Controle neuro-fuzzy para eficiência energética de sistemas de abastecimento de água com demanda variável
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18509 |
Resumo: | This work aims to apply the Neuro-Fuzzy technique for pressure control of a water pumping system with variable demand. The control acts on the variation speed of the motor pump set (CMB) and its main objective is to raise the energy efficiency of the system. The controller were tested in an experimental system of water supply installed at the Energy and Hydraulic Efficiency Laboratory in Sanitation at the Federal University of Paraíba (LENHS / UFPB). The controller is analyzed regarding performance (permanent regime, transient and disturbances) and economy of energy. Therefore, the hourly water demand curve was implemented and indicators hydroenergetics (CMB yield and specific energy consumption coefficient) are used to measure energy efficiency gains. To validate your performance, the designed controller is compared to two other controllers, one being Neural (artificial neural networks) and a Fuzzy. As a way of analyzing and interpreting the operating conditions, non-linear multivariable computational modeling is also performed via artificial intelligence techniques. The developed models contemplate how output variables the yield of the CMB, the pressure and the flow of the system. The results show a significant energy gain from the pumping system, indicated by hydroenergetic indicators. The pressures were kept close to the set-points, with low rise time (ts <7 seconds) and without overshoot; in addition to the excellent stability (error <8%) in severe situations of demand variation. It is concluded that the Neuro-Fuzzy technique guaranteed superior results to the other controllers analyzed. |
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Controle neuro-fuzzy para eficiência energética de sistemas de abastecimento de água com demanda variávelEficiência energéticaIdentificação de sistemasAutomaçãoInteligência artificialSistemas hidráulicosEnergy efficiencySystems identificationAutomationArtificial intelligenceHydraulic systemCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThis work aims to apply the Neuro-Fuzzy technique for pressure control of a water pumping system with variable demand. The control acts on the variation speed of the motor pump set (CMB) and its main objective is to raise the energy efficiency of the system. The controller were tested in an experimental system of water supply installed at the Energy and Hydraulic Efficiency Laboratory in Sanitation at the Federal University of Paraíba (LENHS / UFPB). The controller is analyzed regarding performance (permanent regime, transient and disturbances) and economy of energy. Therefore, the hourly water demand curve was implemented and indicators hydroenergetics (CMB yield and specific energy consumption coefficient) are used to measure energy efficiency gains. To validate your performance, the designed controller is compared to two other controllers, one being Neural (artificial neural networks) and a Fuzzy. As a way of analyzing and interpreting the operating conditions, non-linear multivariable computational modeling is also performed via artificial intelligence techniques. The developed models contemplate how output variables the yield of the CMB, the pressure and the flow of the system. The results show a significant energy gain from the pumping system, indicated by hydroenergetic indicators. The pressures were kept close to the set-points, with low rise time (ts <7 seconds) and without overshoot; in addition to the excellent stability (error <8%) in severe situations of demand variation. It is concluded that the Neuro-Fuzzy technique guaranteed superior results to the other controllers analyzed.NenhumaEste trabalho tem como objetivo aplicar a técnica Neuro-Fuzzy para o controle da pressão de um sistema de bombeamento de água com demanda variável. O controle atua na variação de velocidade do conjunto motobomba (CMB) e tem como principal objetivo elevar a eficiência energética do sistema. O controlador é testado em um sistema experimental de abastecimento de água instalado no Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento da Universidade Federal da Paraíba (LENHS/UFPB). O controlador é analisado com relação à performance (regime permanente, transiente e à distúrbios) e à economia de energia. Para tanto, a curva de demanda horária de água é implementada e indicadores hidroenergéticos (rendimento do CMB e o coeficiente de consumo específico de energia) são utilizados para mensurar o ganho de eficiência energética. Para validar o seu desempenho, o controlador projetado é comparado a outros dois controladores, sendo um Neural (redes neurais artificiais) e um Fuzzy. Como forma de analisar e interpretar as condições de operação são desenvolvidos modelos computacionais multivariáveis nãolineares, via técnicas de inteligência artificial. Os modelos desenvolvidos contemplam como variáveis de saída o rendimento do CMB, a pressão e a vazão do sistema. Os resultados mostram um ganho energético significativo do sistema de bombeamento, indicado pelos indicadores hidroenergéticos. As pressões foram mantidas próximas aos valores de referência, com baixo tempo de subida (ts<7 segundos) e sem ultrapassagem; além da ótima estabilidade (erro<8%) em situações severas de variação de demanda. Conclui-se que a técnica Neuro-Fuzzy garantiu resultados superiores aos demais controladores analisados.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBGomes, Heber Pimentelhttp://lattes.cnpq.br/9852959315178905Moreira, Hugo Augusto Marinho2020-11-23T22:29:42Z2020-07-292020-11-23T22:29:42Z2020-07-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18509porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-09-09T14:05:45Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/18509Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-09-09T14:05:45Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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