Chemické reaktory a reakcie prebiehajúce v nich sú jednou z najdôležitejších súčastí chemického a potravinárskeho priemyslu. Častokrát ide o zložité procesy, ktoré môžu spôsobiť potencionálne bezpečnostné riziká. Práve preto je nevyhnutné venovať sa kvalitnému riadeniu reaktorov. Dokážeme tak zvýšiť bezpečnosť a kvalitu produkcie, znížiť náklady na výrobu, znížiť negatívne dopady na životné prostredie a zároveň maximalizovať zisk.
Hlavným cieľom môjho semestrálneho projektu bolo identifikovať skúmaný proces a následne dokázať riadiť hodnotu pH v chemickom reaktore. Zaoberala som sa reakciou neutralizácie, kde hlavnú úlohu zohrávala ostro páchnuca kyselina octová a hydroxid sodný. Ako prvé bolo potrebné zistiť správanie sa systému, ktoré je možné opísať matematickým modelom. Aby som daný model mohla identifikovať, potrebovala som dostatočné množstvo prechodových charakteristík.
Nakoľko sa chemická reakcia neutralizácie správa nelineárne, vykonala som 4 skokové zmeny pri rôznych podmienkach. Prostredníctvom zmeny napätia na čerpadlách som menila objemový prietok kyseliny octovej a hydroxidu sodného. Pri zmene napätia kyseliny smerom nahor alebo nadol, bolo napätie zásady konštantné. Podobne to bolo pri zmene napätia hydroxidu sodného, kedy objemový prietok kyseliny ostal konštantný.
Z nameraných experimentálnych údajov som pomocou PIDDESIGN-u získala potrebné parametre modelu ako zosilnenie, časovú konštantu a dopravné oneskorenie. Výsledný matematický model je vo forme prenosových funkcií. Po spoznaní a identifikovaní systému som pristúpila k jeho samotnému riadeniu. Využila som pokročilejšiu metódu s názvom prediktívne riadenie (angl. Model Predictive Control), ktorá je založená na modeli. Podstatou tohto riadenia je optimalizácia akčných zásahov v každom kroku riadenia. MPC narozdiel od iných metód berie do úvahy aj ohraničenia akčných zásahov a výstupov. Prediktívnym riadením pH na požadovanú hodnotu sa budem ďalej zaoberať v mojej bakalárskej práci.
Na nižšie uvedenom obrázku je zobrazený laboratórny chemický reaktor, s ktorým som pracovala.
