O presente trabalho pretende identificar o modelo ideal para um regulador eletrônico de velocidade por comutação de cargas de controle, com o intuito de baratear o investimento de implantação, e os custos de manutenção de uma microcentral hidroelétrica. Seguindo este mesmo objetivo de barateamento de custos, o trabalho mostra também que é possível se encontrar um tipo de turbina hidráulica e um tipo de máquina elétrica ideais para esta utilização. O trabalho faz a descrição dos vários tipos de turbinas utilizadas de acordo com as alturas de queda d\'agua e com as vazões que se enquadram dentro do conceito de microcentral. A seguir é abordado um estudo dos principais tipos de geradores elétricos, enfatizando-se aqueles que são mais viáveis para este tipo de aplicação. Depois é feita um descrição dos principais tipos de reguladores de velocidade, desde os clássicos eletromecânicos utilizados em centrais convencionais, até os chamados reguladores eletrônicos de velocidade que são utilizados tanto em centrais convencionais, como em microcentrais. Finalmente, faz-se um modelo matemático para uma microcentral a partir de simplificações de um modelo de uma central convencional para compará-lo com modelo identificado a partir dos ensaios realizados em campo. / This present work deals with micro hydropower electric systems and has its enphasis on the study of the turbine speed regulation by a electronic system. The proposed speed regulator is of local commutation type, where the constant speed is achieved by the constant demand of energy from the generator. The study presents a bibliographical revision seting up the state of art on micro-hydropower. Following this revision, the system modelling is studied. Theoretical and practical results are used the system modelling. Substancial cost reduction may be achieved using this technology in many ways: civil engineering works; elimination of the conventional turbine speed governor - not only because the governor is itself an expensive item, but because its removal permits simplification of the turbine, particularly where high efficiency is not a dominant concern. The simplified turbine design may lend itself to large-volume production at low unit cost, or it may permit manufacture in a Third World workshop using local labour and readily available materials. Finnaly this work implements a PID controller for regulation the system frequency.

O presente trabalho tem por objetivo a implementação de algoritmos de controle do tipo PID com sintonia automática de seus parâmetros para controle de processos térmicos de primeira ordem mais tempo morto. Existe um grande número de métodos para a sintonia automática, os quais requerem informações variadas sobre o processo. A sintonia automática dos parâmetros do controlador escolhida para implementação é baseada no método da realimentação a relê que utiliza o ganho estático e o período e amplitude críticos do processo e pode ser facilmente adotada na indústria. Este método foi implementado em um controlador industrial microprocessado que utiliza um microcontrolador da família 8051. A correta identificação dos parâmetros críticos do processo presume a geração de oscilações simétricas durante a realimentação a relê. O algoritmo de sintonia automática desenvolvido inclui correção em tempo real da amplitude do relê para evitar identificação falsa de um ciclo da oscilação e da assimetria na saída do processo durante a realimentação a relê. A implementação do algoritmo é simples e direta em termos de programação no ambiente de microcontroladores mesmo em linguagem de baixo nível (assembly). São apresentados resultados de simulação e os resultados experimentais realizados em um aparelho industrial comercial. / The objective of this work is the implementation of a PID control algorithm with auto-tuning for a thermal first order process plus dead-time. There is a number of methods for the auto-tuning of PID controllers which require different information on the process. The auto-tuning algorithm is implemented in a industrial controller based on the 8051 microcontroller family. The auto-tuning method considered for implementation is based on the relay feedback procedure which require the process steady state gain and the ultimate point on the Nyquist plot and can be easily adopted by industry. The method is also suited for pre-tuning adaptive controllers. The auto-tuning method used assume symmetrical oscillations during the relay feedback experiment to render the correct ultimate point on the Nyquist plot The proposed auto-tuning algorithm includes on-line correction for asymmetry oscillation and relay amplitude to avoid false capture of the limit cycle. The symmetrical oscillations are ensured by a DC bias signal added to the relay output. The algorithm is simply and straight to be written in a microcontroller programming language. Experimental results accomplished in a industrial PID auto-tuner are presented.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2010 / Bibliografia: f. [121]-128 / O estudo da teoria de controle tem cada dia mais desempenhado um papel fundamental na área tecnológica, contribuindo sempre para os avanços em engenharia. Por outro lado, os processos a serem controlados estão cada vez mais desafiadores no meio industrial / The study of the control theory has played each day a more fundamental role in the technological area, always contributing for advances in engineering. On the other hand, the controlled industrial processes are becoming more challenging, with nonlinear ch

