MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ...

55
ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΕΛΕΓΚΤΩΝ ΕΛΕΓΚΤΩΝ PID PID ΣΕ ΣΕ ΚΑΙΝΟΤΟΜΑ ΚΑΙΝΟΤΟΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΜΕ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ Δημήτρης Ιψάκης Δρ.Χημικός Μηχανικός Τριμελής Τριμελής Συμβουλευτική Συμβουλευτική Επιτροπή Επιτροπή Αναπλ Αναπλ . . Καθηγητής Καθηγητής Ν Ν . . Καραμπετάκης Καραμπετάκης , , Επιβλέπων Επιβλέπων Διπλωματικής Διπλωματικής Εργασίας Εργασίας Καθηγητής Καθηγητής Π Π . . Τζιώνας Τζιώνας , , Μέλος Μέλος Τριμελούς Τριμελούς Εξεταστικής Εξεταστικής Επιτροπής Επιτροπής Ερευνητής Ερευνητής Α Α , , Δρ Δρ . . Σ Σ . . Βουτετάκης Βουτετάκης , , Μέλος Μέλος Τριμελούς Τριμελούς Εξεταστικής Εξεταστικής Επιτροπής Επιτροπής ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ « « ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ & & ΘΕΩΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ » »

Transcript of MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ...

Page 1: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΕΦΑΡΜΟΓΗΕΛΕΓΚΤΩΝΕΛΕΓΚΤΩΝ PID PID ΣΕΣΕ ΚΑΙΝΟΤΟΜΑΚΑΙΝΟΤΟΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΠΑΡΑΓΩΓΗΣΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΜΕ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ Υ∆ΡΟΓΟΝΟΥΥ∆ΡΟΓΟΝΟΥ

∆ηµήτρης Ιψάκης∆ρ.Χηµικός Μηχανικός

ΤριµελήςΤριµελής ΣυµβουλευτικήΣυµβουλευτική ΕπιτροπήΕπιτροπή

ΑναπλΑναπλ. . ΚαθηγητήςΚαθηγητής ΝΝ. . ΚαραµπετάκηςΚαραµπετάκης, , ΕπιβλέπωνΕπιβλέπων ∆ιπλωµατικής∆ιπλωµατικής ΕργασίαςΕργασίαςΚαθηγητήςΚαθηγητής ΠΠ. . ΤζιώναςΤζιώνας, , ΜέλοςΜέλος ΤριµελούςΤριµελούς ΕξεταστικήςΕξεταστικής ΕπιτροπήςΕπιτροπήςΕρευνητήςΕρευνητής ΑΑ’’, , ∆ρ∆ρ. . ΣΣ. . ΒουτετάκηςΒουτετάκης, , ΜέλοςΜέλος ΤριµελούςΤριµελούς ΕξεταστικήςΕξεταστικής ΕπιτροπήςΕπιτροπής

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΙ∆ΙΚΕΥΣΗΣΕΙ∆ΙΚΕΥΣΗΣ««ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ & & ΘΕΩΡΙΑΘΕΩΡΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΥΕΛΕΓΧΟΥ»»

Page 2: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ

ΚίνητραΚίνητρα καικαι ΣτόχοιΣτόχοι ΜελέτηςΜελέτης

ΧαρακτηριστικάΧαρακτηριστικά ΕνεργειακώνΕνεργειακών ΣυστηµάτωνΣυστηµάτων & & ∆ιάγραµµα∆ιάγραµµα ΡοήςΡοής

ΜαθηµατικήΜαθηµατική ΜοντελοποίησηΜοντελοποίηση & & ΑνάλυσηΑνάλυση ΣυστήµατοςΣυστήµατος

ΜελέτηΜελέτη ΠροσοµοιώσεωνΠροσοµοιώσεων ΑνοικτούΑνοικτού ΒρόχουΒρόχου

ΘεωρητικάΘεωρητικά ΧαρακτηριστικάΧαρακτηριστικά & & ΙδιότητεςΙδιότητες PID PID ΕλέγχουΕλέγχου

ΑνάπτυξηΑνάπτυξη & & ΕφαρµογήΕφαρµογή ΕλεγκτώνΕλεγκτών

ΑξιολόγησηΑξιολόγηση ΣυστήµατοςΣυστήµατος ΚατανεµηµένουΚατανεµηµένου ΕλέγχουΕλέγχου µέσωµέσωΠροσοµοίωσηςΠροσοµοίωσης ΣεναρίωνΣεναρίων ΛειτουργίαςΛειτουργίας

ΣυµπεράσµαταΣυµπεράσµατα--ΜελλοντικήΜελλοντική ΑξιοποίησηΑξιοποίηση

Page 3: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΣΤΟΧΟΙΣΤΟΧΟΙ ΜΕΛΕΤΗΣΜΕΛΕΤΗΣ

ΑΝΑΠΤΥΞ

Η ΚΑΙΝΟΤΟ

ΜΩΝ

ΕΝΕΡΓΕΙ

ΑΚΩΝ ΣΥΣ

ΤΗΜΑΤΩ

Ν

ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΕΣΩ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝΕΞΙΣΩΣΕΩΝ

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΕΥΕΛΙΚΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ

∆ΥΝΑΤΟΤΗΤΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΕΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

Page 4: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

1980 1985 1990 1995 2000 20050

2000

4000

6000

8000

10000

12000

106 Μετρικοί Τόνοι C

/Έτος

Έτος

Σύνολο Πετρέλαιο Λιγνίτης Φυσικό Αέριο Τσιµέντο

Ενεργειακές Απαιτήσεις 1980-2030 Κατανοµή Ενεργειακών Πόρων

Μείωση

ΜείωσηΕνεργειακών

ΕνεργειακώνΑποθεµάτων

Αποθεµάτων

Έξαρση

ΈξαρσηΦαινοµένου

Φαινοµένουτουτου

Θερµοκηπίου

Θερµοκηπίου

10%

5%

23%

25%

37%

Πετρέλαιο Γαιάνθρακας Φυσικό Αέριο Πυρηνική Ενέργεια ΑΠΕ

1980 1990 2000 2010 2020 20300

50

100

150

200

250

300

Απαιτήσεις σε Ενέργεια

, 1015

Btu

Έτος

Πετρέλαιο Λιγνίτης Φυσικό Αέριο Ανανεώσιµες Πηγές Πυρηνική Ενέργεια

Αύξηση εκποµπών CO2 ανά διεργασία

εκµετάλλευσης πρώτης ύλης

Page 5: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ

Υ∆ΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝΣΤΑ∆ΙΟ

ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ

ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Υ∆ΡΟΓΟΝΟΥ

Υ∆ΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣΥ∆ΡΟΓΟΝΟ

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΠΑΡΟΧΕΣ

ΠΑΡΑΓΩΓΗ

ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΑΤΜΟΣ, ΑΕΡΑΣ

ΚΑΙΝΟΤΟΜΑΚΑΙΝΟΤΟΜΑ

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ

ΜΕΛΕΤΕΣ

ΘΕΡΜΟ∆ΥΝΑΜΙΚΗ

ΑΝΑΛΥΣΗ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ

ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΤΟΜΕΙΣΤΟΜΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗΣΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗΣΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗΣ

ΕΛΕΓΧΟΣ

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

Page 6: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗΣ

ΗΗ µεστήµεστή µαθηµατικήµαθηµατική ανάλυσηανάλυση µπορείµπορεί νανα οδηγήσειοδηγήσει στονστον σχεδιασµόσχεδιασµό πειραµάτωνπειραµάτων, , στηνστην

καταγραφήκαταγραφή επιτρεπτώνεπιτρεπτών ορίωνορίων ασφαλήςασφαλής λειτουργίαςλειτουργίας καικαι σεσε κέρδοςκέρδος χρόνουχρόνου..

ΟιΟι θερµοδυναµικέςθερµοδυναµικές µελέτεςµελέτες στοχεύουνστοχεύουν στηνστην ανάλυσηανάλυση ευαισθησίαςευαισθησίας σεσε συνθήκεςσυνθήκες

µόνιµηςµόνιµης κατάστασηςκατάστασης, , χωρίςχωρίς νανα δίνουνδίνουν λεπτοµέρειεςλεπτοµέρειες επίεπί δυναµικώνδυναµικών χαρακτηριστικώνχαρακτηριστικών..

