Extended Linear QDMC of a Gibbsite Crystalliser: A Simulation Study

Authors

  • Abdolsamad Tadayon,

    1. AJ Parker CRC for Hydrometallurgy, Department of Chemical Engineering, Curtin University of Technology, Perth, WA 6845, Australia
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  • Moses O. Tadé,

    Corresponding author
    1. AJ Parker CRC for Hydrometallurgy, Department of Chemical Engineering, Curtin University of Technology, Perth, WA 6845, Australia
    • AJ Parker CRC for Hydrometallurgy, Department of Chemical Engineering, Curtin University of Technology, Perth, WA 6845, Australia
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  • H. M. Ang

    1. AJ Parker CRC for Hydrometallurgy, Department of Chemical Engineering, Curtin University of Technology, Perth, WA 6845, Australia
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Abstract

An extended linear quadratic dynamic matrix control (EQDMC) of a gibbsite crystallisation system is presented. The process model of the crystalliser is based on the conservation principles of mass and population balances, and kinetic relations including nucleation, growth, and agglomeration correlations. It is shown that the process is non-linear with constraints and possesses interaction among its process variables. Practical concerns in crysallisation plants such as low flow rates and high magma densities that may lead to solids deposition and eventual line blocking are considered as the system's constraints. The controller is developed by combining extended linear dynamic matrix control (EDMC) and quadratic dynamic matrix control (QDMC) algorithms. Two types of control outputs are considered: controlled and associated variables. The capability of the controller in bringing the controlled variables to their setpoints while maintaining all process constraints within their limits is demonstrated via simulation. It is shown that increasing prediction horizon improves the control performance.

Abstract

On présente une méthode de commande à matrice dynamique quadratique linéaire étendue (EQDMC) d'un système de cristallisation de gibbsite. Le modèle de procédé du cristallisoir s'appuie sur les principes de conservation de la matière et des bilans de population, et sur les relations cinétiques, incluant les corrélations de nucléation, de croissance et d'agglomération. On montre que le procédé est non linéaire avec les contraintes et qu'il possède une interaction parmi ses variables de procédé. Les considérations pratiques dans les usines de cristallisation tels les faibles débits et les masses volumiques de magma élevées qui peuvent entraîner le dépôt de solides et finalement un blocage de la ligne, sont considérées comme étant les contraintes du système. Le contrôleur est mis au point en combinant des algorithmes de contrôle à matrice dynamique linéaire étendu (EDMC) et de contrôle de matrice dynamique quadratique (QDMC). Deux types de résultats du contrôle sont considérés : les variables contrôlées et les variables associées. La capacité du contrôleur à amener les variables contrôlées aux points de consigne tout en maintenant toutes les contraintes de procédé dans leurs limites, est démontrée par des simulations. On montre que l'augmentation de l'horizon de prédiction améliore la performance du contrôle.

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