Cieľom môjho semestrálneho projektu bola aproximácia dopravného oneskorenia, návrh odhadu stavov a návrh vhodného filtra šumu merania vzhľadom na dynamiku procesu neutralizácie. Reaktantami, ktoré som používal boli roztok slabej kyseliny octovej a roztok silnej zásady hydroxidu sodného. Riadenou veličinou bola hodnota pH na výstupe z reaktora, riadiacou veličinou bolo napätie na čerpadlách, na ktorého zmenu zareagoval objemový prietok kyseliny alebo zásady na vstupe do miešadla reaktora, pričom čerpadlá vystupovali ako akčné členy a pH senzor ako merací člen. Pri práci na semestrálnom projekte som používal všetky dáta, ktoré som experimentálne nameral na účely bakalárskej práce: 'Identifikácia a návrh robustného riadenia pre laboratórny chemický reaktor'.
Pre praktické využitie na analýzu a syntézu regulačných obvodov, sa často používa
aproximácia prenosu člena dopravného oneskorenia. Tento spôsob často vedie na
prenos vyššieho rádu, ale už bez dopravného oneskorenia.
Identifikáciou experimentálne nameraných prechodových charakteristík som získal systém 1. rádu. Avšak aproximáciou dopravného oneskorenia som získal systém 2. rádu, a teda mám dva stavy. Stále som však meral len jeden výstup, a to hodnotu pH na výstupe z laboratórneho chemického reaktora, a preto bolo potrebné odhadnúť stavy. Na odhad stavov som navrhol takzvaný Luenbergerov pozorovateľ stavov.
Ďalej som na zvýšenie kvality odhadu stavov použil takzvaný Butterworthov dolnopriepustný filter, ktorý slúži na odstránenie veľkého šumu merania.
Na obrázkoch nižšie je vidieť, že sa mi ciele môjho semestrálneho projektu podarili úspešne splniť, nakoľko je na nich vidieť, že sa namerané, odhadnuté a aj filtrované hodnoty pH takmer prekrývajú a odhadnuté stavy sa ustálili.
Obr. 1: Priebeh odhadnutého pH pre meniaci sa objemový prietok roztoku kyseliny octovej s použitím filtra: odhadnuté pH (červené), namerané pH bez filtra (modré), namerané pH s filtrom (zelené).
Obr. 2: Priebeh odhadu stavov pre meniaci sa objemový prietok roztoku kyseliny octovej s použitím filtra: odhadnutý stav x1 (modré), odhadnutý stav x2 (červené).
Obr. 3: Priebeh odhadnutého pH pre meniaci sa objemový prietok roztoku hydroxidu sodného s použitím filtra: odhadnuté pH (červené), namerané pH bez filtra (modré), namerané pH s filtrom (zelené).
Obr. 4: Priebeh odhadu stavov pre meniaci sa objemový prietok roztoku hydroxidu sodného s použitím filtra: odhadnutý stav x1 (modré), odhadnutý stav x2 (červené).