• 대한수학회지
• /
• 제49권3호
• /
• pp.641-658
• /
• 2012

The goal of this paper is to develop a nonlinear observer-based control strategy for a multi-variables continuous stirred tank reactor (CSTR). A new robust nonlinear observer is constructed to estimate the whole process state variables. The observer is coupled with a nonlinear controller, designed based on the input-output linearization for controlling the concentration and reactor temperature. The closed loop system is shown to be globally asymptotically stable based on Lyapunov arguments. Finally, computer simulations are developed for showing the performance of the proposed controller.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권7호
• /
• pp.479-484
• /
• 2013

본 연구에서는 회분식 실험 및 $A_2/O$ 공법의 연속식 실험으로 구리가 생분해, 산소소모율 및 질산화에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 구리 영향 실험 결과 유기물 분해는 회분식 실험의 경우 구리 농도 4.5 mg/L 이상, 연속식은 구리 농도 2.0 mg/L 이상일 때 영향을 미쳤다. 질산화 및 질소 제거의 경우 회분식은 구리 농도 4.5 mg/L 이상에서 질산화에 영향을 미쳤으며, 연속식의 경우 구리 농도 1 mg/L 이상일 때 질소 제거에 영향을 미쳤다. 인 제거의 경우 회분식은 구리 농도 4.5 mg/L, 연속식은 구리 농도 2 mg/L 이상일 때 영향을 미치는 것으로 나타났다. 산소소모율의 경우 회분식과 연속식 모두 구리 농도 1.5 mg/L 이상일 경우 미생물 활성에 나쁜 영향을 주어 산소소모율이 낮아졌다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제19권9호
• /
• pp.839-845
• /
• 2013

A CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) is a highly nonlinear process with varying parameters during operation. Therefore, tuning of the controller and determining the transition policy of controller parameters are required to guarantee the best performance of the CSTR for overall operating regions. In this paper, a methodology employing the 2DOF (Two-Degree-of-Freedom) PID controller, the anti-windup technique and a fuzzy gain scheduler is presented for the temperature control of the CSTR. First, both a local model and an EA (Evolutionary Algorithm) are used to tune the optimal controller parameters at each operating region by minimizing the IAE (Integral of Absolute Error). Then, a set of controller parameters are expressed as functions of the gain scheduling variable. Those functions are implemented using a set of "if-then" fuzzy rules, which is of Sugeno's form. Simulation works for reference tracking, disturbance rejecting and noise rejecting performances show the feasibility of using the proposed method.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제44권5호
• /
• pp.520-527
• /
• 2006

본 연구에서는 FC(fluorocarbon) 플라즈마 반응기에서 입사하는 이온에너지에 따른 고분자 증착, 식각과 증착의 경쟁반응 및 물리적 스퍼터링 등의 여러 표면 현상들을 모델링하였다. $SiO_2$ 식각에 대한 표면반응은 식각반응 영역을 잘 혼합된 CSTR(continuous stirred tank reactor) 가정을 도입하여 이온 도움에 의한 식각으로 모사되었다. 정상상태 고분자층을 통한 식각과 증착의 경쟁반응의 모델링은 이온 도움에 의한 고분자 생성 및 분해 메커니즘을 제안하여 수행하였다. 이러한 메커니즘은 최근 발표된 실험 및 분자동력학적 전산모사 결과에 기초하였으며,모델 계수들은 빔실험 결과 및 플라즈마 실험결과들을 이용하여 구하였다. 최종 개발된 모델의 결과들은 타당성을 검증하기 위해 문헌에 보고된 실험결과들과 비교하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.228-233
• /
• 2015

