مکانیک ساختارهای هوشمند

مکانیک ساختارهای هوشمند

طراحی و پیاده‌سازی عملی کنترل‌کننده مدل داخلی برای تنظیم سطح مخازن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
10.30511/jmms.2026.2093258.1068
چکیده
کنترل سطح مخازن یکی از فرآیندهای حیاتی در واکنش‌های صنعتی و شیمیایی است، که هدف از آن حفظ سطح مخزن در مقدار مناسب و یا جلوگیری از سریزی سیالات می‌باشد. در این مقاله با استفاده از رویکرد کنترل مدل داخلی به طراحی و پیاده‌سازی یک کنترل‌کننده PID در جهت تنظیم سطح مخازن پرداخته می‌شود. در روش پیشنهادی، پس از شناسایی مدل فرآیند با استفاده از روش‌های شناسایی کلاسیک، با کم‌کردن مدل شناسایی شده در یک حلقه پیش‌خور از خروجی فرآیند، اغتشاشات موجود در فرآیند کنترل می‌شود. در ادامه، پس از طراحی و ساخت یک مجموعه دو تانکه، به حسگربندی آن پرداخته شده و در نهایت کنترل‌کننده پیشنهادی در ساختار یک کنترل‌کننده PID بر روی این سیستم پیاده‌سازی می‌شود. کنترل‌کننده پیشنهادی به ازای پروفیل‌های مختلف ورودی ارتفاع مرجع و شرایط مختلف شیر خروجی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان دهنده عملکرد مناسب کنترل‌کننده پیشنهادی در حضور اغتشاشات خارجی و نویزهای اندازه‌گیری می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design and Experimental Implementation of an Internal Model Controller for Tank Level Regulation

نویسنده English

Sadra Rafatnia
Faculty of Mechanical Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده English

Tank level control is a critical task in industrial and chemical processes, where the main objectives are to maintain the liquid level at a desired setpoint and to prevent fluid overflow. This paper presents the design and experimental implementation of a PID controller based on the internal model control approach for tank level regulation. In the proposed scheme, the process model is first identified using classical system identification methods. Then, disturbances affecting the control process are compensated by subtracting the output of the identified model from the measured process output through a feedforward path. Next, a two-tank experimental setup is designed and constructed, equipped with the required sensors, and the proposed controller is implemented on the system in the form of a PID control structure. The performance of the proposed controller is assessed under different reference level profiles and various outlet valve conditions. Laboratory results confirm the effectiveness of the proposed controller in the presence of external disturbances and measurement noise.

کلیدواژه‌ها English

Tank Level Control
Internal Model Control
PID Controller
Two-Tank System
Experimental Implementation