Theory and Application of the Lang-Gilles Observer for Distillation Processes

Maxim Stuckert

doi:10.51202/9783186253088

Zusammenfassung

This thesis deals with the nonlinear full state observer for distillation processes first introduced by Lang and Gilles in 1990. The observer is very attractive in practice as it requires only few temperature measurements in each section of a distillation column and only few observer parameters need to be tuned. We provide conditions under which this observer converges and derive a simple rule for the tuning of the observer parameters. We also give a method for the on-line estimation of the Murphree tray efficiency. Such on-line methods are rarely found in literature. In a sequence of simulation studies, we investigate the capabilities of the observer for the estimation of the tray efficiency and for model-predictive control. The simulation studies are based on distillation processes for separation of multicomponent mixtures and one of the studies introduces a plant-model mismatch.

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2016
ISBN-Print: 978-3-18-525308-9
ISBN-Online: 978-3-18-625308-8
Verlag: VDI Verlag, Düsseldorf
Reihe: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik
Band: 1253
Sprache: Deutsch
Seiten: 157
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

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Titelei/Inhaltsverzeichnis Teilzugriff Seiten I - XII Download Kapitel (PDF)
1. Distillation, distillation state observers and distillation control Kein Zugriff
2. 1. A distillation process for the separation of the mixture of acetone, chloroform, benzene and toluene Kein Zugriff
  2. Convergence of the Lang-Gilles observer Kein Zugriff
  3. Separation efficiency estimation in conjunction with the Lang-Gilles observer Kein Zugriff
  4. Model-predictive control in conjunction with the Lang-Gilles observer Kein Zugriff
3. Structure of the thesis Kein Zugriff
1. Introduction Kein Zugriff
2. 1. Fundamental models Kein Zugriff
  2. Empirical models Kein Zugriff
  3. Hybrid models Kein Zugriff
3. 1. Murphree point efficiency Kein Zugriff
  2. Murphree tray efficiency Kein Zugriff
  3. Multi-component Murphree tray efficiency Kein Zugriff
  4. Multi-component Murphree tray efficiency in parametric form Kein Zugriff
4. 1. Plant-replacement model Kein Zugriff
  2. Controller/Observer model Kein Zugriff
  3. Comparison of plant-replacement and controller/observer models Kein Zugriff
  4. Controller model in a compact form for theoretical analysis Kein Zugriff
  5. Determination of model parameters Kein Zugriff
5. 1. ACBT process dynamics at the nominal state Kein Zugriff
  2. Regulatory control of the ACBT process Kein Zugriff
6. Chapter summary Kein Zugriff
1. Introduction Kein Zugriff
2. 1. Problem statement and initial data Kein Zugriff
  2. Observer correction term Kein Zugriff
  3. Plant observer in a compact form for theoretical analysis Kein Zugriff
3. 1. The state error equation Kein Zugriff
  2. Preliminary results Kein Zugriff
  3. Convergence results Kein Zugriff
  4. A tuning method for Lang-Gilles observer Kein Zugriff
  5. An effect of internal flows on the observer convergence time Kein Zugriff
4. Chapter summary Kein Zugriff
1. Introduction Kein Zugriff
2. 1. Estimation of the state variables Kein Zugriff
  2. Estimation of the Murphree efficiency matrix Kein Zugriff
  3. Periodic estimation of the Murphree efficiency matrix and observer states Kein Zugriff
3. 1. One single constant Cltrue Kein Zugriff
  2. One single drifting Cltrue Kein Zugriff
  3. Multiple drifting Cltrue Kein Zugriff
4. Chapter summary Kein Zugriff
1. Introduction Kein Zugriff
2. Plantwide control Kein Zugriff
3. 1. Control problem statement Kein Zugriff
  2. Design of regulatory and supervisory controllers Kein Zugriff
4. 1. The PID regulatory layer is turned off (open-loop process) Kein Zugriff
  2. The PID regulatory layer is turned on Kein Zugriff
  3. The supervisory and regulatory control layers are turned on Kein Zugriff
5. Chapter summary Kein Zugriff
Summary and conclusions Kein Zugriff Seiten 119 - 122
1. 1. Derivation of the constant enthalpy assumption Kein Zugriff
  2. Derivation of the constant molar overflow condition (CMO) Kein Zugriff
  3. Derivation of a simplified energy balance equation for condensers Kein Zugriff
2. 1. Modeling environment Kein Zugriff
  2. External software Kein Zugriff
  3. Implementational issues Kein Zugriff
3. 1. Parameters for prediction of activity coefficients and vapor pressures in ACBT mixture Kein Zugriff
  2. Parameters for prediction of activity coefficients and vapor pressures in MEW mixture Kein Zugriff
  3. Regulatory control parameters Kein Zugriff
  4. Supervisory control parameters Kein Zugriff
  5. Nominal design condition used in Section 3.3.5 Kein Zugriff
  6. Nominal design condition used in Section 5.4 Kein Zugriff
4. Auxiliary theorems Kein Zugriff
Bibliography Kein Zugriff Seiten 144 - 157