การจำลองการควบคุมกระบวนการแบบไม่เป็นเชิงเส้นสูงโดยใช้ตัวควบคุมแบบ PID

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาและทำการจำลองการควบคุมกระบวนการที่ไม่เป็นเชิงเส้นสูงโดยใช้ตัวควบคุมแบบพีไอดี (Proportional-Integral-Derivative Control, PID) โดยกระบวนการที่ใช้เป็นตัวแทนของกระบวนการที่ไม่เป็นเชิงเส้นสูงในงานวิจัยนี้คือ เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนแบบต่อเนื่อง (CSTR) ที่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นภายในเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะทำการจำลองกระบวนการเพื่อดูพฤติกรรมความไม่เป็นเชิงเส้นสูงของกระบวนการ จากนั้นจะทำการควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อให้อยู่ที่อุณหภูมิเป้าหมายโดยใช้ตัวควบคุมแบบพีไอดี โดยค่าเริ่มต้นของพารามิเตอร์ของตัวควบคุมแบบพีดีไอนั้นจะหามาจากวิธีของ Ziegler-Nichols (Z-N) และจะทำการปรับค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมอีกครั้งเพื่อให้ได้ผลการควบคุมที่ดีขึ้น ต่อจากนั้นจะใช้ตัวควบคุมแบบพีดีไอที่ใช้ค่าพารามิเตอร์ที่ได้จากวิธีของ Z-N และใช้ตัวควบคุมที่ใช้ค่าพารามิเตอร์ที่ปรับค่าแล้วควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์ที่สภาวะปกติ และทำการทดสอบความทนทานของตัวควบคุมโดยจะทดสอบในกรณีที่มีตัวรบกวนระบบเข้ามาเกี่ยวข้อง และในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป้าหมาย โดยการจำลองกระบวนการ และการควบคุมจะใช้โปรแกรม MATLAB จากการจำลองการควบคุมแสดงให้เห็นว่า การควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์สามารถควบคุมได้โดยใช้ตัวควบคุมแบบพีไอดีและค่าเริ่มต้นของพารามิเตอร์ของตัวควบคุมที่หาได้จากวิธีของ Z-N นั้น สามารถทำให้ตัวควบคุมแบบพีไอดีควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์อยู่ที่อุณหภูมิเป้าหมายได้ แต่เมื่อมีตัวรบกวนระบบเข้ามารบกวนหรือมีการเปลี่ยนแปลงค่าเป้าหมายของอุณหภูมิ ตัวควบคุมไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ที่อุณหภูมิเป้าหมายได้ ซึ่งแตกต่างจากตัวควบคุมแบบพีไอดีที่ทำการปรับค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมที่เริ่มต้นจาก Z-N จะสามารถควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ที่ค่าเป้าหมายได้ ซึ่งมีความทนทานมากกว่า