Controle operacional otimizado de redes de distribuição de água usando a teoria do regulador quadrático linear

• Autor(a) principal: Souza, Robert Schiaveto de
• Data de Publicação: 1998
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-14062024-102833/
• topic: automatic control, optimal control; controle automático; controle ótimo; hydraulics transients; linear quadratic regulator; redes hidráulicas; regulador quadrático linear; sistemas de distribuição de água; transientes hidráulicos; water distribution systems; water networks

A análise e o controle de sistemas de distribuição de água é um problema de grande na engenharia hidráulica. Requer atenção particular o problema de transientes hidráulicos na busca de esquemas de otimização para a obtenção da solução ótima de operação. O problema operacional de redes de distribuição de água foi formulado como um problema de controle ótimo em tempo contínuo e discreto, usando a teoria do regulador quadrálico linear. Dois modelos hidráulicos da rede foram desenvolvidos. O modelo da coluna rígida e o modelo da coluna elástica utilizando os métodos de incidência e das características respectivamente. As equações hidrodinbâmicas diferenciais parciais não lineares foram discretizadas, linearizadas sob as condições de equilíbrio e então rearranjadas para formar um conjunto de equações escritas em uma forma própria para análise de controle. A teoria do regulador quadrálico linear é aplicada para derivar uma expressão para a abertura ótimo de uma válvula redutora de pressão, com o objetivo de conduzir o sistema à uma condição desejada de equilíbrio na presença de distúrbios internos e externos. Esta lei de controle requer todas as variáveis de estado para a realimentação. Um estimador foi então construído baseado em apenas algumas medidas das variáveis de estado. A eficácia dessa técnica foi demonstrada através de sua aplicação em uma rede exemplo mcom válvulas de controle. Diversos cenários de operação foram considerados. Com o propósito de avaliar as equações do controlador e estimador derivados do modelo linearizado, foram feitas simulações em um modelo não linear de fluxo. Uma discussão da implementação em campo do controle de redes reais de distribuição da água é realizada e sugestões são também apresentadas para estudos adicionais e futuros