ΗΗ γραµµικήγραµµική ανάλυσηανάλυση αναν καικαι πιοπιο ευέλικτηευέλικτη υπολογιστικάυπολογιστικά, , υστερείυστερεί στηνστην σύλληψησύλληψη

βασικώνβασικών λειτουργικώνλειτουργικών χαρακτηριστικώνχαρακτηριστικών ((έναρξηέναρξη//παύσηπαύση λειτουργίαςλειτουργίας, , µελέτηµελέτη

καταλυτικώνκαταλυτικών διεργασιώνδιεργασιών κκ..αα.)..).

∆ιακρίνεται∆ιακρίνεται έλλειψηέλλειψη στηνστην συνολικήσυνολική ανάλυσηανάλυση τωντων επιµέρουςεπιµέρους υποσυστηµάτωνυποσυστηµάτων..

ΟΟ έλεγχοςέλεγχος αναν καικαι αφοράαφορά προηγµέναπροηγµένα συστήµατασυστήµατα καικαι θεωρίεςθεωρίες, , συνήθωςσυνήθως περιορίζεταιπεριορίζεται σεσε

µικρήµικρή κλίµακακλίµακα λειτουργίαςλειτουργίας καικαι προκαθορισµένεςπροκαθορισµένες υποδιεργασίεςυποδιεργασίες..

ΣεΣε ενεργειακάενεργειακά συστήµατασυστήµατα προτείνεταιπροτείνεται ηη ανάπτυξηανάπτυξη κατανεµηµένουκατανεµηµένου ελέγχουελέγχου..

ΟιΟι εφαρµογέςεφαρµογές κατάλληλωνκατάλληλων ενεργειακώνενεργειακών συστηµάτωνσυστηµάτων αξιοποίησηςαξιοποίησης υδρογονανθράκωνυδρογονανθράκων

αφοράαφορά τηντην ανάπτυξηανάπτυξη υβριδικώνυβριδικών οχηµάτωνοχηµάτων αλλάαλλά καικαι σεσε οικιακήοικιακή χρήσηχρήση..

Page 7: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ∆ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΡΟΗΣ

POWER

Li-Ion

Accumulator

Forklift

POWER

POWER

ΣΤΑ∆ΙΟ

ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

&

ΠΑΡΟΧΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΤΑ∆ΙΟ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ

ΤΜΗΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Page 8: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΣΤΑ∆ΙΟ ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑΣ &

ΕΝΑΛΛΑΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΙΝ1

ΙΝ2

OUT2

OUT1

)1( /,,,,

τtfeediinfeediout eFF −−⋅=

feedoutfeedioutfeediout QFC ,,,,, /=

sub

N

ioutinoutini

outin P

TRFQ

∑=

⋅⋅= 1

//,

/

Συγκέντρωση

Γραµ/κή Ροή

Ογκοµετρική Ροή

dt

dT

TR

MBP

dt

d

dt

dT

TR

MBP

dt

d

ToutToutfQ

Vcp

QTT

V

Q

dt

dT

Vcp

QTT

V

Q

dt

dT

outmixout

outmixout

outmixoutin

in

out

inout

outmixoutin

in

out

inout

out

out

2,2

2,2,

1,2

1,1,

211

2,22,

12,2,

2

2,

2,

2,2,

1,11,

11,1,

1

1,

1,

1,1,

2,

1,

),(

][

][

⋅⋅

⋅−=

⋅⋅

⋅−=

=

⋅⋅−−⋅⋅=

⋅⋅+−⋅⋅=

ρ

ρ

ρρ

ρ

ρρ

ρ

Θερµοκρασία

Πυκνότητα

Page 9: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ &

ΚΑΥΣΤΗΡΑΣ ΑΠΟ∆ΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Η µεταφορά θερµότητας κατευθύνεται:

1. από το εσωτερικό του καυστήρα προςτο τοίχωµα του (αντίσταση 1)

2. Στην συνέχεια στο τοίχωµα τουαντιδραστήρα αναµόρφωσης (αντίσταση 2) και

3. Στο εσωτερικό του αντιδραστήρααναµόρφωσης (αντίσταση 3).

Page 10: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΚΑΥΣΤΗΡΑΣ

ΑΠΟ∆ΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

njmi

CCCRT

ECR

dt

dV

CCCQ

Vdt

dC

dt

dVQQ

dt

dV

dt

dT

RT

MBP

dt

d

DAUfCC

CToutToutToutfQ

TTCTTCdt

dTcpm

Vcp

QTT

V

Q

dt

dT

vkiout

viout

viout

out

jji

out

out

iout

out

inioutiinin

iout

outout

outoutinin

outmixout

iout

outoutoutoutout

bb

outmixoutin

in

out

inout

out

....1,....1

....)exp(

]R)([1

/][

),,(,

),,,(

)]()([

][

1,,2

1,,1

1,,1,

3,

1,1

1,

1,,ji,

1,

1,1,,1,,1,

1

1,,

1,1,

11,1,1,1,1

1,2

1,1,

21

1,,3211

3,2,22,1,12,

1,11,

11,1,

1

1,

1,

1,1,

1,

==

⋅⋅−⋅=

⋅⋅+Σ±⋅−⋅=

⋅−⋅−⋅=

⋅⋅

−=

=

−⋅−−⋅⋅⋅⋅

⋅⋅

Σ+−⋅⋅=

ρ

ρρ

ρ

ρρ

ρρ

ρ

ρρ

ρ

Συγκέντρωση

Όγκος Μίγµατος

Θερµοκρασία

Πυκνότητα

Ρυθµός

Κατανάλωσης/ Παραγωγής

Page 11: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

njmi

CCCRT

ECR

dt

dV

CCCQ

Vdt

dC

dt

dVQQ

dt

dV

dt

dT

TR

MBP

dt

d

DAUfCC

CToutToutToutfQ

TTCTTCdt

dTcpm

Vcp

QTT

V

Q

dt

dT

vkiout

viout

viout

out

jji

out

out

iout

out

inioutiinin

iout

outout

outoutinin

outmixout

ioutB

outoutoutoutout

r

outmix

Boutin

in

out

inout

out

....1,....1

....)exp(

]R)([1

/][

),,(,

),,,(

)]()([

][

4,,2

4,,1

4,,4,

3,

4,4

4,

4,,ji,

4,

4,4,,4,,4,

4

4,,

4,4,

44,4,4,4,4

4,2

4,4,

21

1,,432

4,3,23,2,13,

r

4,44,4,4,

4

4,

4,

4,4,

4,

==

⋅⋅−⋅=

⋅⋅+Σ±⋅−⋅=

⋅−⋅−⋅=

⋅⋅

⋅−=

=

−⋅−−⋅⋅⋅⋅

⋅⋅

Σ+−⋅⋅=

ρ

ρρ

ρ

ρρ

ρρ

ρ

ρρ

ρ

Συγκέντρωση

Όγκος Μίγµατος

Θερµοκρασία

Πυκνότητα

Ρυθµός

Κατανάλωσης/ Παραγωγής

CC33HH88, C, C44HH1010, H, H22O, CO, HO, CO, H22, , COCO22, C, CΗΗ44, O, O22, N, N22

Page 12: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΣΤΑ∆ΙΟ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ:

