كنترل و تنظیم خودكار pH در عملیات رنگرزی

كنترل و تنظیم خودكار pH در عملیات رنگرزی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 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.

كنترل و تنظیم خودكار pH در عملیات رنگرزی

كنترل و تنظیم خودكار pH  در عملیات رنگرزی

چكیده

كنترل pH در فرآیند رنگرزی، بواسطه نقش حیاتی آن در تضمین كیفیت، از اهمیت زیادی برخوردار شده است. در رنگرزی، pH رفتار غیرخطی قدرتمند و متغیر زمانی را از خود نشان می‌دهد، از اینرو مشكلات مربوط به كنترل از طریق ادوات متعارف را افزایش می‌دهد. این موضوع، امر ایجاد یك روال كنترلی كه بتوانند خود را با پارامترهای سیستم متغیر سازگار كند، ضروری می‌سازد و بر این اساس یكی از راهكارهای جدید در این زمینه كه شامل ارائه روش كنترلی خود تنظیمی مشتق- انتگرال- متناسب می‌باشد (روش PID) پا بعرصه وجود نهاد. مزیت كنترلر PID تنظیم خودكار آن توسط مدل پارامتری تخمینی است، كه توسط دامنه‌ها یا توالیهای ورودی و خروجی آپدیت می‌شود. نتایج شبیه‌ سازیها نشان می‌دهند كه كنترلر 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، یك اپراتور، بدون اطلاع از عملكرد اصلی و فلسفه مرتبط با این مقوله، نیز قادر خواهد بود تا نسبت به كنترل pH اقدام نماید.

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

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

ما كنترلر PID را با توانایی خود تنظیمی و با خصیصه كنترل 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 كنترلر 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 خودكار و قابلیت مناسب، حاصل شود.

كنترل و تنظیم خودكار pH در عملیات رنگرزی

مدل ریاضی

به جای بكارگیری یك فرآیند واقعی، مدل جاری تنها برای ایجاد واكنشهای  pH در طی شبیه‌سازی بكار خواهد رفت. در عین حال، این مدل برای شرایط عملی مورد نیاز نخواهد بود، چرا كه pH قابلیت اندازه‌گیری را خواهد داشت. در هر یك از فرآیندهای رنگرزی، pH نه تنها به افزایش اسید و باز واكنش نشان می‌دهد، بلكه با افزایش دما نیز متغیر خواهد بود. در مجموع، رسیدن به یك مدل دینامیكی برای pH با توجه به تاثیرات دمایی كاری فوق‌العاده دشوار است. بنابراین برای ساده‌ سازی مدل مربوطه،  یك فرآیند رنگرزی بصورت ایزوترمال یا هم دما فرض می‌شود.

كنترل و تنظیم خودكار pH در عملیات رنگرزی

طراحی سیستم كنترلر

به كمك مبانی كنترل انطباقی مدل مرجع، این دیدگاه عمدتا شامل برپایی و مشخص سازی یك مدل مرجع، تخمین یك مدل پارامتری و تعیین خودكار بهره PID می‌باشد. ما از كنترلر PID بجای كنترل PI، برای افزایش قابلیت‌ جبران برای یك سیستم پیچیده استفاده می‌كنیم.

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

كنترل و تنظیم خودكار pH در عملیات رنگرزی

نتایج شبیه سازی‌ها

به منظور اطمینان از واكنش گذرای رضایت بخش و پایداری سیستم، مدل مرجع بوسیله تخصیص قطب‌ها در 5- ، 5- و 10 بوجود آمده و از طریق شكل معادله 4 عرضه شده كه در آن d₀ = 250/0 , d₁ = 125/0 و d₂ = 25/0 می‌باشد. برای آنكه یك مدل پارامتری مرتبه ثانویه بر اساس ترتیب ورودی و خروجی پارامترها و بر مبنای فرضیات پارامتری قراردادی ساخته ‌شود، یك ورودی باید حداقل شامل 2 فركانس اجزای مختلف باشد. بر حسب مطالعه جاری، ما پارامترهای مدل فوق را بطور اولیه قبل از اجرای كنترلر از طریق احمال یك برآورد پارامتری با شماتیك 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 2 و 3 به میزان mol/L0432/0 فرض شدند.

كنترل و تنظیم خودكار pH در عملیات رنگرزی

نتیجه‌گیری

pH در رنگرزی معرف رفتار شدید غیر خطی و متغیر زمانی است. بر این مبنا، روش كنترلر مورد نظر ما جهت رویارویی با عملكرد 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 حداكثر 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 آنكه ترتیب‌ها یا توالیهای ورودی و خروجی متفاوت باشند. بنابراین، چنین راهكاری را می‌توان با روشی مشابهی انجام داد و بدینسان انتظار می‌رود تا نتایج مشابهی در رنگرزی واقعی بدست آید. مقادیر بهره كنترلر PID بصورت خودكار  تنظیم گردیده، بگونه‌ای كه یك اپراتور، حتی بدون آگاهی از دانش و فلسفه آن، می‌تواند كنترل pH را بخوبی انجام دهد. در آینده نزدیك، تلاش خواهیم نمود تا بصورت تجربی نسبت به اعمال روال كنترلر پیشنهادی خود جهت كنترل pH  و سایر فاكتورها اقدام كنیم تا آنكه به بهترین حالت رنگرزی دست یابیم.

مدل مرجع برای حاصل آمدن واكنش pH  مطلوب ایجاد شده است. عكس‌العملهای سریع‌تر معمولا نیازمند آن می‌باشند تا كلیه 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 حداكثری 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 نزدیك محور jw-axis  قرار نداشته باشند. از اینرو، این امر منجر می‌شود تا حالت توانایی و قدرت بیشتری در برابر خطاهای اندك بین مدل پارامتری و سیستم pH حاصل شود.

كنترل و تنظیم خودكار pH در عملیات رنگرزی