본 연구에서는 회분식 실험 및 $A^2/O$ 공법의 연속식 실험으로 아연이 생분해, 산소 소모율, 질산화 및 탈질에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 아연 영향 실험 결과 유기물 분해는 회분식 실험의 경우 아연 농도 12 mg/L까지 영향을 미치지 않았으며, 연속식 실험의 경우 아연 농도 3.0 mg/L 이상일 때 생분해성이 낮아졌다. 질산화 및 질소 제거의 경우 회분식은 아연 농도 6.0 mg/L 이상일 때 질산화율이 낮아졌으며, 연속식의 경우 아연 농도 3.0 mg/L 이상일 때는 질소 제거율이 낮아졌다. 인 제거의 경우 회분식은 아연 농도 6.0 mg/L, 연속식은 아연 농도 3.0 mg/L 이상일때 인 제거율이 낮아지는 것으로 나타났다. 산소 소모율의 경우 연속식의 아연 농도가 3.0 mg/L 이상이면 미생물 활성에 영향을 주어 산소 소모율이 낮아졌다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.482-489
• /
• 2015

CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) which plays a key role in the chemical plants exhibits highly nonlinear behavior as well as time-varying behavior during operation. The control of CSTRs in the whole operating range has been a challenging problem to control engineers. So, a variety of feedback control forms and their tuning methods have been implemented to guarantee the satisfactory performance. This paper presents a scheme of designing a nonlinear PID controller incorporating with a GA (Genetic Algorithm) for the temperature control of a CSTR. The gains of the NPID controller are composed of easily implementable nonlinear functions based on the error and/or the error rate and its parameters are tuned using a GA by minimizing the ITAE (Integral of Absolute Error). Simulation works for reference tracking and disturbance rejecting performances and robustness to parameter changes show the feasibility of the proposed method.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
• /
• 제12권2호
• /
• pp.886-889
• /
• 2017

An active Fault Tolerant Model Predictive Control (FTMPC) using Fuzzy scheduler is developed. Fault tolerant Control (FTC) system stages are broadly classified into two namely Fault Detection and Isolation (FDI) and fault accommodation. Basically, the faults are identified by means of state estimation techniques. Then using the decision based approach it is isolated. This is usually performed using soft computing techniques. Fuzzy Decision Making (FDM) system classifies the faults. After identification and classification of the faults, the model is selected by using the information obtained from FDI. Then this model is fed into FTC in the form of MPC scheme by Takagi-Sugeno Fuzzy scheduler. The Fault tolerance is performed by switching the appropriate model for each identified faults. Thus by incorporating the fuzzy scheduled based FTC it becomes more efficient. The system will be thereafter able to detect the faults, isolate it and also able to accommodate the faults in the sensors and actuators of the Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) process while the conventional MPC does not have the ability to perform it.

• 생명과학회지
• /
• 제13권6호
• /
• pp.970-975
• /
• 2003

생촉매 및 생물막 반응기를 이용한 TCE 생분해는 TCE를 무해한 최종산물로 처리할 수 있는 환경친화적 방법이며, 초기 시설비와 운영비도 낮아 경제성도 우수한 기술로 평가할 수 있다. 그러나, TCE 및 독성 분해산물로 인하여 생촉매 불활성화가 일어나서 장기간 안정된 반응기 운전이 어렵고, TCE와 성장기질사이의 경쟁적 저해로 인하여 처리효율이 저하된다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 TCE 처리 단계와 생촉매 재활성화 단계를 구분시킨 2단계 CSTR/TBF 시스템에 대하여 TCE 연속처리용 시스템으로써의 실규모 적용 가능성을 평가해 보았다. B. cepacia 및 M. trichosporium을 생촉매로 사용한 2단계 CSTR/TBF 시스템은 고농도 유입 TCE와 다양한 운전조건에서도 28∼525mg TCE/1$.$day수준의 높은 TCE 처리효율을 안정되게 유지할 수 있어 산업폐가스 처리를 위한 실규모 처리 시스템으로 적용 가능성이 높다고 평가할 수 있었다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권6호
• /
• pp.431-437
• /
• 2005

