Controle por escalonamento de ganhos fuzzy PDC-FOPID: Implementação em CLP aplicada em um sistema de rastreamento de nível

Martins, Paulo Roberto Oliveira; http://lattes.cnpq.br/9912985025618548

Dissertação

Controle por escalonamento de ganhos fuzzy PDC-FOPID: Implementação em CLP aplicada em um sistema de rastreamento de nível

A melhoria contínua do controle de sistemas tem levado ao desenvolvimento de novos controladores. Dentre esses avanços os do tipo FOPID (fractional order PID), por serem uma extensão dos PIDs, têm sido bastante promissores para o aprimoramento nas malhas de controle da indústria, acumulando vantagen...

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Autor principal:	Martins, Paulo Roberto Oliveira
Outros Autores:	http://lattes.cnpq.br/9912985025618548
Grau:	Dissertação
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Amazonas 2024
Assuntos:	Controle automático ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA Controle FOPID Alocação de polos de ordem fracionária Controle fuzzy PDC Controlador lógico programável Controle de nível
Acesso em linha:	https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9996

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spelling	oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-99962024-02-15T05:03:34Z Controle por escalonamento de ganhos fuzzy PDC-FOPID: Implementação em CLP aplicada em um sistema de rastreamento de nível Gain scheduling fuzzy PDC-FOPID control: PLC implementation applied in a level tracking system Martins, Paulo Roberto Oliveira Ayres Júnior, Florindo Antonio de Carvalho http://lattes.cnpq.br/9912985025618548 http://lattes.cnpq.br/1919442364965261 Lenzi, Marcelo Kaminski http://lattes.cnpq.br/8471869055654497 Silva Neto, Gustavo Cunha da http://lattes.cnpq.br/9570264281584476 Controle automático ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA Controle FOPID Alocação de polos de ordem fracionária Controle fuzzy PDC Controlador lógico programável Controle de nível A melhoria contínua do controle de sistemas tem levado ao desenvolvimento de novos controladores. Dentre esses avanços os do tipo FOPID (fractional order PID), por serem uma extensão dos PIDs, têm sido bastante promissores para o aprimoramento nas malhas de controle da indústria, acumulando vantagens de maior robustez e maior quantidade de critérios de projetos atendidos. Entretanto, uma das dificuldades de se transitar do estado da arte para a industrialização de tais controladores diz respeito a sua implementação em dispositivos industriais. Visando atender essa questão, neste trabalho, são descritas as etapas de projeto de controladores, simulação, implementação baseada em controlador lógico programável (CLP) e testes experimentais em uma bancada de controle de nível. A planta de trabalho foi modelada como um processo de primeira ordem com tempo morto (FOPDT) em torno de cada ponto de operação e apresentava saturação de potência da bomba centrífuga. Ao total foram projetados controladores por Alocação de Polos de Ordem Fracionária (FOPP), por Margem de Ganho e Margem de Fase (MGMF) e, para fins de comparação, por alocação de polos de ordem inteira (IOPP). Cada controlador foi discretizado e implementado na estrutura RST com ação anti-windup. Além disso, uma associação dos controladores com lógica fuzzy por Controle Paralelo Distribuído (PDC) foi adotada a fim de se melhorar o desempenho para diferentes pontos de operação. Para testes de rastreamento foram realizados múltiplos degraus sequenciais, de subida e descida, abrangendo toda a região de operação. Para a avaliação dos controladores foram utilizadas métricas baseados no erro e no esforço de controle. A ação anti-windup garantiu que não houvesse sobressinal excessivo ou resposta oscilatória. A associação do PDC se demonstrou eficaz para os controladores IOPP, e foi observada uma ligeira melhora em alguns índices de erro para o controlador MGMF. Não houve melhora significativa de desempenho no controlador PDC-FOPP. No geral, todos os controladores de ordem fracionária se mostraram superiores aos controladores de ordem inteira. A continuous improvement of control systems is leading to the development of new controllers. Among these advances, those of the FOPID (fractional order PID) type, once they are an extension of PIDs, have been very promising for improving industry control loops, accumulating advantages of greater robustness and a greater number of project criteria that can be achieved. However, one of the difficulties in transitioning from the state-of-the-art to the state-of-the-use of such controllers concerns their implementation in industrial devices. Aiming to address this issue, this work describes the stages of controller design, simulation, implementation based on a programmable logic controller (PLC) and experimental tests on a level control bench. The work plant was modeled as a first-order plus dead time (FOPDT) around each operating point and present centrifugal pump power saturation. In total, controllers were designed by Fractional Order Pole Placement (FOPP), by Gain Margin and Phase Margin (GMPM) and, for comparison purposes, by Integer Order Pole Placement (IOPP). Each controller was discretized and implemented in the RST structure with anti-windup action. Furthermore, an association of controllers with fuzzy logic by Parallel Distributed Control (PDC) was adopted to improve performance for different operating points. For tracking tests, multiple sequential steps, ascending and descending, were carried out, covering the entire operating region. To evaluate the controllers, metrics based on error and control effort were used. The anti-windup action ensured that there was no excessive overshoot or oscillatory response. The PDC association proved to be effective for the IOPP controllers, and a slight improvement was observed in some error indexes for the GMPM controller. There was no significant performance improvement in the PDC-FOPP controller. Overall, all fractional order controllers proved to be superior to integer order controllers. 2024-02-14T18:40:30Z 2023-12-26 Dissertação MARTINS, Paulo Roberto Oliveira. Controle por escalonamento de ganhos fuzzy PDC-FOPID: Implementação em CLP aplicada em um sistema de rastreamento de nível. 2023. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2023. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9996 por Acesso Aberto https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
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Controle por escalonamento de ganhos fuzzy PDC-FOPID: Implementação em CLP aplicada em um sistema de rastreamento de nível

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