ΑΝΤΙ∆ΡΑΣΤΗΡΑΣ HTS

njmi

CCCTR

ECR

dt

dV

CCCQ

Vdt

dC

dt

dVQQ

dt

dV

dt

dT

TR

MBP

dt

d

CToutfQ

Vcp

QTT

V

Q

dt

dT

vkHTSiout

vHTSiout

vHTSiout

HTSoutji

HTSoutHTS

HTSout

HTSiout

HTSout

HTSinHTSioutHTSiinHTSin

HTS

HTSiout

HTSoutHTSout

HTSHTSoutHTSoutHTSinHTSinHTS

HTSout

HTSout

HTSmixHTSout

HTSioutHTSHTS

HTSoutHTSHTSmix

HTSHTSoutHTSin

HTS

HTSin

HTSout

HTSinHTSout

....1,....1

....)exp(

]R)([1

/][

),(

][

,,2

,,1

,,,

3,

,

,

,,ji,

,

,,,,,,

,,

,,

,,,,

,2

,

,,

,,

,,,,

,

,

,,

==

⋅⋅⋅

−⋅=

⋅⋅+Σ±⋅−⋅=

⋅−⋅−⋅=

⋅⋅

⋅−=

⋅⋅

Σ+−⋅=

ρ

ρρ

ρ

ρρ

ρρ

ρ

ρρ

ρ

Συγκέντρωση

Όγκος

Μίγµατος

Θερµοκρασία

Πυκνότητα

Ρυθµός

Κατανάλωσης/ Παραγωγής

Page 13: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΚΥΨΕΛΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ (1)

fe

fccFC

cathodeanodeFCoutcathodeanodeFC

cathodeanodeFCout

cathodeanodeFCoutiFC

cathodeanodeFCout

cathodeanodeFCincathodeanodeFCouticathodeanodeFCinicathodeanodeFCin

cathodeanodeFC

cathodeanodeFCouti

cathodeanodeFCoutcathodeanodeFCout

cathodeanodeFC

cathodeanodeFCoutcathodeanodeFCoutcathodeanodeFCincathodeanodeFCincathodeanodeFC

FCout

FCout

cathodeanodeFCoutcathodeanodeFCout

FCFCFCioutcoolantFCoutFCFCtotal

coolantFCoutFCcoolant

coolantFCoutFCoutcoolantFCoutcoolantFCin

FCcoolantFCout

coolantFCincoolantFCincoolantFCout

cathodeFCoutFCFCmixanodeFCoutFCFCmix

FCtotalFCoutFCin

cathodeFCFCoutanodeFCFCout

cathodeFCinFCinanodeFCinFCinFCout

nFn

InR

dt

dV

CR

CCQVdt

dC

dt

dV

QQdt

dV

dt

dT

RT

PMB

dt

d

VICTToutfQ

Vcp

TTCTT

V

Q

dt

dT

VcpVcp

QTT

VV

QQ

dt

dT

⋅⋅

⋅=

++

−=

−−=

⋅−=

=

−+−=

++−

+

+=

]

)([1

/]

[

),,,,(

)(][

)()(][

)()(

)()(

/,,/,

/,,

/,,,

/,,

/,,/,,,/,,,/,,

/,

/,,,

/,,/,,

/,

/,,/,,/,,/,,/,

,

,2

/,,/,,

,,,,,

,,

,,,1,,,,

,,

,,,,,,

,,,,

,,,

,,

,,,,,

ρ

ρ

ρ

ρ

ρρ

ρρ

ρ

ρρ

ρ

ρρρρ

ρρ

Συγκέντρωση

Όγκος

Μίγµατος

Θερµοκρασία

Πυκνότητα

ΙΝanode

ΙNcoolant

OUTcoolant

ΙΝcathode

OUTanode

OUTcathode

Ρυθµός

Κατανάλωσης/ Παραγωγής

Page 14: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΚΥΨΕΛΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ (2)

fccfcfc

fc

e

gconc

fcfcohm

Oact

concohmactfc

InVP

I

I

Fn

TRV

ITIV

C

T

pV

VVVV

⋅⋅=

−⋅⋅

⋅−=

⋅+⋅+⋅=

⋅+=

−⋅⋅

⋅⋅+⋅⋅+⋅+=

⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅=

−−−=

)1ln(

)(

I

nV

C

I

dt

dn

))

498exp()1008.5(

ln(T)ln(ITT

])(pln0.5)[ln(pT)10(4.3085298)-T()10(0.85-1.229E

E

lim

765

FC

actactfcact

fc

6fc4fcfc3fc21

0.5OHfc

5-fc

3-nerst

nerst

2

22

ξξξ

ξξξξ

Ωµικές

Απώλειες

Απώλειες

Ενεργοποίησης

Τάση

Λειτουργίας

Θερµοδυναµική

Τάση

Αποδιδόµενη Ισχύς

Απώλειες λόγω

Συγκεντρώσεως

Page 15: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΣΥΣΣΩΡΕΥΤΗΣ ΙΟΝΤΩΝ ΛΙΘΙΟΥ

)()1()()1(

)(

)(

)1

(

)1

(

max,1

1,max,.,

max,1

1min,min.,

211

2

211

1

tQ

ItSOCtSOC

IVP

q

qEEEE

q

qEEEE

RIEV

c

q

c

qk

dt

dqc

q

c

qkI

dt

dq

o

acacac

acacac

cocochac

dodisac

oacacac

ac

∆⋅⋅

+−⋅=+

⋅=

⋅−+=

⋅−+=

⋅−=

−−⋅=

−−⋅−−=

ησ

Τάση Λειτουργίας

Χωρητικότητα Συσσωρευτή

Ισχύς Λειτουργίας

Κατάσταση Φόρτισης

Page 16: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΕΠΙΛΥΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

∆ήλωση∆ήλωση παραµέτρωνπαραµέτρων

ανάανά υποσύστηµαυποσύστηµα

ΟρισµόςΟρισµός κανονικώνκανονικών

διαφορικώνδιαφορικών εξισώσεωνεξισώσεων

στηνστην µορφήµορφή yy’’==ff((tt ,,yy))

ΟρισµόςΟρισµός βοηθητικώνβοηθητικών

µεταβλητώνµεταβλητών καικαι σύνδεσησύνδεση

υποσυστηµάτωνυποσυστηµάτων

ΟρισµόςΟρισµός αλγεβρικώναλγεβρικών

γραµµικώνγραµµικών καικαι

µηµη--γραµµικώνγραµµικών σχέσεωνσχέσεων

∆ήλωση∆ήλωση µεταβλητώνµεταβλητών

ανάανά υποσύστηµαυποσύστηµα

ΑπόδοσηΑπόδοση σταθερώνσταθερών τιµώντιµών καικαι

τιµώντιµών στηνστην αρχικήαρχική κατάστασηκατάσταση

ΟρισµόςΟρισµός χρόνουχρόνου προσοµοίωσηςπροσοµοίωσης

καικαι διαστήµατοςδιαστήµατος ολοκλήρωσηςολοκλήρωσης

ΕπίλυσηΕπίλυση συστήµατοςσυστήµατος µεµε χρήσηχρήση διαθέσιµωνδιαθέσιµων

καικαι κατάλληλωνκατάλληλων εντολώνεντολών τουτου MATLABMATLAB

Page 17: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΕΞΑΚΡΙΒΩΣΗ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

0 1 2 3 4 5 60

50

100

150

200

250

300

350

400

Discharging time, h

Dis

char

ge C

urre

nt,

ADischarge Current versus time of discharge

SimLi-Ion

ExpLi-Ion

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 12020

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Capacity, Ah

Vba

t, V

olt

SimLi-Ion

ExpLi-Ion

ΡεύµαΡεύµα εκφόρτισηςεκφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή

0.0 0.1 0.2 0.30

3

6

9

12

15

18

Vol

tage

, Vol

t

Current Density, A/cm 2

Experimental Simulation

ΤάσηΤάση εκφόρτισηςεκφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή

ΧαρακτηριστικήΧαρακτηριστική τάσηςτάσης--έντασηςέντασης ρεύµατοςρεύµατος

κυψέληςκυψέλης καυσίµουκαυσίµου

Page 18: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

<5% <5% ΑπόκλισηΑπόκλιση απόαπό τιςτις

αντίστοιχεςαντίστοιχες µεµε τατα

αποτελέσµατααποτελέσµατα τουτου ASPENASPEN..

