Σεμινάριο Δρ. Αρμάου

Abstract

Οι ολοένα και αυστηρότεροι περιβαντολογικοί περιορισμοί και τα μικρότερα περιθώρια κέρδους έχουν αυξήσει τις απαιτήσεις για αρμονική λειτουργία τόσο σε υπάρχουσες όσο και σε καινοτόμες φυσικοχημικές διεργασίες. Ερευνητικές περιοχές όπως η κατάλυση,  μικροηλεκτρονική, νανοτεχνολογία και βιοτεχνολογία ανταποκρίθηκαν με το να εντατικοποιήσουν την μοντελοποίηση και  ανάλυση των διεργασιών με σκοπό την βελτιστοποίηση και βελτιστοποιημένη ρύθμιση. Παραδείγματα αποτελούν η ρύθμιση της κατανομής θερμοκρασίας κατά την καταλυτική απορρόφηση απαερίων, η ομοιόμορφη επίστρωση των δισκίων κατά τη  χημική απόθεση από ατμό, όπως και η ρύθμιση της παραγωγής νανοσωματιδίων. Το κοινό χαρακτηριστικό, από την οπτική της ρύθμισης, των σύνθετων αυτών διεργασιών είναι ότι απαιτούν την επίλυση μη γραμμικών και στοχαστικών προβλημάτων ρύθμισης τα οποία περιλαμβάνουν (α) τη βελτιστοποίηση σε πραγματικό χρόνο της διεργασίας και (β) τη ρύθμιση κατανεμημένων στο χώρο μεταβλητών όπως και κατανεμημένων (στο χώρο) ρυθμιστών και αισθητήρων, με (γ) ασαφείς παραμέτρους όπου οι κλασσικές μέθοδοι έχουν περιορισμένη επιτυχία. Στην ομιλία παρουσιάζονται νέες μέθοδοι (ι) αναγωγής μοντέλου, (ιι) βελτιστοποίησης και (ιιι) ρύθμισης για σύνθετες διεργασίες, βασιζόμενες στην ύπαρξη μη γραμμικών μοντέλων που περιγράφουν με ρεαλισμό τη δυναμική συμπεριφορά της διεργασίας. Το κύριο εμπόδιο στην απ’ευθείας χρήση των μοντέλων αυτών για σύνθεση ρυθμιστών έγκειται στην απειροπληθή διάσταση του χώρου κατάστασης των μεταβλητών (παραμετρικά, χρονικά ή/και χωρικά).  Οι τεχνικές αναγωγής μη γραμμικών συστημάτων εξάγουν μη γραμμικά, χαμηλού βαθμού προσεγγιστικά μοντέλα (σύστημα απλών διαφορικών εξισώσεων), που αναπαράγουν με μεγάλη ακρίβεια τη δυναμική συμπεριφορά των διεργασιών που μας ενδιαφέρουν. Με βάση αυτά τα μοντέλα, ακολουθεί η σύνθεση μη γραμμικών συστημάτων ρύθμισης που επιβάλλουν τους επιθυμητούς στόχους ρύθμισης στο κλειστό σύστημα. Θα παρουσιάσουμε εφαρμογές της μεθοδολογίας σε συγκεκριμένα χημικομηχανικά και ιατρικά προβλήματα καθώς και κάποια αποτελέσματα από την ανάπτυξη αλγορίθμων βελτιστοποίησης ειδικά για σύνθετες διεργασίες χρησιμοποιώντας τις ανεπτυγμένες μεθόδους αναγωγής μοντέλου.