process reaction curve (prc)

Download Process reaction curve (PRC)

Post on 14-Jan-2017

213 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 2

    Disain dan implementasi sebuah eksperimen yang baik

    Melakukan kalkulasi secara grafik

    Melakukan kalkulasi secara statistik

    Mengkombinasikan pemodelan dasar dan empirikuntuk sistem proses kimia

    Tujuan Pembelajaran

    Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukanhal-hal berikut.

  • 3

    Kerangka Kuliah

    Disain eksperimen untuk bangunan model

    Process reaction curve (graphical)

    Estimasi parameter statistik

    Estimasi parameter dengan nonlinear least square

    Workshop

    Kerangka Kuliah

  • 4

    Pemodelan Proses Model Empirik vs Mekanistik

    Model Empirik Diturunkan dari uji kinerja pada

    proses nyata Tidak didasarkan pada

    mekanisme yang melandasinya Mencocokkan fungsi tertentu

    untuk mencocokkan proses Hanya gambaran lokal dari

    proses saja (bukan ekstrapolasi) Model hanya sebaik datanya

  • 5

    Model Empirik vs Mekanistik Model Mekanistik

    Berlandaskan pada pemahaman kita tentangsebuah proses

    Diturunkan dari prinsip pertama Mengobservasi hukum kekekalan massa, energi

    dan momentum Berguna untuk simulasi dan eksplorasi kondisi

    operasi yang baru Mungkin mengandung konstanta yang tidak

    diketahui yang harus diestimasi

    Pemodelan Proses

  • 6

    PERTANYAAN BENAR/SALAH

    Kita memiliki semua data yang diperlukan untuk mengembangkansebuah model dasar dari sebuah proses kompleks

    Kita memiliki waktu untuk mengembangkan sebuah model dasardari sebuah proses kompleks

    Eksperimen adalah mudah untuk dilakukan di sebuah proseskimia

    Kita perlu model yang sangat akurat untuk teknik pengendalian

    Kita telah menginvestasikan sejumlah usaha untukMempelajari pemodelan dasar. Kenapa kini kita

    Mempelajari pendekatan empirik?

    Pemodelan Empirik

  • 7

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

    DataAlternatif

    Pengetahuan awal

    Bukan hanyaPengendalian

    proses

    Prosedur Pembuatan Pemodelan Empirik

  • 8

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

    Nampak sangat umum; itu!Bagaimanapun, kita masih

    perlu memahami prosesnya!

    Mengubah suhu 10K pada reaktor pirolisis etana diperbolehkan.

    Mengubah suhu pada sebuah ?? Reaktor akan membunuhmikroorganisma

    T

    A

    Prosedur Pembuatan Pemodelan Empirik

  • 9

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

    Kondisi operasi kasus dasar Definisi perturbasi Variabel yang diukur Durasi

    Dengan aman Berdampak kecil terhadap kualitas

    produk Efek terhadap keuntungan kecil

    Kita akan menggunakan linear. Berapa orde, dead time, dsb?

    Prosedur Pembuatan Pemodelan Empirik

  • 10

    Gain, konstanta waktu, dead time ...

    Apakah model cocok dengan data yang digunakan untuk mengevaluasiparameter?

    Apakah model cocok dengansejumlah data baru yang tidakdigunakan dalam estimasiparameter.

    Prosedur Pembuatan Pemodelan Empirik

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

  • 11

    Apa sasaran kita?

    Kita mendapatkan model yang cukup baikuntuk disain kontrol, penyetelan kontroler, disain proses.

    Bagaimana kita tahu?

    Kita harus mempercayai buku dan dosendari sekarang. Tapi, kita akan seringmencek di waktu yang akan datang!

    Prosedur Pembuatan Pemodelan Empirik

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

  • 12

    Process reaction curve (PRC) - Metode yang paling sederhana dan paling sering digunakan. Juga memberikan interpretasi visual yang menarik.

    1. Mulai dari steady state

    2. Step tunggal ke input

    3. Kumpulkan data hinggasteady state

    4. Lakukan kalkulasi

    T

    Process Reaction Curve (PRC)

    1

    seK

    sXsY sp

  • 13

    Kenapa Mulai dari Steady-state?