ΣυγκεντρώσειςΣυγκεντρώσεις ανάανά σηµείοσηµείο

((θεωρητικήθεωρητική ανάλυσηανάλυση))

477477 οοCC506506οοCCΈξοδοςΈξοδος ΑνόδουΑνόδου

250250 οοCC251251οοCCΕίσοδοςΕίσοδος CondenserCondenser

126126 οοCC130130οοCCΕίσοδοςΕίσοδος ΑνόδουΑνόδου

320320οοCC320320οοCCΈξοδοςΈξοδος HTSHTS

285285οοCC285285οοCCΕίσοδοςΕίσοδος HTSHTS

392392οοCC361361οοCCΕίσοδοςΕίσοδος ΕΕ33

675W675W/2/265W65W//59.7W59.7W647647WW/278/278WW//59.7W59.7WΘερµότηταΘερµότητα σεσε ΕΕ1/1/ΕΕ2/2/EE33

700700οοCC700700οοCCΈξοδοςΈξοδος ReformerReformer

550550οοCC550550οοCCΕίσοδοςΕίσοδος ReformerReformer

145.5145.5CC145.5145.5οοCCΕίσοδοςΕίσοδος ΕΕ2 (2 (απόαπό mixer)mixer)

180180οοCC180180οοCCΈξοδοςΈξοδος ΕΕ11

HH22 :: 75.8%75.8%COCO22: 22.: 22.33%%COCO :: 1.1.00 %%CHCH44 : 0.: 0.99 %%

HH22 : 75.8%: 75.8%COCO22 : 22.05%: 22.05%COCO : 1.26%: 1.26%CHCH44 : 0.9 %: 0.9 %

ΣυστάσειςΣυστάσεις στηνστην έξοδοέξοδο τουτου HTSHTS

HH22 : 72.5%: 72.5%COCO22: 12.: 12.00 %%COCO : 14.2%: 14.2%CHCH44 : 1.: 1.00 %%

HH22 : 72.7%: 72.7%COCO22: 12.1%: 12.1%COCO : 14.2%: 14.2%CHCH44 : 1: 1..0 %0 %

ΣυστάσειςΣυστάσεις στηνστην έξοδοέξοδο τουτου

αντιδραστήρααντιδραστήρα αναµόρφωσηςαναµόρφωσης

∆εδοµένα

Μαθηµατικού Μοντέλου

Πραγµατικά

∆εδοµέναΜεταβλητή

ΕΞΑΚΡΙΒΩΣΗ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

Page 19: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ

ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ

ΣΤΟΧΟΙ

H ποσοτική και ποιοτικήεπίδραση βασικών µεταβλητών

στη λειτουργία του συστήµατος.

H επιλογή των ζευγώνχειραγωγούµενων-ελεγχόµενων

µεταβλητών του συστήµατος ελέγχου.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

Page 20: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Μεταβολή ροής τροφοδοσίας LPG στην

είσοδο του συστήµατος

1. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΗΝ ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑ

0 400 800 1200 1600 20000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

LPG

feed

, lt/m

in

Time, s

Normal +30% -30%

0 400 800 1200 1600 2000300

400

500

600

700

Normal +30% -30%

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Μεταβολή θερµοκρασίας εισόδου στον

αντιδραστήρα αναµόρφωσης

0 400 800 1200 1600 20000

5

10

15

20

25

30

CO

H2

H2

& C

O fl

owra

tes,

lt/m

in

Time, s

Normal +30% -30%

Μεταβολή ροής CO2 στην έξοδο του

αντιδραστήρα αναµόρφωσης

0 400 800 1200 1600 20000

1

2

3

4

5

CO

2 flo

wra

te, l

t/min

Time, s

Normal +30% -30%

Μεταβολή ροής H2, CO στην έξοδο τουαντιδραστήρα αναµόρφωσης

Page 21: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου

ρευστού από τον εναλλάκτη Ε3

1. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΗΝ ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑ

Μεταβολή ροής H2 και CO2 στην έξοδο του

αντιδραστήρα HTS

Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου στον

αντιδραστήρα HTSΜεταβολή ροής CO στην έξοδο του

αντιδραστήρα HTS

0 400 800 1200 1600 2000

300

350

400

450

500

550

600

T

empe

ratu

re, K

Time, s

Normal +30% -30%

0 500 1000 1500 20000

5

10

15

20

25

30

35

H2

CO2

H2

and

CO

2 flo

wra

tes,

lt/m

in

Time, s

Normal +30% -30%

0 400 800 1200 1600 20000

1

2

3

CO

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

Normal +30% -30%

0 400 800 1200 1600 2000300

350

400

450

500

550

600

650

Normal +30% -30%T

empe

ratu

re, K

Time, s

Page 22: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Μεταβολή θερµοκρασίας εισόδου

και εξόδου στην κυψέλη καυσίµου

1. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΗΝ ΤΡΟΦΟ∆ΟΣΙΑ

Μεταβολή θερµοκρασίας

λειτουργίας στον καυστήρα

0 400 800 1200 1600 2000280

320

360

400

440

480

Out

In

Normal +30% -30%

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 400 800 1200 1600 2000

400

600

800

1000

1200

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Normal +30% -30%

Page 23: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου

στον καυστήρα

2. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΟΝ ΚΑΥΣΤΗΡΑ

Μεταβολή ροής CO2 στην έξοδο του

αντιδραστήρα αναµόρφωσης

Μεταβολή ροής H2, CO στην έξοδο τουαντιδραστήρα αναµόρφωσης

0 400 800 1200 1600 2000

400

600

800

1000

1200

1400

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Normal +30% -30%

0 400 800 1200 1600 2000300

400

500

600

700

Normal +30% -30%

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Μεταβολή θερµοκρασίας εισόδου στον

αντιδραστήρα αναµόρφωσης

0 400 800 1200 1600 20000

5

10

15

20

25

CO

H2

H2

& C

O fl

owra

tes,

lt/m

in

Time, s

Normal +30% -30%

0 400 800 1200 1600 20000

1

2

3

4

5

CO

2 flo

wra

te, l

t/min

Time, s

Normal +30% -30%

Page 24: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου στον

αντιδραστήρα αναµόρφωσης

Μεταβολή ροής H2 και CO2 στην έξοδο

του αντιδραστήρα HTSΜεταβολή θερµοκρασίας εξόδου στον

αντιδραστήρα HTS

Μεταβολή θερµοκρασίας εξόδου ρευστού

από τον εναλλάκτη Ε3

2. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΟΝ ΚΑΥΣΤΗΡΑ

0 400 800 1200 1600 2000

400

600

800

1000

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Normal +30% -30%

0 400 800 1200 1600 2000

300

350

400

450

500

550

600

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Normal +30% -30%

0 400 800 1200 1600 2000300

350

400

450

500

550

600

650

Normal +30% -30%

Tem

pera

ture

, K

Time, s

0 400 800 1200 1600 20000

5

10

15

20

25

H2

CO2

H2

& C

O2

flow

rate

s, lt

/min

Time, s

Normal +30% -30%

Page 25: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

0 400 800 1200 1600 20000

1

2

3

CO

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

Normal +30% -30%

Μεταβολή ροής CO στην έξοδο τουαντιδραστήρα HTS

Μεταβολή θερµοκρασίας εισόδου και

εξόδου στην κυψέλη καυσίµου

2. ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ LPG ΣΤΟΝ ΚΑΥΣΤΗΡΑ

0 400 800 1200 1600 2000280

320

360

400

440

Out

In

Normal +30% -30%

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Page 26: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗ ΧΕΙΡΑΓΩΓΟΥΜΕΝΗ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗ

Θερµοκρασία λειτουργίας του

αντιδραστήρα αναµόρφωσης

Τροφοδοσία LPG στον καυστήρα

Θερµοκρασία εξόδου του θερµού

ρεύµατος του εναλλάκτη Ε3Παροχή ψυκτικού µέσου (αέρας)

Θερµοκρασία εξόδου του θερµού

ρεύµατος του συµπυκνωτή

Παροχή ψυκτικού µέσου (νερό)

Θερµοκρασία λειτουργίας κυψέλης

καυσίµου

Παροχή ψυκτικού µέσου (αέρας)

Παραγωγή υδρογόνου-ηλεκτρικήςενέργειας

Τροφοδοσία LPG στον αντιδραστήρα

αναµόρφωσης

Ελεγκτές λόγου οξυγόνου στον καυστήρα και στην κυψέλη καυσίµου.

Ελεγκτής λόγου νερού στον αντιδραστήρα αναµόρφωσης.

