کنترل فازی دمای رآکتور نیمه‌پیوسته تهیه پلی‌اتیلن‌ترفتالات مبتنی بر قوانین فازی زبانی

در این پژوهش، به کنترل دمای رآکتور نیمه‌پیوسته تولید پلی‌اتین ترفتالات پرداخته شده است. بدلیل مکانیزم و سینتیک پیچیده فرآیندهای پلیمریزاسیون که عمدتا بشدت غیرخطی نیز می‌باشند، بدست آوردن یک مدل نسبتا دقیق برای این فرآیند امری مشکل و نیازمند صرف هزینه و زمان است. دمای پلیمریزاسیون بعنوان متغیر واسط، تعیین کننده خواص نهایی پلیمر می‌باشد. دما ، از آنجا که امکان اندازه‌گیری آسان آن وجود دارد، یکی از بهترین گزینه‌های کنترل رآکتورهای پلیمریزاسیون است. منطق فازی توانایی اعمال بر روی فرآیندهای که دینامیک آنها کاملا شناخته شده نیست، را دارد. پس از اندازه‌گیری دما، خطا و تغییرات خطا محاسبه می‌شود. با استفاده از مجموعه‌های فازی مثلثی شکل، خطا و تغییرات خطا فازی سازی شده است. سپس قوانین فازی برای گرمای اعمال شده به رآکتور ارائه شده است. پنج مجموعه فازی برای خطا و سه مجموعه فازی برای تغییرات خطا بکار برده شده است. در نتیجه پانزده قانون مختلف بکار برده شده است. این پانزده قانون براساس پنج مجموعه فازی مقدار گرما برای هر قانون را ارائه می‌نماید. از روش میانگین وزنی برای غیرفازی‌سازی استفاده شده است. پلی‌اتیلن ترفتالات براساس روش دو مرحله‌ای استریفیکاسیون و پلی‌کندانسیون در رآکتور نیمه‌پیوسته سنتز شده است. رآکتور مربوطه بگونه‌ای ساخته شده که دما، فشار، سرعت چرخش و گشتاور را اندازه‌گیری می‌نماید. آب تولید شده برای تعیین پیشرفت واکنش در مرحله استریفیکاسیون استفاده می‌شود. در مرحله پلی‌کندانسیون از تغییرات گشتاور، انتهای فرآیند تعیین می‌شود. منطق کنترل فازی مبتنی بر قوانین زبانی در هر دو مرحله استریفیکاسیون و پلی‌کندانسیون اعمال گردید. دمای مرجع در این دو مرحله بترتیب 230°c و 260°c می‌باشد که با دقت 1-2°c و بصورت هموار کنترل شده‌اند. منطق کنترلی با استفاده از زبان برنامه‌نویسی c#.net بطور بلادرنگ به رآکتور اعمال شده است.

Fuzzy Control of Semibatch Poly(ethylene terephthalate) Reactor Temperature based on Linguistic Rules

Research subject: It is not an easy task to get a suitable model of polymerization due to complex mechanism and kinetic of such processes. Polymerization temperature, as an intermediate variable between determining final polymer properties, is a good selection to be controlled. Fuzzy logic has ability to be applied to processes with unknown or less informed dynamics.Research approach: In this research, control of semi batch poly(ethylene terephthalate) reactor temperature was studied. To do so, error and error variation were calculated using measured reactor temperature. Error and error variation were fuzzified using triangular membership functions. Five and three fuzzy sets were introduced to fuzzify error and error variation, respectively. Hence, fifteen rules were defined. Five fuzzy sets were defined to quantify these fifteen rules. Weight average defuzzification method was applied to calculate necessary heat to the reactor. Poly(ethylene terephthalate) was synthesized in a semi batch reactor based on a two steps method. It is possible to monitor temperature, pressure, rotation speed and mixing torque in this set up.Main results: Produced water during esterification determines reaction advancement. In polycondensation step, mixing torque determines end of the process. Linguistic based fuzzy rules were applied to both steps. Reference temperatures were 230oC and 260oC, respectively. Reactor temperature was controlled with 12oC precision. Control logic was applied using C#.net real time programming.