کنترل و تنظیم خودکار pH در عملیات رنگرزی

کنترل و تنظیم خودکار pH در عملیات رنگرزی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

کنترل و تنظیم خودکار pH در عملیات رنگرزی

کنترل و تنظیم خودکار pH  در عملیات رنگرزی

چکیده

کنترل pH در فرآیند رنگرزی، بواسطه نقش حیاتی آن در تضمین کیفیت، از اهمیت زیادی برخوردار شده است. در رنگرزی، pH رفتار غیرخطی قدرتمند و متغیر زمانی را از خود نشان می‌دهد، از اینرو مشکلات مربوط به کنترل از طریق ادوات متعارف را افزایش می‌دهد. این موضوع، امر ایجاد یک روال کنترلی که بتوانند خود را با پارامترهای سیستم متغیر سازگار کند، ضروری می‌سازد و بر این اساس یکی از راهکارهای جدید در این زمینه که شامل ارائه روش کنترلی خود تنظیمی مشتق- انتگرال- متناسب می‌باشد (روش PID) پا بعرصه وجود نهاد. مزیت کنترلر PID تنظیم خودکار آن توسط مدل پارامتری تخمینی است، که توسط دامنه‌ها یا توالیهای ورودی و خروجی آپدیت می‌شود. نتایج شبیه‌ سازیها نشان می‌دهند که کنترلر می‌تواند pH را از هر مقدار اولیه تا هر مقدار ثانویه مورد نیاز در رنگرزی تغییر دهد. انتظار می‌رود تا این دیدگاه بواسطه خصیصه‌های خود تنظیمی و قدرتمندی خود بتواند به نتایج مورد نظر عملی مناسب در طی روال رنگرزی دست یابد. بر این اساس، یک اپراتور، بدون اطلاع از عملکرد اصلی و فلسفه مرتبط با این مقوله، نیز قادر خواهد بود تا نسبت به کنترل pH اقدام نماید.

در فرآیندهای رنگرزی، عملیاتی چون فرآیند پسابهای رنگی یا مواد زاید و عملیات شیمیایی، کنترل pH همواره اهمیت دارد. در مقوله مرتبط با فرآیند رنگرزی، پارامترهای بسیاری بر روی نتیجه محصول رنگ شده تاثیر می‌گذارند. لیکن pH جزء مهمترین این عوامل بشمار می‌آید، چرا که نقشی حیاتی را در جذب رنگ بعهده دارد. در مجموع کالای رنگ شده در چندین مرحله نظیر سفیدگری و شستشو، قبل از حرکت بسمت حمام رنگ تحت فرآوری قرار می‌گیرند. پس از سفیدگری مقداری از مواد بازی پسماند بر روی کالا باقیمانده و توسط شستشو جدا نمی‌شوند که باعث تغییرات pH در حمام رنگرزی خواهند شد. بنابراین، جهت حاصل آوردن تضمین کیفیت، لازم است تا از کنترلری استفاده شود که می‌تواند مقدار pH را در حد مورد نیاز خود ثابت نگه دارد.

همانگونه که در این مقاله تشریح شد، واکنش pH در برابر اضافه نمودن اسید یا باز بصورت رفتاری غیر خطی و متغیر زمانی نمود خواهد یافت، که کنترل آن با استفاده از روشهای متعارف بسیار مشکل خواهد بود. تلاشهای زیادی برای مدلسازی و کنترل مطالعات و تحقیقات pH صورت گرفته است. فردی به نام مک اووی معادله دینامیکی pH را با استفاده از موازنه مواد و ارتباطات فاز توازن یا موازنه حاصل نمود. او از لحاظ تئوری و عملی مشتق متناسب کنترلر را توسط قانون زیگلر نیکول و توسط کنترل بهینه- زمانی مقایسه نمود. چندین قانون کنترل غیر خطی، ورودی و خروجی خطی عمومی، ساختار سیستم مرجع و کنترل مدل داخلی غیر خطی در مورد کاربردهای pH موفقیت‌آمیز بوده‌اند. در فرآیندهای واکنش اسیدی و بازی سریع فردی بنام گاستافسون بازخورد غیرمتغیر واکنشی و بازخورد انطباقی pH را ارائه نمود. افرادی مانند چان و یو تغییرات خودکار زمان‌بندی شده‌ای را ارائه دادند که بر اساس قانون شناسایی منحنی تیتراسیون و قاعده زیگلو نیکول برای تنظیم پارامتر PID مطرح شده بودند. در مجموع فردی بنام منتزل برنامه کامپیوتری را برای اندازه‌گیری pH به همراه کنترلر منطقی فازی ارائه داد که در برابر پارامترهای متغیر و متفاوت بصورت خود انطباق بود.