ΕΠΙΛΟΓΗ ∆ΟΜΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

Page 27: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

LPG

storage

BURNER

REFORMER

Q

AIR

H2O

storage

E1

Flue gas

to vent

E-2

MIXER

HTS

E-4 CONDENSER

H2O

FCANODE INLET

CATHODE

INLET

CATHODE

OUTLET

E-3

ANODE

OUTLET

AIRAIR

AIR

COOLANT

JACKET

TC_01

TC_02

TC_03

TC_04

POWERLi-Ion

Accumulator

FC_01

Tsp_04

Tsp_03

Tsp_02Fsp_01

Tsp_01AIR

ΕΠΙΛΟΓΗ ∆ΟΜΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

Page 28: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Ι∆ΙΟΤΗΤΕΣ PID ΕΛΕΓΧΟΥ

])(

)(1

)([)(dt

tddtttKptp D

Ics

ετε

τε ⋅++⋅+= ∫

Σήµα Πόλωσης

Ολοκληρωτική

∆ράση

∆ιαφορική

∆ράση

ΟΟ σκοπόςσκοπός ενόςενός ελεγκτήελεγκτή είναιείναι τριπλόςτριπλός

αα) ) ΕγγύησηΕγγύηση τηςτης ευστάθειαςευστάθειας τουτου συστήµατοςσυστήµατος. . ββ) ) ΑπόσβεσηΑπόσβεση διαταραχώνδιαταραχών καικαι οµαλήοµαλή επαναφοράεπαναφορά..γγ) ) ΠαρακολούθησηΠαρακολούθηση δυναµικώνδυναµικών αλλαγώναλλαγών. .

Αναλογική

∆ράση

Page 29: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

∆ΙΑΚΡΙΤΗ ΜΟΡΦΗ PID

])(

)(1

)([)(dt

tddtttKptp D

Ics

ετε

τε ⋅++⋅+= ∫

Αναλογική

∆ράσηΟλοκληρωτική

∆ράση

∆ιαφορική

∆ράση

])1()(

)()([)(0 s

D

t

iI

scs T

tti

TtKptp

−−⋅++⋅+= ∑

=

εετε

τε

)]2()1(2)([)()]1()([)1()( −+−−++−−⋅+−= tttT

TKt

TKttKtptp

s

dc

I

scc εεεε

τεε

Positional FormPositional Form

Velocity FormVelocity Form

Page 30: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ P, I, D ∆ΡΑΣΕΩΝ

0 200 400 600 800 1000940

950

960

970

980

ε(t)

Tem

pera

ture

, K

Time, sec

Set-Point P Control

0 200 400 600 800 1000900

1000

1100

1200

1300

Set-Point PI Control

Tem

pera

ture

, K

Time, sec

Υπέρβαση

0 200 400 600 800 1000800

900

1000

Tem

pera

ture

, K

Time, sec

Set-Point PID Control

ΣταθερήΣταθερή απόκλισηαπόκλιση. .

ΑύξησηΑύξηση τηςτης αναλογικήςαναλογικής

ενίσχυσηςενίσχυσης οδηγείοδηγεί σεσε::

ΜικρότερηΜικρότερη απόκλισηαπόκλιση

ΓρήγορηΓρήγορη απόκρισηαπόκριση

ΠιθανήΠιθανή παρουσίαπαρουσία ταλαντώσεωνταλαντώσεων

P P ΈλεγχοςΈλεγχος PI PI ΈλεγχοςΈλεγχος PID PID ΈλεγχοςΈλεγχος

ΑπαλοιφήΑπαλοιφή σφάλµατοςσφάλµατος..

ΠαρουσίαΠαρουσία υπερβάσεωνυπερβάσεων. .

ΣυνδυάζεταιΣυνδυάζεται πάνταπάντα µεµε P P έλεγχοέλεγχο..

ΧαµηλέςΧαµηλές τιµέςτιµές τουτου

ολοκληρωτικούολοκληρωτικού όρουόρου οδηγούνοδηγούν σεσε::

ΓρήγορεςΓρήγορες δράσειςδράσεις

ΤαλαντωτικήΤαλαντωτική συµπεριφοράσυµπεριφορά

ΒελτίωσηΒελτίωση ευστάθειαςευστάθειας. .

ΕξάλειψηΕξάλειψη ταλαντωτικήςταλαντωτικής

συµπεριφοράςσυµπεριφοράς..

ΕυαισθησίαΕυαισθησία σεσε θορύβουςθορύβους..

Page 31: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΕΛΕΓΚΤΩΝ (TUNING)

ΟΟ σκοπόςσκοπός τουτου συντονισµούσυντονισµού ((tuning)tuning) παραµέτρωνπαραµέτρων ενόςενός ελεγκτήελεγκτή είναιείναι::

∆υστυχώς∆υστυχώς όµωςόµως, , οο έναςένας στόχοςστόχος αναγκάζεταιαναγκάζεται νανα αναιρέσειαναιρέσει τοτο άλλοάλλο. .

ΥπάρχουνΥπάρχουν τρειςτρεις γενικέςγενικές µέθοδοιµέθοδοι : :

ΜέθοδοιΜέθοδοι πουπου αξιοποιούναξιοποιούν τηντην δοκιµήδοκιµή καικαι

σφάλµασφάλµα στιςστις παραµέτρουςπαραµέτρους τουτου ελεγκτήελεγκτή..

ΗµιεµπειρικοίΗµιεµπειρικοί µέθοδοιµέθοδοι πουπου βασίζονταιβασίζονται σεσε

επιτυχηµένηεπιτυχηµένη πρακτικήπρακτική αλλάαλλά µεµε θεωρητικήθεωρητική

δικαιολόγησηδικαιολόγηση. .

ΣυστηµατικέςΣυστηµατικές µέθοδοιµέθοδοι πουπου βασίζονταιβασίζονται στηνστην

ικανοποίησηικανοποίηση σχεδιαστικώνσχεδιαστικών κριτηρίωνκριτηρίων. .

ΓΡΗΓΟΡΕΣΓΡΗΓΟΡΕΣ

ΑΠΟΚΡΙΣΕΙΣΑΠΟΚΡΙΣΕΙΣΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ

ΕΥΣΤΑΘΕΙΑΕΥΣΤΑΘΕΙΑ

TyreusTyreus --LuybenLuyben

CohenCohen --CoonCoon

ZieglerZiegler --NicholsNichols

Page 32: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΜΕΘΟ∆ΟΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ

ZIEGLER-NICHOLS & ΤYREUS-LUYBEN

ΤαΤα βήµαταβήµατα τηςτης µεθόδουµεθόδου περιλαµβάνουνπεριλαµβάνουν

ΟΟ ολοκληρωτικόςολοκληρωτικός καικαι διαφορικόςδιαφορικός όροςόρος µηδενίζονταιµηδενίζονται..

ΚατάΚατά τηντην διάρκειαδιάρκεια ενόςενός δυναµικούδυναµικού πειράµατοςπειράµατος επιεπι55βάλλεταιβάλλεται µίαµία

βηµατικήβηµατική µεταβολήµεταβολή. .

ΑυξάνεταιΑυξάνεται σταδιακάσταδιακά ηη ενίσχυσηενίσχυση τουτου ελεγκτήελεγκτή..

ΠαρατηρούνταιΠαρατηρούνται ταλαντώσειςταλαντώσεις σταθερούσταθερού εύρουςεύρους ((κρίσιµηκρίσιµη περίοδοςπερίοδος TTcucu καικαι

κρίσιµηκρίσιµη ενίσχυσηενίσχυση KKcucu). ).

ΒάσηΒάση τωντων TTcucu καικαι KKcucu µπορούνµπορούν νανα προκύψουνπροκύψουν οιοι τρειςτρεις παράµετροιπαράµετροι ενόςενός

PID PID ελεγκτήελεγκτή..

Page 33: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

ZIEGLER-NICHOLS & ΤYREUS-LUYBEN

0.12·Pcu0.5·Pcu0.65·KcuPID/PD

-0.85·Pcu0.45·KcuPI

--0.5·KcuP

ττDDττIIKKΕλεγκτήςΕλεγκτής

ΠαράµετροιΠαράµετροι βάσηβάση τηςτης µεθόδουµεθόδου ZieglerZiegler --NicholsNichols

ΚατάΚατά τοντον ΡΙΡΙ έλεγχοέλεγχο υλοποιείταιυλοποιείται

µικρότερηµικρότερη αναλογικήαναλογική σταθεράσταθερά λόγωλόγω

πρόσθετηςπρόσθετης καθυστέρησηςκαθυστέρησης φάσηςφάσης. .

ΚατάΚατά τοντον PID PID έλεγχοέλεγχο ηη αναλογικήαναλογική

ενίσχυσηενίσχυση λαµβάνειλαµβάνει µεγαλύτερεςµεγαλύτερες τιµέςτιµές

χωρίςχωρίς κίνδυνοκίνδυνο αστάθειαςαστάθειας. .

