عنوان پایان‌نامه
کنترل آشوب در یک راکتور شیمیایی با استفاده از بازسازی فضای فازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1654.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70970
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- هومن فتوره چی
- استاد راهنما
- حسین ابوالقاسمی, رضا ضرغامی
- چکیده
- در این پژوهش به بررسی و کنترل رفتار نوسانی و آشوبی درون یک رآکتور شیمیایی بهم خورده در حالت بچ و پیوسته به صورت تئوری و تجربی پرداخته شده است. واکنش شیمیایی مورد بررسی از خانواده واکنش های بلوزوف-ژبوتینسکی مشتمل بر برومات-اسید مالونیک و یون های سریم به عنوان کاتالیزر بوده است. بازسازی فضای فازی به کمک روش تأخیر های زمانی از روی سری زمانی غلظت کاتیون چهار ظرفیتی سریم – به کمک طیف سنجی نوری فرابنفش - صورت گرفته است. فضای بازسازی شده مورد تحلیل کمّی سازی خاصیت بازگشت قرار گرفته است. بررسی و کنترل تئوری آشوب به کمک مدل های ریاضی موجود نظیر مدل اورگوناتور و مدل مونتاناتور و ارائه طرح های کنترلی پس خور خطی و غیرخطی انجام شده و تحقق عملی این طرح ها بررسی شده است. کنترل تجربی آشوب به کمک بهینه سازی معیارهای تحلیل کمّی سازی خاصیت بازگشت مثل نرخ بازگشت و حتمیّت از طریق پس خور روی متغیر های دستکاری شده شدت جریان مواد ورودی به رآکتور و تناوب در اختلاط صورت گرفته است. حذف سیستماتیک آشوب – تا حصول حتمیّت 93% - تجربه شده است. بروز و حذف آشوب به کمک بررسی بزرگترین نمای لیاپانوف سیستم تأیید مجدد شده است. نهایاتاً، کنترل آشوب به کمک بازسازی فضای فازی برای سیستم هایی که مدلسازی ریاضی برای آنها میسر نیست، به عنوان یک شیوه کارآمد و عملی نتیجه گیری شده است.
- Abstract
- In this study, the oscillatory and chaotic behaviors in a well- mixed chemical reactor in both the batch and the continuous modes were investigated and controlled theoretically and experimentally, as well. The chemical reaction was of the Belousov-Zhabotinsky type and involved bromate-malonic acid and cerium ions as the catalyst. The phase-space reconstruction was performed by means of the method of time delays from concentration time series of ceric ions, which were logged via UV-vis spectrophotometry. The recurrence quantification analysis (RQA) was conducted in the reconstructed phasespace. The theoretical investigations were based on the Orgonator and the Montanator models and several linear/nonlinear feedback structures were proposed. The practical feasibility of the proposed methods was then discussed. Empirical control of chaos was realized by optimization of measures of the RQA namely the recurrence rate and the determinism, through a feedback law on the manipulating parameters such as the inlet feed flow rate and the intermittency of mixing. Chaos suppression up to the determinism of 93% was experienced. The occurrence and elimination of chaos was confirmed by the largest Lyapunov exponent values. Finally, chaos control through the reconstruction of the phase-space for systems with intractable mathematical models was concluded as an efficient and advantageous alternative.
