Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Pereira, Guilherme da Fonseca
Orientador(a): Flesch, Rodolfo César Costa
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222049
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2021.
id UFSC_c0ec8371a7a30025c8d1e7cbd5d2a4ea
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/222049
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaPereira, Guilherme da FonsecaFlesch, Rodolfo César Costa2021-04-12T18:35:27Z2021-04-12T18:35:27Z2021371454https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222049Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2021.Aplicações que usam sistemas de aquecimento por indução (SAIEs) normalmente não controlam temperatura em malha fechada e os trabalhos encontrados que empregam controle preditivo (MPC) não apresentam resultados experimentais. Dentro desse con- texto, esta dissertação tem como objetivo avaliar experimentalmente o uso de MPC com um SAIE para o controle de temperatura da peça de trabalho. Para tanto, o aque- cimento de um compressor hermético de refrigeração para realização de ensaios de desempenho foi escolhido como estudo de caso devido à importância desses ensaios na indústria, ao potencial de redução do regime transitório que trabalhos anteriores demonstraram ao utilizarem um SAIE e à existência de restrição em temperaturas não mensuráveis. Uma bancada de ensaios foi construída para a realização de ensaios ex- perimentais com um compressor instrumentado, onde foram testados diferentes MPCs e alternativas da literatura para comparação. Para a dinâmica térmica do compressor foi identificado um modelo no espaço de estados, tendo as temperaturas medidas como estados. Por conta de uma temperatura não mensurável na prática, foram realizados testes com alguns dos MPCs estimando essa variável por meio de um filtro de Kalman. Os resultados experimentais mostram que todos os controladores testados respeitam as restrições e são capazes de seguir referência do tipo degrau em regime permanente. No melhor resultado, obtido com um dos MPCs propostos, para o compressor avaliado o tempo de aquecimento passou de 70 min para 10 min, o que representa uma redução de aproximadamente 85% do transitório.Abstract: Induction heating systems normally do not use closed-loop temperature control and the few works in literature which make use of model predictive control (MPC) do not provide experimental results. The objective of this work is to experimentally assess the use of MPC for temperature control in an induction heating prototype. To this end, the heating of a hermetic refrigeration compressor prior to its performance evaluation test was chosen as a case study. This choice was motivated by the importance of such tests in industry, the potential to shorten the transient duration that previous works demonstrated by using induction heating, and the existence of constraints on non-measurable temperatures. A test rig was built with an instrumented compressor, in order to test different MPCs and compare them with other controllers found in the literature. A state-space model was identified using measured temperatures as states to describe the compressor thermal dynamics. Since one of the states is not measurable in real application, some of the tested MPCs estimate it with a Kalman filter. Experimental results show that all the proposed controllers satisfy the constraints and can track a reference step with zero steady-state error. The best result was achieved by one of the proposed MPCs, where the heating time of the evaluated compressor was reduced from 70 min to 10 min, which represents approximately an 85% transient reduction.109 p.| il., gráfs.porEngenharia de sistemasAutomaçãoControle preditivoFiltros de KalmanControle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de casoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEAS0366-D.pdfPEAS0366-D.pdfapplication/pdf4540040https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/222049/-1/PEAS0366-D.pdf3693d7c71b00d7bae31fae8fca3f8b04MD5-1123456789/2220492021-04-12 15:35:27.41oai:repositorio.ufsc.br:123456789/222049Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestsandra.sobrera@ufsc.bropendoar:23732021-04-12T18:35:27Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso
title Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso
spellingShingle Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso
Pereira, Guilherme da Fonseca
Engenharia de sistemas
Automação
Controle preditivo
Filtros de Kalman
title_short Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso
title_full Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso
title_fullStr Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso
title_full_unstemmed Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso
title_sort Controle preditivo baseado em modelo aplicado a sistemas de aquecimento por indução: um estudo de caso
author Pereira, Guilherme da Fonseca
author_facet Pereira, Guilherme da Fonseca
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Guilherme da Fonseca
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Flesch, Rodolfo César Costa
contributor_str_mv Flesch, Rodolfo César Costa
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Engenharia de sistemas
Automação
Controle preditivo
Filtros de Kalman
topic Engenharia de sistemas
Automação
Controle preditivo
Filtros de Kalman
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2021.
publishDate 2021
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-04-12T18:35:27Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-04-12T18:35:27Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2021
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222049
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 371454
identifier_str_mv 371454
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222049
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 109 p.| il., gráfs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/222049/-1/PEAS0366-D.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 3693d7c71b00d7bae31fae8fca3f8b04
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv sandra.sobrera@ufsc.br
_version_ 1851759260762898432

Registros relacionados