ΣυντηρητικέςΣυντηρητικές τιµέςτιµές µεταξύµεταξύ

παραµέτρωνπαραµέτρων καικαι κρίσιµωνκρίσιµων τιµώντιµών..

ΠροκύπτουνΠροκύπτουν αποκρίσειςαποκρίσεις λιγότερολιγότερο

ταλαντωτικέςταλαντωτικές καικαι λιγότερολιγότερο ευαίσθητεςευαίσθητες. . Pcu/6.32.2·Pcu0.45·KcuPID/PD

-2.2·Pcu0.31·KcuPI

ττDDττIIKKΕλεγκτήςΕλεγκτής

ΠαράµετροιΠαράµετροι βάσηβάση τηςτης µεθόδουµεθόδου TyreusTyreus --LuybenLuyben

Page 34: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

∆οκιµή∆οκιµή καικαι σφάλµασφάλµα σεσε όλεςόλες ήή σεσε λιγότερεςλιγότερες απόαπό τρειςτρεις παραµέτρουςπαραµέτρους τουτου ελεγκτήελεγκτή, , πουπου

έχουνέχουν όµωςόµως πρωτίστωςπρωτίστως προσδιορισθείπροσδιορισθεί µεµε κάποιακάποια απόαπό τιςτις αναφερθείσεςαναφερθείσες µεθόδουςµεθόδους. .

ΤαΤα σχεδιαστικάσχεδιαστικά δυναµικάδυναµικά κριτήριακριτήρια πουπου χρησιµοποιούνταιχρησιµοποιούνται γιαγια τοντον βέλτιστοβέλτιστο προσδιορισµόπροσδιορισµό

παραµέτρωνπαραµέτρων ελεγκτήελεγκτή αφορούναφορούν τοτο σύνολοσύνολο τηςτης απόκρισηςαπόκρισης..

dttISE ∫∞

=0

2 )(ε

dttIAE ∫∞

=0

)(ε

dtttITAE ∫∞

=0

)(ε

Integral of Square Error, ISE

Integral of Τime-Weighted Absolute Error, ITAE

Integral of Absolute Error, IAE

ΟδηγείΟδηγεί σεσε άµεσηάµεση επιθετικήεπιθετική δράσηδράση. . ∆ρα∆ρα σεσε µεγάλαµεγάλα σφάλµατασφάλµατα..∆εν∆εν χρησιµοποιείταιχρησιµοποιείται σεσε περιπτώσειςπεριπτώσεις µόνιµηςµόνιµης απόκλισηςαπόκλισης..

ΤιµωρείΤιµωρεί εξίσουεξίσου µικράµικρά καικαι µεγάλαµεγάλα σφάλµατασφάλµατα..

ΤιµωρείΤιµωρεί σφάλµατασφάλµατα πουπου επιµένουνεπιµένουν γιαγια µεγάλοµεγάλο χρονικόχρονικό διάστηµαδιάστηµα..

∆ΟΚΙΜΗ & ΣΦΑΛΜΑ-

ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ∆ΟΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

Page 35: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΒΗΜΑΤΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΛΕΓΚΤΩΝ

ΒήµαταΒήµατα επιλογήςεπιλογής καικαι υλοποίησηςυλοποίησης ελεγκτώνελεγκτών

Page 36: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΚΑΙ

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΚΡΙΣΕΩΝ

0 200 400 600 800 1000300

450

600

750

900

1050

200 300 400 500 600940

950

960

970

980

990

1000

Tem

pera

ture

, K

Time, sec

Tem

pera

ture

, K

Time, sec

ΚρίσιµηΚρίσιµη απόκρισηαπόκριση στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα αναµόρφωσηςαναµόρφωσης

((ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01)TC_01)

0 100 200 300 400 500

400

600

800

1000

1200

Tem

pera

ture

, K

Time, sec

Set-Point P Control (Z-N, T-L) PI Control (Z-N) PI Control (T-L) PID Control (Z-N) PID Control (T-L)

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01((αντιδραστήραςαντιδραστήρας αναµόρφωσηςαναµόρφωσης))

0 1000 2000 3000 4000500

510

520

530

540

550

560

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Set-Point P-Control (Z-N, T-L) PI-Control (Z-N) PI-Control (T-L) PID-Control (Z-N) PID-Control (T-L)

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_02 2 ((εναλλάκτηςεναλλάκτης ΕΕ3)3)

0 500 1000 1500 2000310

320

330

340

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Set-Point P-Control (Z-N, T-L) PI-Control (Z-N) PI-Control (T-L) PID-Control (Z-N) PID-Control (T-L)

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_03 3 ((ΣυµπυκνωτήςΣυµπυκνωτής ΕΕ4)4)

0 300 600 900 1200 1500300

350

400

450

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Set-Point P-Control (Z-N, T-L) PI-Control (Z-N) PI-Control (T-L) PID-Control (Z-N) PID-Control (T-L)

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044 ((κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου))

0 500 1000 1500 20000

5

10

15

20

25

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Set-Point P-Control (Z-N, T-L) PI-Control (Z-N) PI-Control (T-L) PID-Control (Z-N) PID-Control (T-L)

ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_0FC_01 1 ((κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου))

Page 37: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΒΕΛΤΙΣΤΗΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗΕΠΙΛΟΓΗ ΕΛΕΓΚΤΩΝΕΛΕΓΚΤΩΝ

ΕπιλογήΕπιλογή βέλτιστωνβέλτιστων τύπωντύπων ελεγκτήελεγκτή γιαγια τηντην

ολοκληρωµένηολοκληρωµένη µονάδαµονάδα παραγωγήςπαραγωγής ενέργειαςενέργειας

38.54.3s100.0s4.0·10-2PIDFC_01

1190.215.75s100.0s2.35·10-3PIDTC_04

451.213.75s150.0s2.94·10-3PIDTC_03

435.710.0s130.0s5.89·10-3PIDTC_02

344.27.0s150.0s2.27·10-6PIDTC_01

ISE∆ιαφορική

∆ράση

Ολοκληρωτική

∆ράση

Αναλογική

∆ράση

Βέλτιστος

Τύπος Ελεγκτή

Σηµείο

Ελέγχου

Ελαχιστοποίηση

ΚριτηρίουISE

∆οκιµ

ή & Σφάλ

µαµον

άχα

στους

όρους

Ι, D

Page 38: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΒΕΛΤΙΣΤΗΒΕΛΤΙΣΤΗ ΕΠΙΛΟΓΗΕΠΙΛΟΓΗ ΕΛΕΓΚΤΩΝΕΛΕΓΚΤΩΝ

0 500 1000 1500 2000 2500 3000300

400

500

600

700

800

900

1000

Tem

pera

ture

, K

Time. s

Set-Point Reference

0 500 1000 1500 2000 2500 3000300

350

400

450

500

550

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Set-Point Reference

0 500 1000 1500 2000 2500 3000290

295

300

305

310

315

320

325

Set-Point Reference

Tem

pera

ture

, K

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

300

330

360

390

420

Set-Point Reference

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Set-Point Reference

Hyd

roge

n F

low

, lt/m

in

Time, s

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01((αντιδραστήραςαντιδραστήρας αναµόρφωσηςαναµόρφωσης))

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_02 2 ((εναλλάκτηςεναλλάκτης ΕΕ3)3)

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_03 3 ((ΣυµπυκνωτήςΣυµπυκνωτής ΕΕ4)4)

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_04 4 ((κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου))

ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_0FC_01 1 ((κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου))

Page 39: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 11: T: Tήρησηήρηση σηµάτωνσηµάτων αναφοράςαναφοράς

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

400

500

600

700

800

900

1000

Tem

pera

ture

, K

Time. s

Set-Point Reference

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

LPG

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα

αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

5

10

15

20

25

30

35

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

300

350

400

450

500

550

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Set-Point Reference

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη

ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02

Page 40: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 11: T: Tήρησηήρηση σηµάτωνσηµάτων αναφοράςαναφοράς

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000290

295

300

305

310

315

320

325

Set-Point Reference

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

300

330

360

390

420

Set-Point Reference

Tem

pera

ture

, K

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη

καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή

ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_03TC_03

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_04TC_04

Page 41: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 11: T: Tήρησηήρηση σηµάτωνσηµάτων αναφοράςαναφοράς

