Estratégias de controle avançado para uma planta de tratamento de pH.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Pérez Serrano, Manuel Alejandro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Controle de processos; Controle linear; Controller tuning; Identificação de sistemas; MPC Multi-models; MPC multimodelos; PID Gain Schedule; PID gain schedule; Sintonia de controladores; System identification
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-04092020-093128/

Os sistemas de pH foram reconhecidos como um dos problemas mais difíceis na área de controle de processos, pois a resposta do pH à adição de reagentes é altamente não linear. Este trabalho tem como principal objetivo a comparação entre duas técnicas de controle linear aplicadas a um processo não linear de tratamento de pH: o PID Gain Schedule (GS) e o MPC Multimodelos gerando SP ótimos para PID GS. É empregada a Planta Piloto de Tratamento de pH instalada no Laboratório de Controle de Processos Industriais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo e levantada a curva de titulação para determinar as faixas em que o comportamento do mesmo é linear. Para cada faixa de pH é criado um controlador do tipo PID e um modelo caixa preta para o controlador preditivo, assim como um mecanismo adaptativo que decide, partindo das entradas e saídas do sistema, qual modelo é apropriado para o controlador preditivo. Do uso das duas estratégias de controle, resulta em um controle PID bem sintonizado agindo na primeira camada garantindo que o processo nunca se torne instável, viabilizando uma operação segura da planta; já o MPC na segunda camada de controle consegue otimizar o processo. Os resultados obtidos após a implementação dos controladores são satisfatórios. Verificou-se que existem cinco faixas de pH, que para uma melhor operação podem ser tratadas usando cinco controladores diferentes. Para a Planta Piloto de Tratamento de pH do LCPI, na variável nível o melhor método de sintonia encontrado foi o da Curva de Reação de Ziegler e Nichols, para a temperatura foi o método de sintonia ISE e para a variável pH, por ser uma variável instável em malha aberta se aplicou o método do Relé de Åström e Hägglund na obtenção dos parâmetros em conjunto com o método de Ziegler e Nichols de Oscilações Contínuas, resultando este último no método mais eficaz para sintonia em malha fechada. No uso do PID Gain Schedule se verificou que quando utilizado sozinho na planta, é melhor usar realimentação para troca dos ganhos pelo valor do Set Point e quando utilizado na primeira camada de controle, recebendo SP otimizados, é melhor a realimentação pelo valor da variável de processo. Com os resultados obtidos observou-se que a utilização de duas camadas de controle onde o MPC projetado com os modelos obtidos empregando sinais de excitação do tipo GBN apresentou menores tempos de acomodação.