Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ramos, Victor Santana, 1981-
Data de Publicação: 2021
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/20.500.12733/2849
Resumo: Orientador: Flávio Vasconcelos da Silva
id UNICAMP-30_fb1348b439010be84432105a80aff6ee
oai_identifier_str oai::1236279
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeraçãoPredictive control based on linear model applied to an experimental refrigeration prototypeControle de processos quimicos - AutomaçãoControle preditivoRefrigeraçãoModelagem de processosChemical process control - AutomationPredictive controlRefrigerationProcess ModelingOrientador: Flávio Vasconcelos da SilvaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Os sistemas de refrigeração industrial são processos constituídos de muitas variáveis interligadas e com dinâmica não linear, neste tipo de processo costuma-se utilizar estratégia de controle clássica, com controlador do tipo on-off ou por realimentação (P, PI ou PID). No entanto, estes processos podem ser controlados com um melhor desempenho utilizando-se controladores avançados, podendo estes serem preditivos ou adaptativos ou ainda uma combinação de ambos. Logo, de modo a apresentar uma alternativa para o controle destes sistemas este trabalho teve como objetivo principal o projeto de um controlador preditivo, que utiliza funções ortonormais de Laguerre para o cálculo dos sinais enviados as entradas, e um modelo linear de predição com horizonte infinito. Como variável controlada foi considerada a temperatura da linha de propilenoglicol que sai do evaporador, e como variáveis manipuladas foram consideradas a frequência de rotação do compressor, frequência de rotação da bomba do evaporador e frequência de rotação da bomba do condensador, como distúrbio foi considerado a variação da carga térmica. No controle servo alcançou-se mudanças positivas do valor de referência de no máximo 6 ºC em relação ao ponto operacional, já no caso de mudanças abaixo do valor de referência conseguiu-se uma redução de até 2 ºC. Houve sobressinal de no máximo 26% na resposta da variável controlada, e comportamento suave do sinal enviado aos atuadores. Maiores faixas no aumento e redução do set point não foram alcançadas devido às limitações físicas do processo. No controle regulatório conseguiu-se rejeitar distúrbios na carga térmica de até ± 10 % em relação ao valor considerado no ponto operacional, a variável controlada retornou ao valor de referência considerado sem apresentar sobressinal, com as variáveis manipuladas apresentando comportamento suave nos seus sinais como observado no problema servo. Em relação aos parâmetros de sintonia do controlador preditivo conclui-se que a resposta em malha fechada pode ser melhorada através de uma redução no fator de escala e número de termos das funções ortonormais de Laguerre, sendo que nessa última mudança conseguiu-se reduzir em 29,3% o parâmetro ISE da resposta da variável controlada, e reduzir-se em 29,8%, 28,7% e 29,9% os esforços de controle do compressor, bomba do evaporador e bomba do condensador respectivamente. Assim, os resultados permitiram concluir que é possível controlar com um bom desempenho um sistema experimental de refrigeração, de natureza não linear e com múltiplas variáveis ligadas entre si, utilizando-se de um controlador preditivo baseado em modelo de predição linear com funções de Laguerre em seu algoritmoAbstract: Industrial refrigeration systems are processes made up of many interconnected variables and with non-linear dynamics. In this type of process, which are processes made up of many interconnected variables and with nonlinear dynamics, usually is used a classic control strategy, with an on-off or feedback controller (P, PI or PID). However, these processes can be controlled with better performance using advanced controllers. Therefore, in order to present an alternative for the control of these systems, this work had as main objective the design of a predictive controller, which uses Laguerre's orthonormal functions to calculate the signals sent to the inputs, and a linear prediction model with infinite horizon. The temperature of the propylene glycol line leaving the evaporator was considered as the controlled variable, and the compressor rotation frequency, the evaporator pump rotation frequency and the condenser pump rotation frequency were considered as manipulated variables, and the thermal load variation as a disturbance. The results showed that in the servo control, positive changes in the reference value of about 6 ºC were achieved in relation to the operational point, in the case of changes below the reference value, a reduction of a maximum of 2 ºC was achieved. There was a maximum of 26% in the response of the controlled variable, and smooth behavior of the signal sent to the actuators, without the presence of spikes or sudden changes. Greater ranges in increasing and reducing the set point were not achieved due to physical limitations of the process. In the regulatory control, it was possible to reject disturbances in the thermal load of about ± 10% in relation to the one adopted at the operational point, the controlled variable returned to the reference value considered practically without showing overshoot or undershoot, with the manipulated variables showing smooth behavior in their signals as observed in the servo problem. In relation to the tuning parameters of the predictive controller, it is concluded that the closed loop response can be improved through a reduction in the scale factor and number of terms in Laguerre's orthonormal functions, and in this last change it was reduced by 29,3% the ISE parameter of the response of the controlled variable, and reducing the control efforts of the compressor, evaporator pump and condenser pump respectively by 29,8%, 28,7% and 29,9%. Thus, the results allowed us to conclude that it is possible to control with good performance an experimental refrigeration system, with non-linear nature and multiple variables linked together, using a predictive controller based on a linear prediction model with Laguerre functions in your algorithmDoutoradoEngenharia QuímicaDoutor em Engenharia QuímicaCNPQ164900/2015-2[s.n.]Silva, Flávio Vasconcelos da, 1971-Schmitz, Jones ErniFigueiredo, Maurício de Melo FreireCárdenas Concha, Viktor OswaldoScariot, Marlei RolingUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASRamos, Victor Santana, 1981-20212021-11-25T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (124 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/2849RAMOS, Victor Santana. Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração. 2021. 1 recurso online (124 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/2849. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1236279Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-02-17T14:23:34Zoai::1236279Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-02-17T14:23:34Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração
Predictive control based on linear model applied to an experimental refrigeration prototype
title Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração
spellingShingle Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração
Ramos, Victor Santana, 1981-
Controle de processos quimicos - Automação
Controle preditivo
Refrigeração
Modelagem de processos
Chemical process control - Automation
Predictive control
Refrigeration
Process Modeling
title_short Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração
title_full Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração
title_fullStr Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração
title_full_unstemmed Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração
title_sort Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração
author Ramos, Victor Santana, 1981-
author_facet Ramos, Victor Santana, 1981-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Silva, Flávio Vasconcelos da, 1971-
Schmitz, Jones Erni
Figueiredo, Maurício de Melo Freire
Cárdenas Concha, Viktor Oswaldo
Scariot, Marlei Roling
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Ramos, Victor Santana, 1981-
dc.subject.por.fl_str_mv Controle de processos quimicos - Automação
Controle preditivo
Refrigeração
Modelagem de processos
Chemical process control - Automation
Predictive control
Refrigeration
Process Modeling
topic Controle de processos quimicos - Automação
Controle preditivo
Refrigeração
Modelagem de processos
Chemical process control - Automation
Predictive control
Refrigeration
Process Modeling
description Orientador: Flávio Vasconcelos da Silva
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021
2021-11-25T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/2849
RAMOS, Victor Santana. Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração. 2021. 1 recurso online (124 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/2849. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/2849
identifier_str_mv RAMOS, Victor Santana. Controle preditivo baseado em modelo linear aplicado em protótipo experimental de refrigeração. 2021. 1 recurso online (124 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/2849. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1236279
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (124 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189179912880128

Registros relacionados