --LuybenLuyben προχώρησεπροχώρησε οο ανεξάρτητοςανεξάρτητος συντονισµόςσυντονισµός ((tuning) tuning) παραµέτρωνπαραµέτρων ελεγκτήελεγκτή..
ΗΗ βέλτιστηβέλτιστη επιλογήεπιλογή τύπουτύπου ελεγκτήελεγκτή ολοκληρώθηκεολοκληρώθηκε µεµε χρήσηχρήση τουτου
κριτηρίουκριτηρίου ISE ISE γιαγια µίαµία προσοµοιωµένηπροσοµοιωµένη πραγµατικήπραγµατική λειτουργίαλειτουργία τουτου
συστήµατοςσυστήµατος..
ΣΥΝΟΨΗ – ΕΠΙΛΟΓΟΣ (2)
ΗΗ αξιολόγησηαξιολόγηση τουτου κατανεµηµένουκατανεµηµένου συστήµατοςσυστήµατος ελέγχουελέγχου
περιελάµβανεπεριελάµβανε::
-- ΠαρακολούθησηΠαρακολούθηση σήµατοςσήµατος αναφοράςαναφοράς
-- ΑπόσβεσηΑπόσβεση διαταραχώνδιαταραχών
-- ΜελέτηΜελέτη νέωννέων δυναµικώνδυναµικών καταστάσεωνκαταστάσεων
ΣταΣτα σενάριασενάρια προσοµοιώσεωνπροσοµοιώσεων κλειστούκλειστού βρόχουβρόχου τοτο κατανεµηµένοκατανεµηµένο
σύστηµασύστηµα χαρακτηρίστηκεχαρακτηρίστηκε άρισταάριστα απόαπό::
--EEµφάνισηµφάνιση µηδενικούµηδενικού σφάλµατοςσφάλµατος
--AAµελητέωνµελητέων υπερβάσεωνυπερβάσεων
-- ΓρήγορωνΓρήγορων αποκρίσεωναποκρίσεων στιςστις εντολέςεντολές ελέγχουελέγχου..
ΣτηνΣτην ανεξάρτητηανεξάρτητη µελέτηµελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δράσεωνδράσεων προέκυψεπροέκυψε ηη
δυνατότηταδυνατότητα συνδυασµένηςσυνδυασµένης δράσηςδράσης µεµε στόχοστόχο καλύτερακαλύτερα
αποτελέσµατααποτελέσµατα ((προκαθορισµένηπροκαθορισµένη λειτουργίαλειτουργία καικαι δυναµικέςδυναµικές αλλαγέςαλλαγές).).
ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΑ ΒΗΜΑΤΑ
ΣύγκρισηΣύγκριση αποτελεσµάτωναποτελεσµάτων προσοµοίωσηςπροσοµοίωσης µεµε πειραµατικάπειραµατικά δεδοµέναδεδοµένα ((ππ..χχ. . προφίλπροφίλ χρήσηςχρήσης οχήµατοςοχήµατος) ) καικαι βελτίωσηβελτίωση τουτου µοντέλουµοντέλου..
ΑνάπτυξηΑνάπτυξη γραµµικούγραµµικού καικαι µηµη--γραµµικούγραµµικού προηγµένουπροηγµένου συστήµατοςσυστήµατος ελέγχουελέγχου((προβλεπτικόςπροβλεπτικός έλεγχοςέλεγχος, , οικονοµίαοικονοµία συστήµατοςσυστήµατος κτλκτλ).).
ΓραµµικήΓραµµική ανάλυσηανάλυση πουπου θαθα συµπεριλαµβάνεισυµπεριλαµβάνει::
-- ΓραµµικοποίησηΓραµµικοποίηση µοντέλωνµοντέλων καικαι ελεγκτήελεγκτή
-- ΧρήσηΧρήση συναρτήσεωνσυναρτήσεων µεταφοράςµεταφοράς
-- ΑνάλυσηΑνάλυση διαγραµµάτωνδιαγραµµάτων BodeBode καικαι NyquistNyquist-- ΑνάλυσηΑνάλυση γεωµετρικούγεωµετρικού τόπουτόπου πόλωνπόλων//µηδενικώνµηδενικών..
ΜελέτηΜελέτη καικαι ανάπτυξηανάπτυξη προσαρµοστικούπροσαρµοστικού ελέγχουελέγχου ((αβεβαιότητααβεβαιότητα κινητικώνκινητικώνπαραµέτρωνπαραµέτρων καταλύτηκαταλύτη).).
ΕφαρµογήΕφαρµογή καικαι υλοποίησηυλοποίηση τηςτης θεωρητικήςθεωρητικής µελέτηςµελέτης σεσε ενσωµατωµέναενσωµατωµένασυστήµατασυστήµατα ((embedded systemsembedded systems ).).
ΑξιοποίησηΑξιοποίηση άλλωνάλλων καυσίµωνκαυσίµων ((ππ..χχ. . βιοµάζαβιοµάζα, , αιθανόληαιθανόλη) ) ωςως τροφοδοσίατροφοδοσία..
ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ
ΑνΑν..ΚαθηγητήΚαθηγητή ΝΝ. . ΚαραµπετάκηΚαραµπετάκη, , ΤµήµαΤµήµα ΜαθηµατικώνΜαθηµατικών, , ΑΑ..ΠΠ..ΘΘ..
ΕρευνητήΕρευνητή ΑΑ’’ ΣΣ. . ΒουτετάκηΒουτετάκη, , ΙΙ..∆∆..ΕΕ..ΠΠ././ΕΕ..ΚΚ..ΕΕ..ΤΤ..ΑΑ..
ΚαθηγητήΚαθηγητή ΠΠ. . ΤζιώναΤζιώνα, , ΤµήµαΤµήµα ΑυτοµατισµούΑυτοµατισµού, , ΑΑ..ΤΤ..ΕΕ..ΙΙ..ΘΘ..
ΕπιστηµονικόΕπιστηµονικό ΣυνεργάτηΣυνεργάτη, , ΣΣ. . ΜαστρογεωργόπουλοΜαστρογεωργόπουλο, , ΤµήµαΤµήµα ΧηµικώνΧηµικών ΜηχανικώνΜηχανικών, , ΑΑ..ΠΠ..ΘΘ..
ΕργαστήριοΕργαστήριο ΑνάπτυξηςΑνάπτυξης ΟλοκληρωµένωνΟλοκληρωµένων ΣυστηµάτωνΣυστηµάτων & & ∆ιεργασιών∆ιεργασιών ((ΚαθΚαθ. . ΣΣ. . ΠαπαδοπούλουΠαπαδοπούλου, , ΑνΑν. . ΚαθΚαθ. . ΠΠ. . ΣεφερλήςΣεφερλής) )
top related