Estudo e desenvolvimento de estratégias de controle para um sistema de refrigeração de duplo-evaporador

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Senger, Guilherme de Aguiar
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128847
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014.
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spelling Estudo e desenvolvimento de estratégias de controle para um sistema de refrigeração de duplo-evaporadorEngenharia de sistemasAutomaçãoControle automáticoRefrigeraçãoEvaporadoresDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014.Esta dissertação apresenta um estudo sobre a influência dos dispositivos de ação variável de um sistema de refrigeração de duplo-evaporador. Os dispositivos de ação variável deste sistema são o compressor de velocidade variável, uma válvula de distribuição entre os evaporadores e as válvulas de expansão variável. Foi construído um protótipo do sistema de duplo-evaporador. Foram desenvolvidas três técnicas (monovariável PI, multivariável LQG e monovariável por modos deslizantes para a válvula de distribuição) para controlar as temperaturas do congelador e do refrigerador através da velocidade do compressor e da fração de operação da válvula de distribuição. A análise dos resultados obtidos com estas técnicas indica que uma estratégia de controle chaveado para a velocidade do compressor e fração de operação da válvula de distribuição pode levar o sistema a operar com maior eficiência energética em regime permanente e a responder mais rapidamente à perturbações de carga. Com base nestas conclusões, foi desenvolvida uma metodologia para o projeto de uma lei de chaveamento baseada em múltiplas funções de Lyapunov com custo garantido das variáveis de saída do sistema. Esta lei de chaveamento foi aplicada, com limitação da frequência de chaveamento, ao protótipo do sistema. Para evitar uma grande limitação da frequência de chaveamento, os sinais aplicados aos atuadores foram definidos como a média dos últimos seis sinais de controle calculados pela lei de chaveamento. Foi verificado que um projeto adequado do custo garantido das variáveis de saída permite o sistema chaveado operar melhor com a limitação da frequência de chaveamento. O controle chaveado projetado garantiu o seguimento de referência das saídas do sistema e uma resposta mais rápida, do que a obtida pelas outras técnicas de controle, para as perturbações de carga, porém não levou o sistema a obter menor consumo de energia. A influência das válvulas de expansão foi analisada em regime permanente e em regime transitório. Os resultados obtidos permitem concluir que tubos capilares bem dimensionados podem substituir o uso de válvulas de expansão sem grande penalização do desempenho do sistema.<br>Abstract : This master thesis presents a study on the in uence of the variable action devices of a dual-evaporator refrigeration system. The variable action devices of this system are the variable speed compressor, the distribution valve between the evaporators and the variable expansion valves. It was built a dual-evaporator prototype system. It was developed three techniques (single variable PI, multi variable LQG and single variable sliding mode to distribution valve) to control the freezer and fresh-food temperatures by the speed compressor and operation fraction of the distribution valve. The results analysis indicates that a switched control strategy to the speed compressor and operation fraction of the distribution valve can drive the system to operate with better energetic efficiency in steady state and to respond faster to load disturbances. Based on these statements, it was developed a methodology to design a switching rule based on multiple Lyapunov functions with guaranteed cost of the output system variables. This switching rule was applied with frequency limitation to the prototype system. In order to avoid a big switching frequency limitation, the applied signals on actuators were defined as the medium of the last six control signals calculated by the switching rule. It was verified that a suitable design of the guaranteed cost of the output system variables allows the system deals better with the switching frequency limitation. The switched control designed ensure the reference tracking by the output system variables and a faster response to load disturbances than the ones obtained by another control techniques, however it did not drive the system to a lower energy consumption. The expansion valves in uence was studied in steady state and in transient response. The obtained results showed that well designed capillary tubes can substitute the expansion valves without considerable system performance penalty.Trofino Neto, AlexandreMelo, ClaudioUniversidade Federal de Santa CatarinaSenger, Guilherme de Aguiar2015-02-05T20:24:32Z2015-02-05T20:24:32Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis160 p.| il., grafs., tabs.application/pdf329019https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/128847porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-02-05T20:24:32Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/128847Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-02-05T20:24:32Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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