procesdynamiek

Procesdynamiek is de studie van tijdsafhankelijke veranderingen in processen en systemen. Het onderzoekt hoe variabelen zoals concentratie, temperatuur, druk, doorlooptijden en outputs in reactie op inputs, verstoringen en initiële condities veranderen over de tijd. Het richt zich op de dynamiek van het systeem, niet alleen op de eindtoestand.

Modellen in de procesdynamiek beschrijven deze veranderingen met wiskundige representaties. Veelgebruikte vormen zijn differentiaalvergelijkingen voor continu tijd, verschilvergelijkingen voor discrete tijd, en state-space- of input-outputmodellen. Modellen kunnen mechanistisch zijn, gebaseerd op de natuurwetten en proceskennis, of empirisch en data-gedreven, gebaseerd op waarnemingen en kalibratie. Ook vertragingen en tijdsafhankelijke stappen spelen een rol in de modellering.

Analysetechnieken in procesdynamiek richten zich op hoe systemen reageren op stimuli en op stabiliteit. Methoden omvatten linearisatie rond een operationele toestand, stabiliteitsanalyse via eigenwaarden, Lyapunov-methoden en tijd- of frequentie-domainanalyses. Modellering en simulatie helpen bij het voorspellen van gedrag onder variërende omstandigheden en bij het evalueren van controlestrategieën.

Toepassingen van procesdynamiek komen voor in de chemische en petrochemische industrie, productie- en logistieke systemen, water- en milieuprocessen, energienetwerken en gezondheidszorg. Het levert inzichten voor procesontwerp, optimalisatie en operationele verbeteringen.

Uitdagingen omvatten parameteridentificatie uit data, onzekerheid en niet-lineaire dynamiek, evenals vertragingen en multiscale verschijnselen. Benaderingen omvatten system identification, calibratie en gevoeligheidsanalyse, vaak in combinatie met data-gedreven en fysisch geïnspireerde modellen. Procesbeheersing gebruikt deze dynamiek als basis voor modelgebaseerde controle, zoals MPC en gerelateerde regelsystemen.