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-04-03T19:47:15Z No. of bitstreams: 1 CarlosDeyvinsonRegesBessa_DISSERT.pdf: 1836128 bytes, checksum: 011b308c5bf1f343af8959cc6d45f0b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-04-06T19:10:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CarlosDeyvinsonRegesBessa_DISSERT.pdf: 1836128 bytes, checksum: 011b308c5bf1f343af8959cc6d45f0b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T19:10:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosDeyvinsonRegesBessa_DISSERT.pdf: 1836128 bytes, checksum: 011b308c5bf1f343af8959cc6d45f0b6 (MD5) Previous issue date: 2016-12-19 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Este trabalho tem como enfoque as dificuldades envolvidas em controlar sistemas de or-dem superior com atraso de transporte, onde a solu??o adotada para amenizar o efeito cau-sado pelo atraso ? a utiliza??o de um algoritmo de predi??o, composto pelas t?cnicas do Preditor de Smith e do Preditor de Smith Filtrado. Analisando os casos em que o modelo do sistema usado no algoritmo de predi??o n?o ? id?ntico ao real, foi poss?vel constatar a presen?a de erro na din?mica do sistema. Este erro pode amplificar o esfor?o de controle e o desgaste prematuro dos equipamentos envolvidos, levando em alguns casos a desestabili-zar o sistema. Diante disto, foi proposto o desenvolvimento de um sistema capaz de tratar as incertezas decorrentes da diferen?a entre o modelo e o sistema real, reduzindo o efeito do atraso de transporte sobre o sistema de controle. Como resultado foi gerada uma ferra-menta, que atua de forma aceit?vel para os casos testados, ajustando o modelo do processo e, consequentemente, melhorando a compensa??o de tempo morto. / This work considers the difficulties involved in the control of higher order systems with transport delay, where the solution adopted to mitigate the effect caused by the delay is the use of a prediction algorithm composed of the Smith Predictor techniques and Filtered Smith Predictor. Analyzing the cases where the system model used in the prediction algo-rithm is not identical to the real system, the presence of error in the system dynamics was observed. This error may amplify the control effort and cause premature wear of the equipment involved, in some cases leading the system to instability. In this manner, the development of a tool to treat uncertainties originated from the difference between the sys-tem model and the real system, thereby reducing the effect of transmission delay of the control system, has been proposed. A software to adjust the process model and thus im-prove the dead time compensation was implemented.

O presente trabalho tem por objetivo a implementação de algoritmos de controle do tipo PID com sintonia automática de seus parâmetros para controle de processos térmicos de primeira ordem mais tempo morto. Existe um grande número de métodos para a sintonia automática, os quais requerem informações variadas sobre o processo. A sintonia automática dos parâmetros do controlador escolhida para implementação é baseada no método da realimentação a relê que utiliza o ganho estático e o período e amplitude críticos do processo e pode ser facilmente adotada na indústria. Este método foi implementado em um controlador industrial microprocessado que utiliza um microcontrolador da família 8051. A correta identificação dos parâmetros críticos do processo presume a geração de oscilações simétricas durante a realimentação a relê. O algoritmo de sintonia automática desenvolvido inclui correção em tempo real da amplitude do relê para evitar identificação falsa de um ciclo da oscilação e da assimetria na saída do processo durante a realimentação a relê. A implementação do algoritmo é simples e direta em termos de programação no ambiente de microcontroladores mesmo em linguagem de baixo nível (assembly). São apresentados resultados de simulação e os resultados experimentais realizados em um aparelho industrial comercial. / The objective of this work is the implementation of a PID control algorithm with auto-tuning for a thermal first order process plus dead-time. There is a number of methods for the auto-tuning of PID controllers which require different information on the process. The auto-tuning algorithm is implemented in a industrial controller based on the 8051 microcontroller family. The auto-tuning method considered for implementation is based on the relay feedback procedure which require the process steady state gain and the ultimate point on the Nyquist plot and can be easily adopted by industry. The method is also suited for pre-tuning adaptive controllers. The auto-tuning method used assume symmetrical oscillations during the relay feedback experiment to render the correct ultimate point on the Nyquist plot The proposed auto-tuning algorithm includes on-line correction for asymmetry oscillation and relay amplitude to avoid false capture of the limit cycle. The symmetrical oscillations are ensured by a DC bias signal added to the relay output. The algorithm is simply and straight to be written in a microcontroller programming language. Experimental results accomplished in a industrial PID auto-tuner are presented.

