Integração numérica eficiente em controle avançado de processos: aplicação em um sistema de compressão de gás

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Romano, João Marcelo
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/186145
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017.
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spelling Integração numérica eficiente em controle avançado de processos: aplicação em um sistema de compressão de gásEngenharia de sistemasProblemas de valor inicialEquações diferenciaisGásDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017.Sistemas dinâmicos são geralmente descritos por um conjunto de equações diferenciais e algébricas (DAEs). Modelar sistemas dessa forma é fisicamente mais intuitivo, especialmente quando conhecimento suficiente sobre o processo está disponível, podendo-se empregar, por exemplo, parâmetros e dados reais de operação. Quanto à resolução ou obtenção da resposta destes modelos, esta pode se tornar computacionalmente custosa devido à quantidade de equações ou a propriedades intrínsecas da estrutura matemática destes tipos de equações. Esta dissertação investiga e propõe soluções mais eficientes para a tarefa de resolução numérica de sistemas DAEs quando utilizados por um controlador PNMPC como modelo de predição. Também será estudado o desempenho computacional quando a própria planta precisa ser simulada por um sistema DAE, isto é, quando em fase de desenvolvimento dos algoritmos de controle. Como caso de estudo, a eficiência computacional da simulação de um sistema de controle avançado de compressão de gás será abordada. O trabalho apresenta e analisa as principais ferramentas existentes para resolução de sistemas DAEs, e propõe três metodologias baseadas na manipulação e controle de parâmetros típicos da formulação de métodos numéricos. Os resultados obtidos com a aplicação destas metodologias são comparados com os obtidos por solvers comerciais tradicionais, através de indicadores da eficiência numérica e computacional da simulação para apontar as principais vantagens e desvantagens em utilizar as metodologias propostas.Abstract : Dynamic systems are commonly described as a set of DAE. Modeling dynamic behaviors as DAEs systems is physically more intuitive especially when enough information is available. When it comes to the development of control algorithms, the simulation may be run hundreds of times in test phase, whether to investigate modifications on its parameters, or to evaluate the result of alternative control strategies. Thus, having a fast robust solver becomes very important. Concerning the process of solving a DAE system, this task may be computational burden due to a high number of equations or regarding to the mathematical structure of the system, that is a algebraic equations constraining the differential set. This dissertation proposes more efficient solving solutions to the numerical integration of a complex DAE system used as predictive model into a PNMPC (Practical Nonlinear Model Predictive Control) control algorithm. In addition, it is studied the efficiency of the solver when the plant is modeled by a DAE system, focusing on the development of control algorithms. As a case study, the computational efficiency of an advanced gas compression control system is addressed. The research presents and analyses the main existing tools to the numerical integration addressed to the DAE systems, and proposes three methodologies based on the manipulation and control of typical variables on the numerical methods formulas. The results obtained with the application of these methodologies into the simulation are compared with some traditional commercial solvers, and efficiency indicators of the computational performance are used to point out the main advantages and disadvantages of using the proposed methodologies.Normey-Rico, J. E.Plucenio, AgustinhoUniversidade Federal de Santa CatarinaRomano, João Marcelo2018-05-11T17:25:06Z2018-05-11T17:25:06Z2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis143 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf351443https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/186145porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-05-11T17:25:06Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/186145Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732018-05-11T17:25:06Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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