Model Predictive Control (MPC) Pada Konfigurasi Non Konvensional Kolom Rectifier

Hikmadiyar, Riza Aris (2018) Model Predictive Control (MPC) Pada Konfigurasi Non Konvensional Kolom Rectifier. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
02211650010007-MASTER_THESIS.pdf - Accepted Version

Download (26MB) | Preview

Abstract

Konfigurasi non konvensioanal kolom rectifier adalah kolom distilasi yang mana pada bagian kolom tersebut tidak menggunakan reboiler tetapi menggunakan panas dari side kolom yang lain sehingga kolom bisa meminimalisasi beban pemanasan, sidestream yang vapor diambil dari kolom utama dan di masukkan ke kolom rectifier, sedangakan liquid dari bawah kolom rectifier dikembalikan ke kolom utama. Konfigurasi non konvensional kolom rectifier terdapat pada kolom Demathanizer dan Deethanizer yang kemudian disimulasikan dengan Aspen Hysys v10.0. Kolom Demathanizer dan Deethanizer dapat dijaga kondisi steady state-nya ketika sistem berjalan secara dinamik jika terdapat pengendalian proses. Karena tujuan dari pengendalian proses adalah tracking set point dan rejecting disturbance. Strategi pengendalian proses pada plant konfigurasi non konvensional kolom rectifier menggunakan sistem kendali Model Predictive Control (MPC), terdapat dua scenario yang pertama MPC 2x2 yaitu dengan menetapkan mole fraction dari methane pada produk atas kolom pertama dan mole franction dari ethane pada produk atas kolom kedua sebagai process variables dan valve reflux dari kolom pertama dan kedua sebagai manipulated variables (OP pada Aspen Hysys), sedangkan yang kedua adalah sistem kendali MPC 2x2 sebagai supervisory control layer dan PID sebagai regulatory control layer. Untuk MPC 2x2 sebagai supervisory control layer ditetapkan mole fraction dari methane pada produk atas kolom pertama dan mole franction dari ethane pada produk atas kolom kedua sebagai process variables dan PID Composition Controller dari kolom pertama dan kedua sebagai manipulated variables (OP pada Aspen Hysys). Objective function pada MPC dioptimasi menggunakan salah algoritma optimasi yang berbasis stokastik yaitu Improved Particle Swarm Opmtimization (IPSO) dengan Matlab R2013a untuk mendapatkan nilai gamma U dan gamma Y yaitu nilai parameter tuning pada MPC di Aspen Hysys. Pengendalian proses pada plant konfigurasi non konvensional kolom rectifier menggunakan sistem kendali MPC yang dituning menggunakan IPSO diharapkan plant bisa berjalan dinamik secara optimal untuk tracking set point dan juga rejecting disturbance. Hasil respon yang terbaik untuk keseluruhan tracking set point dan rejecting disturbance pada konfigurasi non konvensional kolom rectifier adalah MPC sebagai supervisory control dan PID sebagai regulatory control (atau MPC PID IPSO) yang menggunakan nilai gamma U dan Y dari hasil otimisasi. Nilai Integral Absolute Error (IAE) terkecil untuk tracking set point terdapat pada grafik tracking set point dari Ethane. Sedangkan nilai IAE yang terkecil dari rejecting disturbance terdapat pada grafik respon rejecting disturbance dari Ethane dengan penambahan laju alir feed sebesar +10 % dari set point. ==================================================================================================== Configuration of nonconventional column rectifier is distillation column which on the part of the column does not use the reboiler but using heat from the side of the main column so that it can minimize the heating load, vapor taken from the main column and inserted into rectifier column, while the liquid from the bottom of rectifier column returned to the main column. Nonconventional column/rectifier configurations found in the Demathanizer and the Deethanizer column, then simulated with Aspen Hysys v 10.0. Demathanizer and Deethanizer column can be guarded steady state condition when the system if there is a process control. Because the purpose of process control is tracking the set point and rejecting disturbance. Process control strategy on plant configurations nonconventional column/rectifier using Model Predictive Control (MPC) System, there are two scenarios the first MPC 2 x 2 i.e. by setting the mole fraction of methane on top products of first column and mole franction of ethane on the top of the second column as the process variables and the valve reflux of first and second column as the manipulated variables (OP on Aspen Hysys), while the second is the system control MPC 2 x 2 as supervisory control layer and the PID as regulatory control layer. For MPC 2 x 2 as supervisory control layer specified mole fraction of methane on top of the first column and mole franction of ethane on the top of the second column as the process variables and the PID Controller of Composition first and second column as the manipulated variables (OP on Aspen Hysys). Objective function in MPC is optimized by using sthocastic optimization techniques, namely Improved Particle Swarm Opmtimization (IPSO) with Matlab R2013a to get the best value of gamma U and Y i.e. tuning parameter values on the MPC in Aspen Hysys. Process control on configurations nonconventional column/rectifier plant uses MPC sysytem that is tunned by using IPSO, it will be expected that plant can run optimally in dynamic for tracking set point and also rejecting disturbance. The results for the overall best response tracking set point and rejecting disturbance on the configuration of the non conventional column/rectifier is MPC as supervisory control and PID as regulatory control (or MPC PID IPSO) that is given the optimal value of gamaa U and gamma Y. The smallest value of Integral Absolute Error (IAE) for set point tracking is the graph of set point tracking responses from Ethane. While the smallest value of the IAE for rejecting disturbance is present on the graph of rejecting disturbance Ethane that the flow rate from feed is added+ 10% from set point.

Item Type: Thesis (Masters)
Additional Information: RTK 660.284 5 Hik m-1 juwari@chem-eng.its.ac.id; renanto@chem-eng.its.ac.id
Uncontrolled Keywords: Kolom rectifier, IPSO, MPC, MPC Supervisory.
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ223 PID controllers
T Technology > TP Chemical technology
T Technology > TP Chemical technology > TP156 Crystallization. Extraction (Chemistry). Fermentation. Distillation. Emulsions.
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User: RIZA ARIS HIKMADIYAR
Date Deposited: 16 Jun 2021 06:23
Last Modified: 16 Jun 2021 06:23
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/54290

Actions (login required)

View Item View Item