O presente trabalho pretende identificar o modelo ideal para um regulador eletrônico de velocidade por comutação de cargas de controle, com o intuito de baratear o investimento de implantação, e os custos de manutenção de uma microcentral hidroelétrica. Seguindo este mesmo objetivo de barateamento de custos, o trabalho mostra também que é possível se encontrar um tipo de turbina hidráulica e um tipo de máquina elétrica ideais para esta utilização. O trabalho faz a descrição dos vários tipos de turbinas utilizadas de acordo com as alturas de queda d\'agua e com as vazões que se enquadram dentro do conceito de microcentral. A seguir é abordado um estudo dos principais tipos de geradores elétricos, enfatizando-se aqueles que são mais viáveis para este tipo de aplicação. Depois é feita um descrição dos principais tipos de reguladores de velocidade, desde os clássicos eletromecânicos utilizados em centrais convencionais, até os chamados reguladores eletrônicos de velocidade que são utilizados tanto em centrais convencionais, como em microcentrais. Finalmente, faz-se um modelo matemático para uma microcentral a partir de simplificações de um modelo de uma central convencional para compará-lo com modelo identificado a partir dos ensaios realizados em campo. / This present work deals with micro hydropower electric systems and has its enphasis on the study of the turbine speed regulation by a electronic system. The proposed speed regulator is of local commutation type, where the constant speed is achieved by the constant demand of energy from the generator. The study presents a bibliographical revision seting up the state of art on micro-hydropower. Following this revision, the system modelling is studied. Theoretical and practical results are used the system modelling. Substancial cost reduction may be achieved using this technology in many ways: civil engineering works; elimination of the conventional turbine speed governor - not only because the governor is itself an expensive item, but because its removal permits simplification of the turbine, particularly where high efficiency is not a dominant concern. The simplified turbine design may lend itself to large-volume production at low unit cost, or it may permit manufacture in a Third World workshop using local labour and readily available materials. Finnaly this work implements a PID controller for regulation the system frequency.

Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T09:48:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Spengler_AndersonWedderhoff_M.pdf: 5622371 bytes, checksum: dd49f965749d4c55fa19542a3a801d9c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esta dissertação aborda o projeto de um sistema de caracterização de sensores baseados em fibras ópticas para alta-tensão. O sistema é formado por dois módulos principais, um relacionado com a câmara térmica e outro relativo à alta-tensão. O desenvolvimento do sistema deve-se basicamente às necessidades de personalização e precisão para a caracterização dos sensores e outras aplicações. A câmara climática tem seu projeto eletrônico e mecânico descritos, com ênfase na utilização de módulos termoelétricos, nos controladores proporcional-integral-derivativos utilizados e os parâmetros de sintonia encontrados. Foi feito o estudo da configuração que utiliza dois módulos termoelétricos em série, apontando as vantagens e desvantagens desta configuração. A faixa de temperatura para a câmara obtida é de 0 ºC até 70 ºC, com erro ±0,1 ºC semelhantes às câmaras climáticas comerciais. Há a proposta de um circuito gerador e analisador de ondas arbitrárias de alta-tensão, e ensaios com um sistema semelhante ao proposto para tensões de até 15 kV, para validação do método de eliminação de harmônicas proposto nesta dissertação, obtendo resultados de THD da ordem de 0,04%, valor este limitado pela definição do analisador de sinais / Abstract: This work discusses the project of a characterization system fiber optics based sensors for high-voltage. The system consists of two main modules, one related to the thermal chamber and another on high-voltage part. The system development was mainly due to the needs of customization and precision for the characterization of sensors and other applications. The thermal chamber has its electronic and mechanical design described, with emphasis on the use of thermoelectric modules, the proportional-integral-derivative controllers and their tuning parameters. A study was conducted on the configuration that uses two thermoelectric modules in series, showing the advantages and disadvantages of this configuration. The obtained temperature range for the chamber was 0°C to 70 °C with ± 0.1 °C error, similar to the commercial chambers. There is a proposal for a circuit for arbitrary high voltage wave generator and analyzer, and tests with one system similar to that proposed for voltages up to 15kV, to validate a harmonics eliminator method, obtaining results of THD about 0.04% which is limited by the definition of signal analyzer / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Nelson Luis Cappelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-15T04:46:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meneghetti_CarlosRenato_M.pdf: 