ما کنترلر PID را با توانایی خود تنظیمی و با خصیصه کنترل انطبلقی و حاصل آوردن پارامترهای مربوطه و مدل توسعه یافته ارائه نموده‌ایم. سیستم ما قابلیتهای زیادی در برابر موارد نامشخص داشته و بر این اساس نسبت به شبیه سازی فرآیند رنگرزی ساده شده pH محلول از هر مقدار اولیه به مقادیر دیگر اقدام نمودیم. نتایج شبیه سازی قابلیتهای خود تطبیقی و خود تنظیمی و اجرای موفق کنترلر را نشان می‌دهد. بر این مبنا، ما سیستم خود را بر مبنای پارامترها و توالیهای ورودی و خروجی، و نه بر اساس مدلهای ریاضی، گسترش داده‌ایم. بنابراین، چنین سیستمی از اعتبار لازم برخوردار بوده و انتظار می‌رود تا نتایج عملی خوبی در رنگرزی، با تنظیم خودکار و قابلیت مناسب، حاصل شود.

کنترل و تنظیم خودکار pH در عملیات رنگرزی

مدل ریاضی

به جای بکارگیری یک فرآیند واقعی، مدل جاری تنها برای ایجاد واکنشهای  pH در طی شبیه‌سازی بکار خواهد رفت. در عین حال، این مدل برای شرایط عملی مورد نیاز نخواهد بود، چرا که pH قابلیت اندازه‌گیری را خواهد داشت. در هر یک از فرآیندهای رنگرزی، pH نه تنها به افزایش اسید و باز واکنش نشان می‌دهد، بلکه با افزایش دما نیز متغیر خواهد بود. در مجموع، رسیدن به یک مدل دینامیکی برای pH با توجه به تاثیرات دمایی کاری فوق‌العاده دشوار است. بنابراین برای ساده‌ سازی مدل مربوطه،  یک فرآیند رنگرزی بصورت ایزوترمال یا هم دما فرض می‌شود.

کنترل و تنظیم خودکار pH در عملیات رنگرزی

طراحی سیستم کنترلر

به کمک مبانی کنترل انطباقی مدل مرجع، این دیدگاه عمدتا شامل برپایی و مشخص سازی یک مدل مرجع، تخمین یک مدل پارامتری و تعیین خودکار بهره PID می‌باشد. ما از کنترلر PID بجای کنترل PI، برای افزایش قابلیت‌ جبران برای یک سیستم پیچیده استفاده می‌کنیم.

مدل مرجع، که توسط سیستم دینامیک خطی با تابع انتقال شناخته شده T(s)، حاصل شده از یک ورودی مرجع ، مشخص شده است، نسبت به تولید یک خروجی اقدام می‌کند که خروجی سیستم آن را از طریق کنترلر بازخورد دنبال می‌کند. ما یک مدل مرجع مرتبه سوم را از طریق قرار دادن سه قطب در مکانهای معین در نیمه سمت چپ صفحه مختلط ایجاد نمودیم:

کنترل و تنظیم خودکار pH در عملیات رنگرزی

نتایج شبیه سازی‌ها

به منظور اطمینان از واکنش گذرای رضایت بخش و پایداری سیستم، مدل مرجع بوسیله تخصیص قطب‌ها در ۵- ، ۵- و ۱۰ بوجود آمده و از طریق شکل معادله ۴ عرضه شده که در آن d_۰ = ۲۵۰/۰ , d_۱ = ۱۲۵/۰ و d_۲ = ۲۵/۰ می‌باشد. برای آنکه یک مدل پارامتری مرتبه ثانویه بر اساس ترتیب ورودی و خروجی پارامترها و بر مبنای فرضیات پارامتری قراردادی ساخته ‌شود، یک ورودی باید حداقل شامل ۲ فرکانس اجزای مختلف باشد. بر حسب مطالعه جاری، ما پارامترهای مدل فوق را بطور اولیه قبل از اجرای کنترلر از طریق احمال یک برآورد پارامتری با شماتیک ورودی، معرفی نمودیم. دوره نمونه‌گیری          h = 0/01 ثانیه بوده و حجم مایع نیز ثابت نگه داشته شد (V = 1 L) و همچنین مقادیر اولیه  و  در معادلات ۲ و ۳ به میزان mol/L۰۴۳۲/۰ فرض شدند.

کنترل و تنظیم خودکار pH در عملیات رنگرزی

نتیجه‌گیری

pH در رنگرزی معرف رفتار شدید غیر خطی و متغیر زمانی است. بر این مبنا، روش کنترلر مورد نظر ما جهت رویارویی با عملکرد پیچیده سیستمی و به منظور ساده سازی این فرآیند پیشنهاد شده است. در عمل، سیستم pH دقیقا دارای رفتار مشابهی با مدلهای ریاضی نداشته و مقادیری همانند حجم مایعات، غلظت و نرخ تغذیه حداکثر اسید و باز، غلظت و نرخ جریان پسماند مواد بازی، شرایط اولیه و غیره، جزء مقادیر فرض شده در شبیه سازی بحساب نمی‌آیند. با این وجود، قابلیت خود تنظیمی pH می‌تواند منجر به بروز خواص مشابه با سیستمهای لوپ بسته شود، حتی با وجود آنکه ترتیب‌ها یا توالیهای ورودی و خروجی متفاوت باشند. بنابراین، چنین راهکاری را می‌توان با روشی مشابهی انجام داد و بدینسان انتظار می‌رود تا نتایج مشابهی در رنگرزی واقعی بدست آید. مقادیر بهره کنترلر PID بصورت خودکار  تنظیم گردیده، بگونه‌ای که یک اپراتور، حتی بدون آگاهی از دانش و فلسفه آن، می‌تواند کنترل pH را بخوبی انجام دهد. در آینده نزدیک، تلاش خواهیم نمود تا بصورت تجربی نسبت به اعمال روال کنترلر پیشنهادی خود جهت کنترل pH  و سایر فاکتورها اقدام کنیم تا آنکه به بهترین حالت رنگرزی دست یابیم.

مدل مرجع برای حاصل آمدن واکنش pH  مطلوب ایجاد شده است. عکس‌العملهای سریع‌تر معمولا نیازمند آن می‌باشند تا کلیه قطب‌های مدل مرجع جلوتر از محور jw-axis قرار گیرند. با این وجود، در چنین موردی،  نرخ بالاتر تغذیه اسید یا باز مورد نیاز است. در عمل نرخ تغذیه نمی‌تواند بطور اختیاری زیاد باشد و دارای محدودیت حداکثری خواهد بود. در نتیجه، تعیین موقعیت قطبها جلوتر از محور jw-axis ضروری نخواهد بود. با این وجود، بهتر است تا قطب‌ها، بواسطه پایداری ایستگاهی جانبی، در نزدیک محور jw-axis  قرار نداشته باشند. از اینرو، این امر منجر می‌شود تا حالت توانایی و قدرت بیشتری در برابر خطاهای اندک بین مدل پارامتری و سیستم pH حاصل شود.

کنترل و تنظیم خودکار pH در عملیات رنگرزی