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Set-Point Reference

Hyd

roge

n F

low

, lt/m

in

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

LPG

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

ΡοήΡοή υδρογόνουυδρογόνου στηνστην έξοδοέξοδο τουτου αντιδραστήρααντιδραστήρα

HTSHTS ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

8

10

12

14

SO

C, %

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 400024.4

24.6

24.8

25.0

25.2

Time, s

Vol

tage

, Vol

t

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Current, A

ΚατάστασηΚατάσταση φόρτισηςφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή ((SOCSOC) )

ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα

αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΤάσηΤάση καικαι έντασηένταση ρεύµατοςρεύµατος συσσωρευτήσυσσωρευτή

ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_01FC_01

ΑξιοποίησηΑξιοποίηση

ΕνέργειαςΕνέργειας

Page 42: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 22: : ΕπιβολήΕπιβολή αυθαίρετωναυθαίρετων διαταραχώνδιαταραχών στοστο σύστηµασύστηµα

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000900

920

940

960

980

1000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

400

500

600

700

800

900

1000

Tem

pera

ture

, K

Time. s

Tem

pera

ture

, K

Time. s

Set-Point Operation Under Disturbance

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

LPG

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

350

400

450

500

550

Set-Point Operation Under Disturbance

Tem

pera

ture

, K

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

5

10

15

20

25

30

35

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα

αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη

ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

20% 20% ΠτώσηΠτώσηκαταλυτικήςκαταλυτικής δράσηςδράσης γιαγια

t=t=202000s.00s.

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02

Page 43: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 22: : ΕπιβολήΕπιβολή αυθαίρετωναυθαίρετων διαταραχώνδιαταραχών στοστο σύστηµασύστηµα

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000290

295

300

305

310

315

320

325

Set-Point Operation Under Disturbance

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000413

414

415

416

417

418

419

420

421

422

423

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

300

330

360

390

420

Te

mp

era

ture

, K

Time, s

Set-Point Operation Under Disturbance

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

2

4

6

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη

καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή

ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_033

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044

Page 44: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 22: : ΕπιβολήΕπιβολή αυθαίρετωναυθαίρετων διαταραχώνδιαταραχών στοστο σύστηµασύστηµα

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Set-Point Operation Under Disturbance

Hyd

roge

n F

low

, lt/m

in

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

LPG

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

8

10

12

SO

C, %

Time, s

0 1000 2000 3000 400024.3

24.4

24.5

24.6

24.7

24.8

24.9

25.0

25.1

25.2

25.3

Time, s

Vol

tage

, Vol

t

0

5

10

15

20

25

30

Current, A

ΡοήΡοή υδρογόνουυδρογόνου στηνστην έξοδοέξοδο τουτου αντιδραστήρααντιδραστήρα

HTSHTS ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΚατάστασηΚατάσταση φόρτισηςφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή ((SOCSOC) )

ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα

αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΤάσηΤάση καικαι έντασηένταση ρεύµατοςρεύµατος συσσωρευτήσυσσωρευτή

ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_01FC_01

ΑξιοποίησηΑξιοποίηση

ΕνέργειαςΕνέργειας

Page 45: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 33:: MMετάβασηετάβαση σεσε νέανέα δυναµικήδυναµική κατάστασηκατάσταση

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

LPG

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

8

10

12

SO

C, %

Time, s

0 1000 2000 3000 400024.4

24.6

24.8

25.0

25.2

25.4

Time, s

Vol

tage

, Vol

t

0

5

10

15

20

25

30

35

Current, A

ΡοήΡοή υδρογόνουυδρογόνου στηνστην έξοδοέξοδο τουτου αντιδραστήρααντιδραστήρα

HTSHTS ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΚατάστασηΚατάσταση φόρτισηςφόρτισης συσσωρευτήσυσσωρευτή ((SOCSOC) )

ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα

αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΤάσηΤάση καικαι έντασηένταση ρεύµατοςρεύµατος συσσωρευτήσυσσωρευτή

20% 20% ΑύξησηΑύξηση απαίτησηςαπαίτησηςενέργειαςενέργειας γιαγια t=t=202000s.00s.

ΕλεγκτήςΕλεγκτής FC_01FC_01

ΑξιοποίησηΑξιοποίηση

ΕνέργειαςΕνέργειας

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Set-Point Operation at New Transient

Hyd

roge

n F

low

, lt/m

in

Time, s

Page 46: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 33:: MMετάβασηετάβαση σεσε νέανέα δυναµικήδυναµική κατάστασηκατάσταση

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000900

920

940

960

980

1000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

400

500

600

700

800

900

1000

Tem

pera

ture

, K

Time. s

Tem

pera

ture

, K

Time. s

Set-Point Operation at New Transient

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

LPG

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

350

400

450

500

550

Set-Point Operation at New Transient

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

5

10

15

20

25

30

35

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα

αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη

ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02

Page 47: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 33:: MMετάβασηετάβαση σεσε νέανέα δυναµικήδυναµική κατάστασηκατάσταση

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000290

295

300

305

310

315

320

325

Set-Point Operation at New Transient

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000410

415

420

425

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

320

340

360

380

400

420

Tem

pera

ture

, K

Time, s

Set-Point Operation at New Transient

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

1

2

3

4

5

6

Coo

lant

Flo

wra

te, l

t/min

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη

καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή

ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_033

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044

Page 48: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

Set-Point Fast Action Slow Action

Tem

pera

ture

, K

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

1

2

3

4

5

6

7

8

Fast Action Slow Action

LPG

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

320

360

400

440

480

520

560

600

640

Set-Point Fast Action Slow Action

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0

5

10

15

20

25

30

35

Fast Action Slow Action

Coo

lant

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα

αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη

ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

Set-Point Fast Action Slow Action

Tem

pera

ture

, K

Time, s

ΜόνοΜόνο γιαγια PI PI ΈλεγχοΈλεγχο

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02

Page 49: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

300

305

310

315

320

325

Set-Point Fast Action Slow Action

Tem

pera

ture

, K

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Fast Action Slow Action

Coo

lant

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

320

360

400

440

480

520

Set-Point Fast Action Slow ActionT

empe

ratu

re, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Fast Action Slow Action

Coo

lant

flow

rate

, kg/

s

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη

καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή

ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_033

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044

Page 50: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

Set-Point Fast Action Slow Action

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Fast Action Slow Action

LPG

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

320

360

400

440

480

520

560

600

640

Set-Point Fast Action Slow Action

Tem

pera

ture

, K

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

5

10

15

20

25

30

35

Fast Action Slow Action

Coo

lant

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στονστον αντιδραστήρααντιδραστήρα

αναµόρφωσηςαναµόρφωσης ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη

ΕΕ3 (3 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΤροφοδοσίαΤροφοδοσία LPG LPG στονστον καυστήρακαυστήρα

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη ΕΕ3 3 ((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_01TC_01

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_02TC_02

Page 51: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΟΥ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

300

305

310

315

320

325

Set-Point Fast Action Slow Action

Tem

pera

ture

, K

Time, s0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Fast Action Slow Action

Coo

lant

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

320

360

400

440

Set-Point Fast Action Slow ActionT

empe

ratu

re, K

Time, s

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

1

2

3

4

5

Fast Action Slow Action

Coo

lant

flow

rate

, lt/m

in

Time, s

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία εξόδουεξόδου ρευστούρευστού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή ΕΕ4 (4 (ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΘερµοκρασίαΘερµοκρασία λειτουργίαςλειτουργίας στηνστην κυψέληκυψέλη

καυσίµουκαυσίµου ((ελεγχόµενηελεγχόµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΠαροχήΠαροχή νερούνερού στονστον εναλλάκτηεναλλάκτη--συµπυκνωτήσυµπυκνωτή

ΕΕ4 (4 (χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή))

ΠαροχήΠαροχή αέρααέρα στηνστην κυψέληκυψέλη καυσίµουκαυσίµου

((χειραγωγούµενηχειραγωγούµενη µεταβλητήµεταβλητή) )

ΣενάριοΣενάριο 44: : ΜελέτηΜελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δυναµικώνδυναµικών δράσεωνδράσεων ((controller schedulingcontroller scheduling ))

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_033

ΕλεγκτήςΕλεγκτής TC_0TC_044

Page 52: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΣΥΝΟΨΗ – ΕΠΙΛΟΓΟΣ (1)

ΗΗ µαθηµατικήµαθηµατική µοντελοποίησηµοντελοποίηση προχώρησεπροχώρησε µεµε γνώµοναγνώµονα τηντην

προσοµοίωσηπροσοµοίωση βασικώνβασικών χαρακτηριστικώνχαρακτηριστικών τουτου συστήµατοςσυστήµατος καικαι τηντην

χαµηλήχαµηλή υπολογιστικήυπολογιστική δυσκολίαδυσκολία..

