Bulanık mantık teknikler ile nötralizasyon prosesinde on-line pH kontrolü

Abstract

Bu tezde, nötralizasyon prosesinde etkin ve başarılı bir pH kontrolü gerçekleştirmek amacıyla teorik ve deneysel çalışmalar yapıldı. Çalışmanın hazırlık kısmında nötralizasyon işleminde kullanılan deney düzeneği kuruldu, on-line veri toplama ve kontrol çalışmalarında kullanmak için programlar yazıldı. Deney düzeneğindeki çeşitli ekipmanların dinamik modelleri geliştirildi, model parametreleri ve sistemde meydana gelen zamana gecikmesi deneysel verilerle tespit edildi. Ayrıca, deney ve simülasyon sonuçları karşılaştırılarak sistem dinamik modelinin uyumluluğu incelendi.Çalışmanın 1. kısmında PID kontrol tekniğinin pH kontrolünde uygulanabilirliği araştırıldı. Sistemin dinamik modeli kullanılarak değişik global optimizasyon algoritmaları ile PID katsayılarının ince ayarları yapıldı. pH elektrot dinamiğinin, pompa dinamiğinin ve sistem hatlarındaki gecikmenin PID kontrol performansı üzerindeki etkileri gözlemlendi.Çalışmanın ikinci kısmında, 3 girişli bir bulanık denetleyici tasarlandı, bu denetleyicinin skala katsayıları aynı optimizasyon metotları ile farklı kriterler kullanılarak hesaplandı. Ayrıca, 2 girişli başka bir bulanık denetleyici optimize edildikten sonra 3 girişli bulanık denetleyici ile karşılaştırılması yapıldı. Son olarak, iki değişik metot yardımı ile bulanık denetleyicinin kural tabanındaki kural sayısı denetleyicinin performans ve etkinliği yükseltmek amacıyla minimize edildi.In this thesis, theoretical and experimental studies were done for the purpose of performing effective and successful pH control in neutralization processes. At the preparatory part of the study experimental setup of the neutralization process was built. Programmes were written for using data acquisition and control studies. Dynamic models of the various equipments on the experimental setup were developed. Model parameters and time delay occurring in the system were determined by experimental data. Moreover, the compatibility of system?s dynamic model was investigated by comparing experiment and simulation results.At the first part of the study, the feasibility of PID control technique on the pH control was investigated. PID coefficients were tuned using various global optimization algorithms by means of the system?s dynamic model. The effects of the pH electrode?s dynamic, pump?s dynamic and time delay occurring in the system lines were observed on the PID control performance.At the second part of the study, a fuzzy controller with three inputs was designed; this controller?s scale coefficients were calculated with the same optimization algorithms by using different criteria. Besides, another fuzzy controller with 2 inputs was optimized then compared to the fuzzy controller with three inputs. Lastly, with the help of two different methods the rule number in the rule base of the fuzzy controller was minimized to increase the performance and effectiveness of the controller.