Desarrollo de CAVLAB-un simulador basado en MATLAB orientado al control para un proceso de gasificación de carbón subterráneo
Autores: Ahmed, Afaq; Javed, Syed Bilal; Uppal, Ali Arshad; Iqbal, Jamshed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Desarrollo de CAVLAB-un simulador basado en MATLAB orientado al control para un proceso de gasificación de carbón subterráneo
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Proceso de gasificación subterránea del carbón
CAVSIM
MATLAB
Identificación de sistema
Red neuronal
Caja de herramientas de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
El Modelo de Simulación de Cavidades (CAVSIM) es un simulador 3D y parametrizable del Proceso de Gasificación Subterránea del Carbón (UCG) que sirve como referencia para la predicción de UCG. A pesar de producir resultados precisos, CAVSIM tiene algunas limitaciones, que incluyen principalmente capacidades gráficas inadecuadas para visualizar la geometría de la cavidad y la producción de gas, ineficacia en términos de parametrización, es decir, implica la edición, compilación de múltiples archivos y verificación de errores, y la falta de herramientas para sintetizar un controlador. Por lo tanto, para compensar estas deficiencias, se deben adquirir los servicios de software de terceros, como MATLAB. CAVSIM se integró con MATLAB para utilizar sus funcionalidades y cajas de herramientas como Identificación de Sistemas, Redes Neuronales y Optimización, etc. La integración se logró diseñando archivos C-mex, y además, los resultados de la simulación en ambos entornos muestran el mismo comportamiento, demostrando una integración exitosa. En consecuencia, CAVSIM también ha adquirido una estructura controlable, donde la parametrización es ahora un proceso de un solo clic; esto se demuestra mediante un estudio de caso que describe la implementación del Control Predictivo Basado en Modelo (MPC) en una planta UCG. Además, las métricas de rendimiento, es decir, Error Promedio Medio (MAE) y Error Cuadrático Medio (RMSE) de 0.13, 0.23 para el valor calorífico del gas de síntesis, y 0.012, 0.02 para la tasa de flujo, establecen cuantitativamente la eficacia de CAVLAB en el diseño de MPC para el sistema UCG. La novedad de este trabajo radica en hacer que el paquete de software sea de código abierto con el objetivo de agilizar la investigación de múltiples aspectos del proceso UCG.
Descripción
El Modelo de Simulación de Cavidades (CAVSIM) es un simulador 3D y parametrizable del Proceso de Gasificación Subterránea del Carbón (UCG) que sirve como referencia para la predicción de UCG. A pesar de producir resultados precisos, CAVSIM tiene algunas limitaciones, que incluyen principalmente capacidades gráficas inadecuadas para visualizar la geometría de la cavidad y la producción de gas, ineficacia en términos de parametrización, es decir, implica la edición, compilación de múltiples archivos y verificación de errores, y la falta de herramientas para sintetizar un controlador. Por lo tanto, para compensar estas deficiencias, se deben adquirir los servicios de software de terceros, como MATLAB. CAVSIM se integró con MATLAB para utilizar sus funcionalidades y cajas de herramientas como Identificación de Sistemas, Redes Neuronales y Optimización, etc. La integración se logró diseñando archivos C-mex, y además, los resultados de la simulación en ambos entornos muestran el mismo comportamiento, demostrando una integración exitosa. En consecuencia, CAVSIM también ha adquirido una estructura controlable, donde la parametrización es ahora un proceso de un solo clic; esto se demuestra mediante un estudio de caso que describe la implementación del Control Predictivo Basado en Modelo (MPC) en una planta UCG. Además, las métricas de rendimiento, es decir, Error Promedio Medio (MAE) y Error Cuadrático Medio (RMSE) de 0.13, 0.23 para el valor calorífico del gas de síntesis, y 0.012, 0.02 para la tasa de flujo, establecen cuantitativamente la eficacia de CAVLAB en el diseño de MPC para el sistema UCG. La novedad de este trabajo radica en hacer que el paquete de software sea de código abierto con el objetivo de agilizar la investigación de múltiples aspectos del proceso UCG.