Decoupling control scheme, developed recently for a linear systems with time delays by Iwai, Seborg, Fisher and Kobayashi, is applied to a small size distillation column. This control scheme is evaluated using digital computer simulation and experimental application to a distillation column interfaced with on-line digital computer.
Simulation study is performed to investigate the effects of parameters on the control performance and to determine the sensitivity of the system to errors in the delays and model. Simulation studies show the insensitivity to variation of time delay and system parameters. Particularly, good results are obtained for disturbances in the dynamic equations.
To confirm the results of the simulation and to examine the practicability of decoupling control scheme for industrial application, experimental study is carried out on a pilot plant, packed distillation column, separating a methanol/water mixture at atmospheric pressure. An on-line microcomputer is used for the decoupling control scheme. Experimental results show that the scheme used allows the plant to follow the pre-assigned terminal outputs, when a set point of the top control temperature is chosen to be -1℃ in a deviation from the steady state value. But its performance is somewhat poorer than expected from simulation study. This may be due to the non-linearity of this system and the feedback of state vector obtained from model transfer function (because it is very hard to choose and measure a moderate state vector). When the set point of top temperature is chosen to be -3℃ in a deviation from the steady state, the performance becomes unsatisfactory. The reason may be that the large amount of required inputs violate the linear region of pneumatic control valve and, furthermore, exceed the transport limitation of control valve.
본 실험에서는 디카플링 제어를 시간 지연 현상을 지닌 증류납에 적용하여 탑 생성물 농도를 제어하였다.
모사연구에서 제어 변수가 제어 현상에 미치는 영향과 그 계의 오차에 따른 영향을 연구하였다. 모사연구에 따르면 모델 오차에 의한 제어 현상은 크게 영향을 받지 않았으며 특히 계에 혼란이 있을 경우에도 그 영향이 작았다. 제어 변수치는 모사 연구에 의해 적절한 값을 정했다. 모사 결과를 수행하고 디카플링 제어를 실제 플랜트에 적용하기 위하여 실험적 연구가 메탄올/ 물을 분리하는 증류탑에 대해 행해졌다.
실험결과 탑상온도 의 기준치가 정상상태에서 -1℃로 정해졌을 경우는 만족할만한 결과를 보였으나 모사 결과에 비해 만족치 못한것은 계의 비선형성과 상태 벡타를 모델 전달 함수로 부터 구한점에 기인한 것으로 생각된다. 기준치가 -3℃로 정해졌을 경우 불만족스런 결과를 보였는데 이는 디카플링 제어에서 요구되는 입력이 공압식 밸브의 전달할수 있는 한개를 넘는데 그 원인이 있는 것으로 사료된다.