ΗΗ ανάλυσηανάλυση προσοµοιώσεωνπροσοµοιώσεων ανοικτούανοικτού βρόχουβρόχου κατέδειξεκατέδειξε τατα βασικάβασικά

σηµείασηµεία ελέγχουελέγχου, , καθώςκαθώς καικαι τηντην επίδρασηεπίδραση βασικώνβασικών µεταβλητώνµεταβλητών στηνστην

λειτουργίαλειτουργία τουτου συστήµατοςσυστήµατος..

ΣύµφωναΣύµφωνα µεµε τιςτις ηµιηµι--εµπειρικέςεµπειρικές τεχνικέςτεχνικές ZieglerZiegler --Nichols Nichols καικαι TyreusTyreus --LuybenLuyben προχώρησεπροχώρησε οο ανεξάρτητοςανεξάρτητος συντονισµόςσυντονισµός ((tuning) tuning) παραµέτρωνπαραµέτρων ελεγκτήελεγκτή..

ΗΗ βέλτιστηβέλτιστη επιλογήεπιλογή τύπουτύπου ελεγκτήελεγκτή ολοκληρώθηκεολοκληρώθηκε µεµε χρήσηχρήση τουτου

κριτηρίουκριτηρίου ISE ISE γιαγια µίαµία προσοµοιωµένηπροσοµοιωµένη πραγµατικήπραγµατική λειτουργίαλειτουργία τουτου

συστήµατοςσυστήµατος..

Page 53: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΣΥΝΟΨΗ – ΕΠΙΛΟΓΟΣ (2)

ΗΗ αξιολόγησηαξιολόγηση τουτου κατανεµηµένουκατανεµηµένου συστήµατοςσυστήµατος ελέγχουελέγχου

περιελάµβανεπεριελάµβανε::

-- ΠαρακολούθησηΠαρακολούθηση σήµατοςσήµατος αναφοράςαναφοράς

-- ΑπόσβεσηΑπόσβεση διαταραχώνδιαταραχών

-- ΜελέτηΜελέτη νέωννέων δυναµικώνδυναµικών καταστάσεωνκαταστάσεων

ΣταΣτα σενάριασενάρια προσοµοιώσεωνπροσοµοιώσεων κλειστούκλειστού βρόχουβρόχου τοτο κατανεµηµένοκατανεµηµένο

σύστηµασύστηµα χαρακτηρίστηκεχαρακτηρίστηκε άρισταάριστα απόαπό::

--EEµφάνισηµφάνιση µηδενικούµηδενικού σφάλµατοςσφάλµατος

--AAµελητέωνµελητέων υπερβάσεωνυπερβάσεων

-- ΓρήγορωνΓρήγορων αποκρίσεωναποκρίσεων στιςστις εντολέςεντολές ελέγχουελέγχου..

ΣτηνΣτην ανεξάρτητηανεξάρτητη µελέτηµελέτη αργώναργών//γρήγορωνγρήγορων δράσεωνδράσεων προέκυψεπροέκυψε ηη

δυνατότηταδυνατότητα συνδυασµένηςσυνδυασµένης δράσηςδράσης µεµε στόχοστόχο καλύτερακαλύτερα

αποτελέσµατααποτελέσµατα ((προκαθορισµένηπροκαθορισµένη λειτουργίαλειτουργία καικαι δυναµικέςδυναµικές αλλαγέςαλλαγές).).

Page 54: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΑ ΒΗΜΑΤΑ

ΣύγκρισηΣύγκριση αποτελεσµάτωναποτελεσµάτων προσοµοίωσηςπροσοµοίωσης µεµε πειραµατικάπειραµατικά δεδοµέναδεδοµένα ((ππ..χχ. . προφίλπροφίλ χρήσηςχρήσης οχήµατοςοχήµατος) ) καικαι βελτίωσηβελτίωση τουτου µοντέλουµοντέλου..

ΑνάπτυξηΑνάπτυξη γραµµικούγραµµικού καικαι µηµη--γραµµικούγραµµικού προηγµένουπροηγµένου συστήµατοςσυστήµατος ελέγχουελέγχου((προβλεπτικόςπροβλεπτικός έλεγχοςέλεγχος, , οικονοµίαοικονοµία συστήµατοςσυστήµατος κτλκτλ).).

ΓραµµικήΓραµµική ανάλυσηανάλυση πουπου θαθα συµπεριλαµβάνεισυµπεριλαµβάνει::

-- ΓραµµικοποίησηΓραµµικοποίηση µοντέλωνµοντέλων καικαι ελεγκτήελεγκτή

-- ΧρήσηΧρήση συναρτήσεωνσυναρτήσεων µεταφοράςµεταφοράς

-- ΑνάλυσηΑνάλυση διαγραµµάτωνδιαγραµµάτων BodeBode καικαι NyquistNyquist-- ΑνάλυσηΑνάλυση γεωµετρικούγεωµετρικού τόπουτόπου πόλωνπόλων//µηδενικώνµηδενικών..

ΜελέτηΜελέτη καικαι ανάπτυξηανάπτυξη προσαρµοστικούπροσαρµοστικού ελέγχουελέγχου ((αβεβαιότητααβεβαιότητα κινητικώνκινητικώνπαραµέτρωνπαραµέτρων καταλύτηκαταλύτη).).

ΕφαρµογήΕφαρµογή καικαι υλοποίησηυλοποίηση τηςτης θεωρητικήςθεωρητικής µελέτηςµελέτης σεσε ενσωµατωµέναενσωµατωµένασυστήµατασυστήµατα ((embedded systemsembedded systems ).).

ΑξιοποίησηΑξιοποίηση άλλωνάλλων καυσίµωνκαυσίµων ((ππ..χχ. . βιοµάζαβιοµάζα, , αιθανόληαιθανόλη) ) ωςως τροφοδοσίατροφοδοσία..

Page 55: MsC Thesis v3anemos.web.auth.gr/thesis/ipsakis_dimitrios/presentation.pdf · ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

ΑνΑν..ΚαθηγητήΚαθηγητή ΝΝ. . ΚαραµπετάκηΚαραµπετάκη, , ΤµήµαΤµήµα ΜαθηµατικώνΜαθηµατικών, , ΑΑ..ΠΠ..ΘΘ..

ΕρευνητήΕρευνητή ΑΑ’’ ΣΣ. . ΒουτετάκηΒουτετάκη, , ΙΙ..∆∆..ΕΕ..ΠΠ././ΕΕ..ΚΚ..ΕΕ..ΤΤ..ΑΑ..

ΚαθηγητήΚαθηγητή ΠΠ. . ΤζιώναΤζιώνα, , ΤµήµαΤµήµα ΑυτοµατισµούΑυτοµατισµού, , ΑΑ..ΤΤ..ΕΕ..ΙΙ..ΘΘ..

ΕπιστηµονικόΕπιστηµονικό ΣυνεργάτηΣυνεργάτη, , ΣΣ. . ΜαστρογεωργόπουλοΜαστρογεωργόπουλο, , ΤµήµαΤµήµα ΧηµικώνΧηµικών ΜηχανικώνΜηχανικών, , ΑΑ..ΠΠ..ΘΘ..

ΕργαστήριοΕργαστήριο ΑνάπτυξηςΑνάπτυξης ΟλοκληρωµένωνΟλοκληρωµένων ΣυστηµάτωνΣυστηµάτων & & ∆ιεργασιών∆ιεργασιών ((ΚαθΚαθ. . ΣΣ. . ΠαπαδοπούλουΠαπαδοπούλου, , ΑνΑν. . ΚαθΚαθ. . ΠΠ. . ΣεφερλήςΣεφερλής) )