1. 고온 CSTR은 비교적 짧은 start-up 기간과 높은 $H_2$ 수율을 나타내었다. $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율의 안정화를 근거로 판단컨대 start-up 기간은 30일 이내이었으며, 최고 $H_2$ 수율은 2.4 mol $H_2/mol$ glucose이었다. 2. 비교적 긴 HRT와 침전조를 이용한 biomass의 재순환에도 불구하고, 유입 포도당의 농도가 낮아 biomass 농도는 다른 중온 반응기에서 보고된 것에 비해 낮은 편이었다. 3. 운전 초기에 $CH_4$이 발생하였으나 8일 이후부터는 pH를 1.0 이하로 유지하였더니 14일 이후로는 거의 검출되지 않는 것으로 봐서 메탄생성균이 식종균에 남아 있더라도 반응기 운전조건을 통해 $CH_4$ 발생을 억제할 수 있었다. 4. 식종 미생물과 반응기로부터 취한 시료의 DGGE band 패튼이 다른 것으로 보아 고온 CSTR 조건에서 식종된 미생물 군집의 조성이 변화하였음을 알 수 있었다. 5. DGGE 분석결과 초기 43일간의 운전기간 동안에 관찰된 미생물 군집조성은 동적인 변화를 나타내었다. 약 14일부터는 biogas 조성이 거의 일정하였으나 미생물 군집은 동적 변화를 나타내었다. F. gondwanens와 T. Thermoanaerobacterium과 계통발생학적으로 가장 연관이 있는 개체군들이 운전 21일과 41일째에 각각 우점으로 나타났다. 6. 본 연구에서 식종 슬러지를 열처리하는데 사용한 조건은 메탄생성균을 완전히 제거하는데 불충분하다는 것은 운전 초기에 $CH_4$이 biogas에서 검출되었고, 식종 슬러지와 반응기로부터 취한 시료에서 메탄생성균이 가지는 mcrA 유전자가 PCR로 증폭되었으므로 알 수 있었다. 7. 메탄생성균의 주요 목에 특이적인 primers를 사용하여 PCR을 실시한 결과 식종슬러지에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanosarcinales와 Methanomicrobiales 목에 속하였으며, $CH_4$이 발생했던 때의 반응기에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanobacteriales 목에 해당되는 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권6호
• /
• pp.425-430
• /
• 2005

1. $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율의 안정화를 근거로 판단컨대 start-up 기간은 30일 이내로 나타나 중온 CSTR에 비해 짧은 편이었다. 2. 고온 CSTR의 최고 $H_2$ 수율은 2.4 mol $H_2/mol$ glucose로 나타나 보고 된 중온의 것에 비해 우수한 편에 속하였다. 3. 운전 초기에 $CH_4$이 발생하였으나 14일 이후부터는 pH를 5.0 이하로 유지하면 거의 검출되지 않는 것으로 봐서 메탄생성균이 식종균에 남아 있더라도 반응기 운전 조건을 통해 $CH_4$ 발생을 억제할 수 있었다. 4. 고온 CSTR은 초기 운전 후에 적용한 운전조건의 변화(유입 포도당 농도, pH, 및 온도)에 민감한 것으로 나타났다. 특히 pH 및 온도변화에 대해 $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율, 포도당 제거율 면에서 반응기 성능의 감소 및 불안정이 나타나, 운전 조건 변화 후에 나타난 고온 CSTR의 성능회복이 쉽지 않음을 알 수 있었다. 5. 문헌에 보고 된 중온 CSTR과는 달리 고온 CSTR는 일정한 조건에서도 불안정 한 성능을 나타내기도 하였다. 6. 불안정한 반응기 성능은 lactate 농도 증가와 더불어 n-butyrate와 acetate 농도 감소를 동반하였다. 생산된 n-butyrate와 acetate의 농도는 lactate의 농도변화와 반대의 경향을 나타내었다. 7. 비교적 긴 HRT와 침전조를 이용한 biomass의 재순환에도 불구하고, 유입 포도당의 농도가 낮아 biomass 농도는 다른 중온 반응기에서 보고된 것에 비해 낮은 편이었다. 8. T. thermosaccharolyticum와 계통발생학적으로 관련된 개체군이 반응기 운전 후 약 40일부터 우점으로 나타나 반응기 성능과 상관없이 그 이후로 계속 우세한 것으로 나타났다.