Forholdsregulering av tilsetningsstoff i drivstoff
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/181721Utgivelsesdato
2010Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Studentoppgaver (TN-IDE) [823]
Sammendrag
Denne hovedoppgaven omhandler forholdsregulering av tilsetningsstoff i drivstoff. Når tankingen
av en tankbil er ferdig, skal tilsetningsstoffet utgjøre en spesifisert del av det totale
drivstoffvolumet. Forholdsreguleringen er realisert ved et reguleringssystem med to regulatorer
i kaskade; en strømningsregulator med foroverkopler og en volumregulator. Strømningsregulatoren
har i oppgave å følge strømningsreferansen som genereres ut fra drivstoffmålingen,
mens volumregulatoren skal rette opp dersom strømningsregulatoren ikke klarer følge referansen
100%. Ut fra referanse og strømnings- og volummåling, beregner regulatorene en
ønsket strømningsverdi, q, gjennom en reguleringsventil. Denne strømningsverdien inngår så
i en invers ventilligning, som gir et pådrag, u, til ventilen.
Reguleringssystemet er implementert i LabVIEW, og er laget med utgangspunkt i tankanlegget
på prosesslaboratoriet E-459 på Universistet i Stavanger. For at reguleringssystemet
skal fungere optimalt, er det viktig å ha mest mulig informasjon om prosessen, og spesielt
ventilen som skal reguleres, her ventil LV001. Det ble derfor utført et eksperiment på ventilen
som kartla ventilkarakteristikken, f(u), slik at ventilligningen, qv = qmax · f(u), ble mest
mulig korrekt. Eksperimentet ga til slutt opphav til en lineær ventilkarakteristikk.
Utgangspunktet i denne hovedoppgaven har vært at differensialtrykket over ventilen ikke
blir målt, og dette trykket kan variere i et drivstoffanlegg. Siden en ikke måler differensialtrykket,
kjenner en heller ikke verdien på maksimal strømning gjennom ventilen, her gitt
av parameteren qmax. For å få informasjon om denne, ble det derfor utviklet et stasjonært
Kalman-filter som estimerte denne parameteren.
Resultatdelen i denne oppgaven viser hvor viktig det er å ha en foroverkopler i strømningsregulatoren.
Uten foroverkopleren sliter reguleringssystemet å følge referansen når denne
endres. Resultatene viser også at reguleringssystemet bør inneholde en volumregulator som
retter opp dersom en får et avvik i volumet. I resultatdelen er det også sammenlignet reguleringen
ved bruk av konstant og estimert verdi på qmax. Resultatene viser at dersom qmax
velges konstant og differensialtrykket over ventilen endres, er en avhengig av at regulatorene
i reguleringssystemet kompenserer for feilen i qmax. Dersom en bruker et Kalman-filter for å
estimere qmax, ser en at estimatet av qmax følger endringene i differensialtrykket, og regulatorene
vil da bare rette opp små feil.
Hovedulempen med testanlegget, er at strømningsmålingen, qa, er beheftet med veldig mye
støy. Dette fører til at bidraget fra strømningsregulatoren blir støyfullt, som igjen fører til et
støyfullt ventilpådrag. I tillegg blir også estimatet av qmax basert på strømningsmålingen,
slik at dette estimatet også blir støyfullt. Dette begrenser presisjonen sterkt. Et forslag til
videre arbeid kan derfor være å installere en ny strømningsmåler som gir raskere og mindre
støyfulle målinger. Med en bedre måling, kan en forbedre både Kalman-filterets og reguleringssystemets
ytelse og presisjon.
Beskrivelse
Master's thesis in Cybernetics and signal processing