Projeto de controladores PID multivariáveis baseado em dados frequenciais. - AGUIAR, Anna Paula Virgolino de Andrade. (2023)
O controlador proporcional integral derivativo (PID) ainda é o mais utilizado na indústria. Muitas das técnicas de projeto do PID são baseados no modelo do processo e formulados para sistemas com uma entrada e uma saída. O desempenho desejado pode não ser alcançado por má sintonia do controlador, o que pode ocorrer devido a erros de modelagem. Este problema pode ser evitado usando dados do processo e não o modelo paramétrico do processo do controlador. Processos multivariáveis (MIMO) são frequentemente encontrados na indústria. Nesses processos, o controlador de uma malha fechada afeta o bom desempenho das outras malhas, devido à interação existente entre as diferentes malhas. Dentre as maneiras de solucionar o problema da interação entre as malhas estão o uso do controlador centralizado ou do controlador descentralizado com desacoplador. Nesta Tese, duas técnicas projeto e uma de reprojeto do controlador PI/PID MIMO e uma metodologia de avaliação e reprojeto do desacoplador invertido são desenvolvidos. As técnicas de projeto são formuladas como problema de otimização convexa, cujo objetivo é minimizar a norma infinita da diferença entre as funções ganho de malha projetada e desejada. Restrições expressas por LMI são inseridos ao problema de maneira a garantir a estabilidade da malha fechada projetada. A diferença entre as duas técnicas é a restrição adicionada. Na técnica de reprojeto, os incrementos dos parâmetros do controlador PI/PID inicial são calculados de maneira que a nova malha fechada se aproxime de um modelo de referência. Nessa técnicas, dados no domínio da frequência são utilizados e a identificação do modelo paramétrico do processo não é necessária. A avaliação do desacoplador invertido é realizada calculando um índice de erro do desacoplador em uma determinada frequência. Caso esse erro não seja próximo de zero, os parâmetros do desacoplador invertido são reprojetados de maneira a reduzir este índice. Exemplos de simulação mostram a efetividade da técnicas em processos de diferentes ordens.