A Comparison of Different Control Design Methods for the Linearized CSTR Temperature Model

راكتور حرارتي (CSTR) اهميت ويژه اي در صنايع شيميايي دارد. كنترل راكتور حرارتي، به دليل رفتار غير خطي آن، مشكل است. راكتور حرارتي داراي دو پارامتر است؛ غلظت و حرارت كه هر دوي آنها نامعين هستند و دامنه اغتشاشات بزرگي دارند. براي كاهش اين اغتشاشات كنترل كننده طراحي مي شود. در اين مقاله، ابتدا براي مدل راكتور، با روش هاي تنظيم اتوماتيك MATLAB و روش زيگلر نيكولز (Z-N) كنترل كننده هاي PI و PID را طراحي مي كنيم. سپس ساختار كنترل بازنشان را جايگزين آنها كرده و پارامترهاي آن را تنظيم مي كنيم. هدف اصلي اين كار مقايسه پاسخ خروجي (حرارت) كنترل كننده ها با يكديگر است. براي اين كار، كنترل كننده بازنشان براي مدل حرارتي پيشنهاد مي شود. به دليل پيچيدگي كنترل در اين نوع سيستم، روش هاي طراحي مختلفي براي رفع اغتشاش و رديابي ورودي ارايه مي شود. نتايج اين مقاله نشان مي دهد كه كنترل كننده بازنشان از نظر حذف اغتشاش نسبت به كنترل كننده PI و در بعضي موارد نسبت به كنترل كننده PID بهتر عمل مي كند. سرانجام پاسخ خروجي كنترل كننده از نظر رفع اغتشاش و رديابي ورودي مرجع با معيار انتگرالي خطا ارزيابي مي-شود.

Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) has particular importance in chemical industry. CSTR has usually a nonlinear behavior which makes it difficult to control. The reactor has two parameters: the concentration and temperature of mixture both of which are uncertain. This case of CSTR has large disturbance in domain. In order for disturbance rejection, a controller has to be designed. In this paper, for modeling the CSTR system, first, the PI and PID controllers are designed by two methods, the automatic with Matlab Simulink and Ziegler-Nichols (Z-N) method. Then, reset control is replaced and tuned by their parameters. The main aim of this work is to compare the output responses (temperatures) of controllers with each other. In this work a reset controller is proposed for the thermal reactor model. Due to complexity of control of this plant, different design methods should be evaluated for disturbance rejection and input tracking. The results show that the reset controller is better than the PI controller in disturbance elimination. Finally, controller’s output response is investigated for improvement in disturbance rejection and change in the set-point.