Sintonia de um controlador PID adaptativo para controle do superaquecimento através do algoritmo da colônia artificial de abelhas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-APKPQW |
Resumo: | Na sintonia de controladores PID, métodos clássicos como Ziegler-Nichols e Cohen-Coon vêm sendo utilizados por anos, especialmente quando não há muita informação sobre o sistema a ser controlado. Apesar de apresentarem um controle robusto e estável, não é possível garantir que os ganhos são ótimos. Em plantas com comportamento não-linear, de ordem alta ou com atraso de transporte, os métodos de sintonia convencionais algumas vezes falham em atingir uma resposta satisfatória. Uma alternativa é a utilização de métodos bioinspirados na sintonia de controladores. O algoritmo da colônia artificial de abelhas foi utilizado na sintonia de um controlador PID adaptativo no controle de uma válvula de expansão eletrônica de um sistema de refrigeração. Esse sistema foi simulado através de um modelo matemático de primeira ordem com atraso de transporte e a resposta do sistema à ação do controlador, comparada com a resposta a métodos clássicos de controle. Nos testes experimentais dos controladores adaptativos, é possível verificar que tanto o controlador SIMC, quanto o ABC foram capazes de rastrear o setpoint. O controlador ABC se destacou em dois dos três testes realizados, apresentando uma melhora no MAE (Erro máximo absoluto), RMSE (Raiz do erro quadrático médio) e IAE (Integral do erro absoluto). Nos testes experimentais dos controladores não adaptativos, o resultado esperado era de que o controlador adaptativo apresentasse melhores resultados. Entretanto, o observado foi que os controladores não adaptativos SIMC e ABC se destacaram. Os resultados indicam que o controlador proposto apresentou uma boa rejeição aos distúrbios e rastreamento do setpoint, e foi capaz de controlar o superaquecimento de forma eficiente. |
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Antonio Augusto Torres MaiaLuiz MachadoRicardo Poley Martins FerreiraFabiano Drumond ChavesNathalie Martins Panoeiro2019-08-09T23:12:20Z2019-08-09T23:12:20Z2017-05-26http://hdl.handle.net/1843/BUOS-APKPQWNa sintonia de controladores PID, métodos clássicos como Ziegler-Nichols e Cohen-Coon vêm sendo utilizados por anos, especialmente quando não há muita informação sobre o sistema a ser controlado. Apesar de apresentarem um controle robusto e estável, não é possível garantir que os ganhos são ótimos. Em plantas com comportamento não-linear, de ordem alta ou com atraso de transporte, os métodos de sintonia convencionais algumas vezes falham em atingir uma resposta satisfatória. Uma alternativa é a utilização de métodos bioinspirados na sintonia de controladores. O algoritmo da colônia artificial de abelhas foi utilizado na sintonia de um controlador PID adaptativo no controle de uma válvula de expansão eletrônica de um sistema de refrigeração. Esse sistema foi simulado através de um modelo matemático de primeira ordem com atraso de transporte e a resposta do sistema à ação do controlador, comparada com a resposta a métodos clássicos de controle. Nos testes experimentais dos controladores adaptativos, é possível verificar que tanto o controlador SIMC, quanto o ABC foram capazes de rastrear o setpoint. O controlador ABC se destacou em dois dos três testes realizados, apresentando uma melhora no MAE (Erro máximo absoluto), RMSE (Raiz do erro quadrático médio) e IAE (Integral do erro absoluto). Nos testes experimentais dos controladores não adaptativos, o resultado esperado era de que o controlador adaptativo apresentasse melhores resultados. Entretanto, o observado foi que os controladores não adaptativos SIMC e ABC se destacaram. Os resultados indicam que o controlador proposto apresentou uma boa rejeição aos distúrbios e rastreamento do setpoint, e foi capaz de controlar o superaquecimento de forma eficiente.Classic approaches such as Ziegler-Nichols and Cohen-Coon methods have been used for years in tuning PID controllers, especially when there is not much information about the system subject to control. Besides these methods allow stable and robust control, the controller gains are never guaranteed for being optimal. When the system are nonlinear, of high order or have time delay, the conventional tuning methods sometimes fail to achieve satisfactory performance. Thus, other approaches have been used such as bio-based methods. The Artificial Bee Colony (ABC) algorithm were used to adjust the gainf of an adaptive PID controller to regulate the opening of an electronic expansion valve. A dynamic model obtained from experimental tests was used in the controller design. The controller effectiveness was evaluated through computer simulations and compared to classical methods. The experimental tests showed that the ABC adaptive controller could track the setpoint after a setpoint change from 10 °C to 7 °C. The control action was also compared to the SIMC method and the responses were similar, although the ABC method tracks the set point faster with a smaller overshoot and a smaller MAE (Absolute maximum error), RMSE (Root mean squared error) and IAE (Integral of absolute error) in two of the three tests.Comparing adaptive and non-adaptive controllers, the adaptive controllers were slower to track the setpoint but presented less overshooting and oscilations, in a general way, the non-adaptive controller was better than the adaptive one when comparing the performance indexes. The expected was that the adaptive was better. The results indicated that the proposed controller provides good disturbance rejection and set point tracking, and was able to control the superheating efficiently.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGAlgoritmosControladores PIDModelos matemáticosEngenharia mecânicaControle de válvulas de expansãoControle AdaptativoAlgoritmo de otimização ABCSintonia de um controlador PID adaptativo para controle do superaquecimento através do algoritmo da colônia artificial de abelhasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALsintonia_de_um_controlador_pid_adaptativo_para_controle_do_superaquecimento__atrav_s_do_algoritmo_da_col_nia_artificial_de_1.pdfapplication/pdf2269643https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-APKPQW/1/sintonia_de_um_controlador_pid_adaptativo_para_controle_do_superaquecimento__atrav_s_do_algoritmo_da_col_nia_artificial_de_1.pdf3f47053f156e242b23d2120a6792828aMD51TEXTsintonia_de_um_controlador_pid_adaptativo_para_controle_do_superaquecimento__atrav_s_do_algoritmo_da_col_nia_artificial_de_1.pdf.txtsintonia_de_um_controlador_pid_adaptativo_para_controle_do_superaquecimento__atrav_s_do_algoritmo_da_col_nia_artificial_de_1.pdf.txtExtracted texttext/plain134010https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-APKPQW/2/sintonia_de_um_controlador_pid_adaptativo_para_controle_do_superaquecimento__atrav_s_do_algoritmo_da_col_nia_artificial_de_1.pdf.txtd6b69d8a195d8eb7a3269ca3db3ba45eMD521843/BUOS-APKPQW2019-11-14 03:40:30.051oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-APKPQWRepositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T06:40:30Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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