Моделювання та оптимальне керування процесом виробництва етанолу із застосуванням підходу у просторі станів
DOI:
https://doi.org/10.36910/4293-52779-2025-17-02-06Ключові слова:
оптимальне керування, динамічне моделювання, виробництво етанолу, система у просторі станівАнотація
У даній роботі розглянуто процес приготування замісу, який може бути використаний для оптимізації виробництва харчового та паливного етанолу. Розроблено автоматичну систему оптимального керування процесом підготовки суміші, що базується на вимірюванні витрат сировини та концентрації суміші, а також регулюванні подачі води. Запропонований контролер забезпечує підтримання необхідного рівня суміші шляхом зміни витрати потоків. Змінюючи витрати компонентів, оптимальний контролер підтримує сталу концентрацію суміші та стабілізує потоки. Розроблений удосконалений оптимальний контролер базується на робастному керуванні нелінійним процесом, що забезпечує більш стабільну роботу системи, підвищення якості замісу та кінцевого етанольного продукту, плавні переходи між режимами та економію енергетичних витрат.
Посилання
[1] C. A. Cardona Alzate, O. J. Sánchez Toro, Energy consumption analysis of integrated flowsheets for production of fuel ethanol from lignocellulosic biomass, Energy, Volume 31, Issue 13, 2006, Pages 2447-2459, ISSN 0360-5442.
[2] C. Tengborg et al. Reduced inhibition of enzymatic hydrolysis of steam-pretreated softwood Enzyme Microb Technol (2001) D. Gregg et al. Bioconversion of lignocellulosic residue to ethanol: process flowsheet development. Biomass Bioenergy (1995)
[3] D. Gregg et al. Techno-economic evaluation of a generic wood-to-ethanol process: effect of increased cellulose yields and enzyme recycle. Bioresource Technol. (1998)
[4] M. von Sivers et al. A techno-economical comparison of three processes for the production of ethanol from pine. Bioresource Technol. (1995)
[5] M. Galbe et al. Simulation of ethanol production processes based on enzymatic hydrolysis of woody biomass. Comput. Chem. Eng. (1994)
[6] R. P. Tengerdy et al. Bioconversion of lignocellulose in solid substrate fermentation. Biochem. Eng .J. (2003)
[7] L. Olsson et al. Fermentation of lignocellulosic hydrolysates for ethanol production. Enzyme Microb. Technol. (1996).
[8] J.R. Moreira Sugarcane for energy-recent results and progress in Brazil Energy. Sust. Dev. (2000).
[9] Kuzmych, O., Hajjaji, A., Aitouche, A., Bosche, J. and Telmoudi, A. (2017). Sum of squares based nonlinear control design. application to biodiesel engine., IEEE Conference Publications: 2015 4th International Conference on Systems and Control (ICSC), Hammamet, Tunisia; IEEE Xplore Digital Library. DOI: 10.1109/CoDIT.2017.8102564.
[10] Brian, D., Anderson, O. and Moore, J. (1989). Optimal Control. Linear Quadratic Methods., Department of Systems Engineering, Australian National University, Canberra, Prentice-Hall International, Inc., ISBN 0-13 -638651-2.
[11] Wongsurakul, P.; Termtanun, M.; Kiatkittipong, W.; Lim, J.W.; Kiatkittipong, K.; Pavasant, P.; Kumakiri, I.; Assabumrungrat, S. Comprehensive Review on Potential Contamination in Fuel Ethanol Production with Proposed Specific Guideline Criteria. Energies 2022, 5, 2986. https://doi.org/10.3390/en15092986
[12] Chen Chi Tsong. Linear System Theory and Design : 3 тє вид. : Oxford Univ. Press, 1998. 352 p.
[13] Christensen, E.; Fioroni, G.M.; Kim, S.; Fouts, L.; Gjersing, E.; Paton, R.S.; McCormick, R.L. Experimental and theoretical study Of oxidative stability of alkylated furans used as gasoline blend components. Fuel 2018, 212, 576–585. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.10.066.
[14] Haaz, E.; Fozer, D.; Toth, A.J. Development of Anhydrous Ethanol Purification: Reduction of Acetal Content and Vapor–Liquid Equilibrium Study of the Ethanol–Acetal Binary System. ACS Omega 2021, 6, 1289–1298. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c04750.
[15] Markina L., Palchevskyi B., Hrudetskyi R., Smoliankin O., Melnychuk Y., Khrystynets N. Optimization of Ethanol Production Using State-Space Modeling and Optimal Control Technology, 2023 13th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT), Athens, Greece, 2023, pp. 38-45
[16] Lyudmila Markina, Viktor Satsyk, Oleksandr Reshetylo, Roman Hrudetskyi, Oleh Smoliankin and Nadiia Kuts. "Effective Ethanol Production Based on Intelligent Robust Control", Published in: Conference Program – 2024 13th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT), Athens, Greece, October 11-13, 2024, Conference Timetable: p.2 - FRIDAY 11 OCTOBER 2024, paper ID 129.
[17] L. Markina, B. Palchevskyi, R. Hrudetskyi, O. Smoliankin, Y. Melnychuk and N. Khrystynets, "Optimization of Ethanol Production Using State-Space Modeling and Optimal Control Technology," Published in: Conference Program - 2023 13th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT), Athens, Greece, October 13-15, 2023, Conference Timetable: p.2 - FRIDAY 13 OCTOBER 2023, paper ID 6224.
[18] Кузьмич О. І., Маркіна Л. М., Якимчук Л. М. Моделювання та розробка системи керування процесом змішування на базі процесу водно-теплової обробки при виробництві спирту. Комп’ютерно-інтегровані технології: освіта, наука, виробництво, № 30-31, Луцький НТУ, 2018. С. 220-227.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Маркіна Л. М., Сацик В. О.
TЦя робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
