Asit-Baz Reaksiyonlarının Lineer Sistem Modeli

Abstract

Kimyasal proseslerin matematiksel olarak modellenmesi ve kontrolü günümüz bilim dünyasında önde gelen çalışma alanları arasındadır. Süreç çıktısı olarak düşünülen pH değişimi doğrusal olmayan yapıdadır ve nötral bölge etrafında aşırı hassas bir formdadır. Bu sebeple kimyasal bir süreç olan asit-baz reaksiyonlarının modellenmesi ve kontrolü zor bir problem olarak görülmektedir. Bu çalışmada ilgili prob- leme çözüm olarak geliştirilen bir yaklaşım olan Wiener modeli ele alınmıştır. Kimyasal eşitlikler ve matris yapılanmaları ile durum-uzayı elde edilmiştir. Bilindiği gibi frekans ekseni transfer fonksiyonları için durum-uzayı matrislerinin terslerine ihtiyaç söz konusudur. İlgili problem giriş değişkenlerinin pozisyonlarını uygun yönde kaydırmalar ile çözülmüştür. Örnek kimyasal süreçler olarak asit-baz reaksiyon- ları ele alınmıştır ve çalışma dahilinde asit veya baza ait molarite değeri giriş olarak modele entegre edilerek sorunun çözümü sağlanmış- tır. Yaklaşımın başarımı referanslardan alınan deneysel verilerle olan tutarlılık üzerinden onaylanmıştır. 

Keywords

• pH,kimyasal nötralizasyon,lineer zamanla değişmeyen sistemler,Wiener modelleme

References

1. Caldwell, W.I., Coon G.A. ve Zoss L.M. (2012). Frequency response for process control, Literary Licensing, LLC, Uni- ted States of America.
2. Baigiola, S., Garcia, A., Agamennoni, O., Figueroa, J. (2006), Robust control of wiener systems: a case study. 14thMediterranean Conference on Control and Automation, Università Politecnica delle Marche, İtalya, 28-30 Haziran.
3. Salhi, H., Kamoun, S., Essounbouli, N, Hamzaoui, A. (2015). Adaptive discrete-time sliding-mode control of nonlinear systems described by Wiener models. International Journal of Control, 89 (3), 611-622.
4. Figueroa, J.L., Cousseau, J.E., Werner, S. Laakso, T. (2007). Adaptive control of a Wiener type system: application of a pH neutralization problem. International Journal of Control, 80 (2), 231-240.
5. Kim, K.K.K., Patron, E.R., Braatz, R.D. (2012). Robust non- linear internal model control of stable Wiener systems. Jour- nal of Process Control, 22, 1468-1477.
6. Aras, Ö. (2010). Bulanık mantık teknikleri ile nötralizasyon prosesinde on-line pH kontrolü. Yüksek Lisans Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü.
7. Gustaffson, T.K. (1985). An experimental study of a class of algorithms for adaptive pH control. Chemical Engineering Science, 40 (5), 827-837.
8. Henson, M.A. ve Seborg, D.E. (1994). Adaptive non - linear control of a pH neutralization process. IEEE Transactions on Control System Technology, 2 (3), 169-182.

9. Carrasco, J. ve Banos, A. (2012), Reset control of an indust- rial in-line pH process. IEEE Transactions on Control System Technology, 20 (4), 1100-1106.
10. Takekawa,M.,Aoki,J.,Nakaya,M.,Ohtani,T.veOhtsuka,T. (2010). An application of nonlinear model predictive control using C/GMRES method to a pH neutralization process. SICE Annual Conference, Grand Hotel, Tayvan, 18-21 Ağustos.[14] Zarate, L.E., Resende, P. (2013). Fuzzy sliding mode control- ler for a pH process in stirred tanks. Intelligent Automation & Soft Computing, 18 (4), 349-367.
11. Ferreirea, C.C.T., Serra, G.L. (2012). Fuzzy frequency response estimation: a case study fort he pH neutralization process. IEEE International Conference on Fuzzy Systems, Brisbane, Avustralya, 10-15 Haziran.
12. Lawrynczuk, M. (2016). Modelling and predictive control of a neutralisation reactor using sparse support vector machine Wiener models. Neurocomputing, 205, 311-328.
13. Darab, C., Hodrea, R., Crişan, R., Naşcu, I. (2012). Mode- ling and internal model control strategy of pH neutralizartion process, Telecommunications forum TELFOR, SAVA Center, Sırbistan, 20-22 Kasım.
14. Christian, G.D. (1994). Analytical Chemistry, Wiley, New York, United States of America.
15. Skoog, D.A., West, D.M. ve Holler, F.J. (1996). Analytical chemistry, Saunders College Publishing, 7. baskı, New York, united States of America.
16. Dölen, E. (1991). Analitik Kimyaya Giriş, Marmara Üniver- sitesi Yayınları, İstanbul, Türkiye.
17. Leondes, C.T. (1998). Industrial and manufacturing sys- tems, Academic Press, 1. baskı, Los Angeles, United States of America.
18. Wright, R.A., Soroush, M. ve Kravaris, C. (1991). Strong acid equivalent control of pH processes: an experimental study. Industrial Engineering and Chemistry Research, 30, 2437-2444.
19. Khallil, H.K. (2000). Nonlinear systems, Pearson Education, 2. baskı, New Jersey, United States of America.
20. Tewari, A. (2005). Modern control design. Wiley, 2. baskı, West Sussex, United Kingdom.