Co-simulação de sistemas de controle utilizando protocolo OPC

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Machado, Rodolfo Galati [UNESP]
• Orientador(a): Serni, Paulo José Amaral [UNESP], Bueno, Átila Madureira [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Computadores analógicos; Controlador LQG/LTR; Co-simulação; Observador de estados; Protocolo OPC
• Palavras-chave em Inglês: Analog computer; Co-simulation; LQG/LTR controlle; OPC protocol; State observer
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/183460

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema integrado de co-simulação aplicado a duas plantas: uma planta de controle de nível que se comunica com um controlador baseado na técnica LQG/LTR e um sistema de viga flexível controlado por um observador de estados. A planta de nível é composta por um modelo digital e um modelo analógico. A primeira é simulada via um computador digital e a segunda é projetada e montada em um circuito eletrônico usando a técnica de simulação analógica, com um sistema de aquisição de dados QPID da QuanserTM. A comunicação entre a planta e o controlador é feita via um protocolo de comunicação industrial que permite a troca das informações de controle. O principal objetivo do sistema é demonstrar as funcionalidades da integração dos subsistemas para controlar o nível do tanque central e a diferença de níveis entre os tanques da direita e da esquerda. Antes de realizar a co-simulação, o sistema foi estudado usando-se um módulo para substitui-lo, mantendo-se também o mesmo protocolo de comunicação. Esse módulo possui a mesma função do computador analógico, ou seja, com ganhos, somadores e integradores, com a diferença de ser implementada em um computador digital. Assim, foi possível criar um banco de dados inicial para comparar e validar a função do circuito eletrônico do computador analógico. Como estudo de caso da comunicação OPC, foi realizado um experimento para controlar um sistema de viga flexível FlexgageTM. Para tanto, este sistema foi simulado em um módulo do aplicativo LabVIEWTM e o controlador (baseado em um observador de estados) em algoritmo do aplicativo SciLabTM. Nestas condições, os valores das variáveis do processo e dos sinais de controle foram compartilhados via protocolo OPC. Como contribuição desse trabalho, pode-se citar o desenvolvimento de um ambiente de simulação onde a planta a ser estudada ou controlada é particionada de acordo com suas características dinâmicas. Neste cenário, são selecionadas as ferramentas mais adequadas para solucionar os problemas de cada parte, enquanto as mesmas se comunicam entre si.