    Metode PRC dapat menentukan model antaraSATU input dan sebuah output. Jika prosestidak berawal pada steady-state, output sedangdipengaruhi oleh beberapa variabel lain (bukanSATU), sebagai tambahan pada input yang dimanipulasi, selama respon transien. Kombinasiinput ini akan mengganggu kebutuhan metodegrafik yang memiliki SATU input step, danperhitungan berikutnya akan mengarah ke model yang salah

  • 14

    -5

    5

    15

    25

    35

    45

    inpu

    t var

    iabl

    e in

    dev

    iatio

    n (%

    ope

    n)

    -5

    -1

    3

    7

    11

    15

    outp

    ut v

    aria

    ble

    in d

    evia

    tion

    (K)

    0 10 20 30 40 time (min)

    Metode 1

    S = maximum slope

    gambar padan ditunjukka/

    /

    SKp

    Data diplotkan dalam variabel deviasi

    Process Reaction Curve (PRC)

  • 15

    -5

    5

    15

    25

    35

    45

    inpu

    t var

    iabl

    e in

    dev

    iatio

    n (%

    ope

    n)

    -5

    -1

    3

    7

    11

    15

    outp

    ut v

    aria

    ble

    in d

    evia

    tion

    (K)

    0 10 20 30 40 time (min)

    Metode 2

    %

    %% )( .

    /

    63

    286351

    t

    tt

    K p

    0.63

    0.28

    t63%t28%

    Data diplotkan dalam variabel deviasi

    Process Reaction Curve (PRC)

  • 16

    45

    55

    inpu

    t var

    iabl

    e, %

    ope

    n

    39

    43

    47

    51

    55

    outp

    ut v

    aria

    ble,

    deg

    rees

    C

    0 10 20 30 40 time

    Mari kita ambil kalkulator danpraktek dengan data

    percobaan ini.

  • 17

    Direkommendasikan

    Process reaction curve - Metode 1 dan 2

    Percobaan dan metode yang juga sama!

    Metode 1

    Dikembangkan pertama kali

    Adanya kesalahandisebabkan oleh evaluasipada slope maksimum

    Metode 2

    Dikembangan tahun 1960-an

    Kalkulasinya sederhana

    Process Reaction Curve (PRC)

  • 18

    Contoh: Problem 6.2

    Dihasilkan data input dan output dari reaktor kimia: Tentukan modelnya menggunakan PRC metode 1

    dan 2

  • 19

    Contoh PRC: Problem 6.2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

    24

    t63%

    6.50 =19.50 =

    13t28% =26t63% =0.79 Kp = 6.35/8 =

    Metode 2

    0.27 S = 7/26 =23.5 =6.00 =

    0.79 Kp = 6.35/8 =

    Metode 1

    t28%

  • 20

    -5

    5

    15

    25

    35

    45

    inpu

    t var

    iabl

    e in

    dev

    iatio

    n (%

    ope

    n)

    -5

    -1

    3

    7

    11

    15

    outp

    ut v

    aria

    ble

    in d

    evia

    tion

    (K)

    0 10 20 30 40 time (min)

    Apa ini percobaan yang dirancang dengan baik?

    Process Reaction Curve (PRC)

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

  • 21

    -5

    5

    15

    25

    35

    45

    inpu

    t var

    iabl

    e in

    dev

    iatio

    n (%

    ope

    n)

    -5

    -1

    3

    7

    11

    15

    outp

    ut v

    aria

    ble

    in d

    evia

    tion

    (K)

    0 10 20 30 40 time (min)

    Input seharusnya mendekati step sempurna; iniadalah dasar dari persamaan. Jika tidak, tidakdapat menggunakan data untuk process reaction curve.

    Process Reaction Curve (PRC)

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

  • 22

    -5

    5

    15

    25

    35

    45

    inpu

    t var

    iabl

    e, %

    ope

    n

    -5

    -1

    3

    7

    11

    15

    outp

    ut v

    aria

    ble,

    deg

    rees

    C

    0 10 20 30 40 time

    Apa kita bisamenggunakan data ini?

    Process Reaction Curve (PRC)

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

  • 23

    -5

    5

    15

    25

    35

    45

    inpu

    t var

    iabl

    e, %

    ope

    n

    -5

    -1

    3

    7

    11

    15

    outp

    ut v

    aria

    ble,

    deg

    rees

    C

    0 10 20 30 40 time

    Output harus cukup berubah. Input terlalukecil. Rule of thumb:

    Signal/noise > 5

    Process Reaction Curve (PRC)

    Disain Eksperimen

    Percobaan Pabrik

    Menentukan Struktur Model

    Estimasi Parameter

    Evaluasi Diagnosis

    Verifikasi Model

    Mulai

    Lengkap

  • 24

    -5

    5

    15

    25

    35

    45

    inpu

    t var

    iabl

    e, %

    ope

    n

    -10

    -6

    -2

    2

    6

    10