OPPGAVER FOR SIGURD SKOGESTAD 2005

1. Regulering og optimal drift av CO2 kjøleprosess.
   Medveileder: Jørgen B. Jenssen.
   Oppgaven utføres i samarbeid med SINTEF Kuldeteknikk og Statoil.
Kjøleprosesser er meget utbredt, men selv om det finnes mye litteratur om optimal design og termodynamisk virkningsgrad, 
viser det seg at det finnes svært lite om optimal drift.  Det er her interessant å merke seg at selv i det
nominelle operasjonspunktet er ikke optimal drift det samme som optimal design. Vi har innledningsvis sett på
meget enkle kjølekretser, av typen man finner i kjøleskap og AC-anlegg, men vi går nå videre til mer kompliserte kjølekretser.
Oppgaven vil basere seg på dynamiske og statiske simulering (f.eks. med Matlab eller gProms), men også eksperimentelle
forsøk er mulig.
Litteratur: http://www.nt.ntnu.no/users/skoge/publications/2005/jensen_escape15_cycle/ 

2. Optimal drift og regulering av kompressorer for LNG-anlegg 
   Medveileder: Jørgen B. Jenssen.
   Oppgaven utføres i samarbeid med Statoil.

3. Reguleringsstrukturer i biologiske metabolske nettverk 
Oppgaven går ut på å studere i hvilken grad naturen (dvs. biokjemiske 
systemer) bruker foroverkobling og tilbakekobling. Rent konkret mener
Savageau at foroverkobling brukes for en bestemt biokjemisk reaksjon mens
Skogestad mener at det er snakk om tilbakekobling med kaskaderegulering.
Oppgaven vil bl.a. innebære å sette opp en Matlab-modell av de biokjemiske
reaksjonene for en konkret biosyntese. 
Litteratur:
M.A. Savageau, G. Jacknow, "Feedforward inhibition in biosynthetic pathways",
  J.theor.Biol., vol. 77, 405-425 (1979)
M.A.Savageau, "A theory of alternative designs for biochemical control systems",
  Biomed.Biocgim.Acta, vol. 44, 875-880 (1985)
W.S.Hlavacek, M.A.Savageau, "Subunit structure of regulatory proteins influences
  the design of gene circuitry: Analysis of perfectly coupled and completely
  uncoupled circuits". J.Mol.Biol., vol. 248, 739-755 (1995).


4. Enkle regler for PID-tuning: Utvidelse til å dekke ustabile og svingende systemer 
Oppgaven går ut på å utvide Skogestad's regler (SIMC) til å omfatte også ustabile prosesser.

5. Dynamisk modellering, simulering og regulering av brenselceller 
   Medveileder: Federico Zenith
Det har vært skrevet en god del om dynamikk av brenselceller, men ikke så mye om regulering.
Oppgaven skal se på regulering og optimal drift av en ny type lavtemperatur PBI-brenselceller.
Litteratur: http://www.nt.ntnu.no/users/skoge/publications/2004/zenith_aiche04/


6. Selection of variables for regulatory control
   Medveileder: Post-doc. Vinay Kariwala
Every real process requires a control system for its operation in presence
of unforeseen circumstances. During the past few decades, though a number of
algorithms have been developed for controller design, the issue of selection
of controlled and manipulated variables remain unsolved. In process
industries, these decisions are often taken heuristically, which has an
adverse effect on safe and economic operation. In this project, a systematic
approach will be developed for selection of variables for regulatory control
purposes, i.e. system stabilization and disturbance rejection. The project
will involve some theoretical developments followed by application to some
benchmark chemical processes. Some background in process control and basic
linear algebra would be beneficial, but what would matter most is
enthusiasm!

7. Regulering av Kaibel destillasjonskolonne
   Medveiledere: Jens Strandberg og Professor Heinz Preisig
Kaibel-kolonnen har en delende vegg i midstseksjonen og to sidestrømmer som gjør
det mulig å få fire rene produkter i en kolonne. Normalt trenger man tre kolonner for å få til dette.
Det er derfor muligheter for meget store besparelser i kapitalkostnadene - kanskje en halvering.
I tillegg er kolonnen energibesparende i forhold til tre normale kolonner.
Vi holder nå på å bygge opp en eksperimentell kolonne, og vi regner da med å kunne utføre verdens første
eksperimenter med regulering. Oppgaven går ut på å delta i byggingen av kolonnen og i å studere kolonnen teoretisk
med bruk av statiske og dynamiske modeller, f.eks. i Matlab.

8. Modellering, sammensetningsestimering og regulering av destillasjonskolonne
Vi har i samarbeid med bygget opp en eksperimentell destillasjonskolonne med instrumentering og regulering
nær det man finner i en industriell kolonne. Kolonnen separatrer metanol og vann, og
on-line målinger av sammensetning mangler. I stedet skal det utvikles en enkel PLS-estimator
basert på temperaturmålinger. Det skal studeres om man kan basere en slik estimator på
simuleringer med færrest mulig eksperimentelle målinger. Det skal også   ges en "brukermanual" for praktisk drift og regulering av kolonnen.
For bilde av kolonnen se her: http://www.nt.ntnu.no/users/skoge/diplom/diplom05/destillasjon/ 
Oppgaven er reservert for: Ingela Reppe


9. Avansert regulering av destillasjonskolonne.
Oppgaven skal bruke samme eksperimentelle kolonne som nevnt over.
Oppgaven er reservert for: Jørgen Kringen Johnsen, Tekn. Kyb. (veileder: Morten Hovd)