Controle preditivo de colunas de absorção com o metodo de controle por matriz dinamica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Palu, Fernando
Data de Publicação: 2001
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1590679
Resumo: Orientadores: João Alexandre F. R. Pereira, Ana Maria Frattini Fileti
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spelling Controle preditivo de colunas de absorção com o metodo de controle por matriz dinamicaControle preditivoAbsorçãoProcessos quimicosOrientadores: João Alexandre F. R. Pereira, Ana Maria Frattini FiletiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: Na literatura encontramos vários trabalhos sobre simulação de colunas de absorção, mas apesar da importância industrial deste equipamento, temos poucos estudos sobre a implementação de estratégias de controle. Neste trabalho foi realizado um estudo do desempenho do Controle por Matriz Dinâmica (DMC), quando aplicado a uma coluna de absorção, tanto para o caso monovariável (SISO), como para o caso multivariável (MISO). Além de realizar o controle do sistema quando submetido a uma única perturbação no instante de tempo inicial, também se avaliou o desempenho do controlador para perturbações múltiplas. Estes perturbações, de magnitudes aleatórias, foram inseri das de forma periódica, visando aproximar o funcionamento da coluna de uma situação real. Além desta análise, também se propôs uma metodologia para otimizar o funcionamento da coluna, tendo como parâmetros de otimização o consumo de solvente e a integral do quadrado do erro (ISE). O sistema escolhido para ser estudado é um processo onde C02 é gerado durante a produção de álcool etílico por fermentação. O álcool deve ser removido pela absorção em água numa coluna com 9 estágios. Na primeira etapa, foi apresentado o modelo dinâmico da coluna de absorção, com todas as equações diferenciais e relações de equilíbrio utilizadas para a simulação. Para simular o comportamento da coluna foi elaborado um programa em linguagem FORTRAN. Com este programa se testou a resposta do sistema para perturbações na vazão de solvente e na composição do gás de entrada. A seguir foi implementado um controlador PI, para que se pudesse comparar o desempenho do controlador DMC com um controlador convencional de retro-alimentação. O desenvolvimento do algoritmo DMC foi mostrado de forma bem detalhada, tanto para o caso com única entrada e única saída (SISO) como para o caso com múltiplas entradas e única saída (MISO). Com este algoritmo obtemos a lei de controle do DMC, que foi inicialmente implementada para o caso SISO. Depois de feito o ajuste dos parâmetros do controlador, o desempenho deste foi então avaliado, inicialmente com uma única perturbação e depois com perturbações múltiplas. O controle foi efetuado de forma satisfatória nos dois casos, apresentando um resultado muito melhor do que o observado para o controlador PI. Todos os testes realizados com a versão SISO do controlador DMC foram repetidos para o caso MISO, e os resultados foram análogos. Finalizando o trabalho, se propôs otimizar o funcionamento da coluna através da escolha adequada does) estágio(s) usado(s) para medir a composição do gás. Para quantificar o desempenho do sistema de controle foram propostos dois parâmetros: a quantidade de solvente gasta e a integral do quadrado do erro (ISE). Com o uso destes dois critérios foi possível estabelecer em quais estágios devemos medir a composição do gás para obter o melhor desempenho do controladorAbstract: Several studies on absorption are usually presented in literature review. Despite the importance of this subject, only a few works are presented about control systems applied to. In this work, Dynamic Matrix Control (DMC) has been applied to absoption column and the performance of the method was evaluated. The two cases studied were Single-input / single-output (SISO) and Multiple-input / single-output (MISO). The performance of the controller was analysed with respect to a step change in the input and multiple step changes. Aleatory values were used to the step changes with a constant time interval betwen two step changes in order to simulate a real case. In addiction, a methodology to optimise the absoption operation was developed based on the minimum solvent consuption and integral squared error (ISE). In the system studied, Carbon dioxide evolved during production of alcohol by fermentation is separeted from the alcohol by absoption of the alcohol into water in a nine stage column. A computer program has been written to simulate the column and test the response of the system in study to step changes in the solvent flow rate and input gas composition. Furthermore, the performance of the DMC was compared to a Proportional-Integral controIler (PI). The DMC algotithm was presented to the cases in study SISO and MISO. Based on this algotithm the control law was obtained and first applied to the SISO case. After tuning the design parameters, the performance of the controller was evaluated to a step change in the input and multiple step changes. The results obtained show that the performance of the DMC was satisfatory and better than PI. Results for the MISO case were analogous. Finally, it was proposed to optimise the performance of the column through the right choice of the stage in which the composition of the gas was measured. To choose the best stages the total consuption of the solvent and ISE were used. These two criteria seem to be quite satisfactory for the cases tested.DoutoradoSistemas de Processos Químicos e InformáticaDoutor em Engenharia Química[s.n.]Pereira, João Alexandre Ferreira da Rocha, 1945-Fileti, Ana Maria Frattini, 1965-Abreu, César Augusto Moraes dePonezi, Alexandre NunesTaranto, Osvaldir PereiraCruz, Sandra Lúcia daUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASPalu, Fernando20012001-06-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf143p. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1590679PALU, Fernando. Controle preditivo de colunas de absorção com o metodo de controle por matriz dinamica. 2001. 143p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1590679. 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