4445768 bytes, checksum: a3c2a319a93fba495d07caeaf1673046 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O armazenamento de produtos perecíveis em sistemas refrigerados permite conservar por mais tempo sua qualidade para consumo, atender a padrões mais rígidos de qualidade, prolongar a vida de prateleira, e muitas vezes alcançar mercados antes inalcançáveis, principalmente para exportação. Além dos fatores de conservação, a redução de custos nos insumos permite a concorrência por menores preços. Na refrigeração, um importante insumo é a energia elétrica, reduzir seu custo significa mais competitividade. Portanto, neste trabalho, estuda-se a possibilidade de reduzir o consumo de energia elétrica num sistema de refrigeração, originalmente concebido para regime de rotação fixa do compressor, quando submetido a um regime de rotação variável. Para tal investigação, utilizam-se simulações de modelos matemáticos. Fez-se necessário identificar cada parte do sistema dinâmico; construir o modelo matemático; estudar as estratégias de controle mais adequadas, tanto em função do consumo de energia, quanto em relação a estabilidade das variáveis controladas em regime permanente; discutir os aspectos relevantes para a implementação dos sistemas de controle e classificar as estratégias de controle quanto ao consumo de energia e viabilidade de implementação. O sistema de refrigeração foi identificado e concebido num modelo matemático de múltiplas entradas e múltiplas saídas. Nas simulações foram implementados controle de temperatura liga-desliga, controlador PID e controle fuzzy. Buscou-se com os controles maior estabilidade de temperatura, o menor erro em regime permanente e o menor consumo de energia elétrica. Quanto a estabilidade de temperatura e erro em regime, tanto o PID quanto o fuzzy obtiveram desempenho satisfatório, com respectivamente Imse=0,0019 e Imse=0,46485, comparados ao liga-desliga com Imse=0,5813. Apenas o controle fuzzy obteve economia no consumo de energia elétrica, chegando a redução de 5,4% quando comparado aos demais / Abstract: The storage of perishable products in refrigerated systems lets people maintain even more the quality for consume, fulfill the most inflexible patterns of quality, lengthen the shelf life, and many times reach markets that were unreachable, mainly for exportation. Besides quality, there is a competition for lower prices, and it is esteemed then, among others, the reducing in costs of the raw materials. Talking about refrigeration, an important raw material is electric energy, so reduce its cost means to be more competitive. So, in this work, it is experimented the possibility of reducing the consumption of electric energy in a refrigeration system originally conceived for method of fixed rotation of the compressor when submitted to the system of changeable rotation. To this searching, in this work simulations of mathematical models are used. So it was necessary to identify each part of the dynamic system; to build a mathematical model; to study the more appropriate strategies of controlling, as much related to the consumption of energy, as in relation to the stability of the variables controlled when they are under steady state; to discuss the significant aspects to the execution of the control systems and to classify the control strategies according to the consumption of energy and the viability of execution. The refrigeration system was identified and conceived in a mathematical model of multiple inputs and outputs. In the simulations, control of temperature with on-off , PID and fuzzy control were executed. It sought through the controls a higher stability in temperature, the smaller error in steady state and the lower consumption of electric energy. As for stability in temperature, as much the PID as the fuzzy had a satisfactory performance, with respectively IMSE=0,0019 and IMSE=0,46485 compared to the on-off with IMSE=0,5813; as for the error in steady state the control PID got better results; as for the decreasing in the consumption of electric energy, only the fuzzy control has got economy, reaching reductions of 5,4%, in comparison with the other ones / Mestrado / Maquinas Agricolas / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Flavio Vasconcelos da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:12:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carulo_MarcelleFernanda_D.pdf: 2245621 bytes, checksum: 8f61c0294f8869a9c447fc5eaf81d6b7 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A crescente utilização do biodiesel como combustível renovável e, principalmente, as situações de operação transiente, de característica complexa e não-linear, motivaram a implementação de um controlador digital avançado neste processo. O controlador avançado foi implementado em computador através de um sistema de comunicação digital, visando manter a temperatura da mistura reacional em 50 °C. A temperatura é uma variável importante deste processo devido à influência direta na taxa de conversão do óleo em biodiesel. Óleo de soja foi utilizado como fonte de ácidos graxos, além do uso do álcool etílico anidro e ácido sulfúrico como reagentes. A reação química foi acompanhada durante 1 hora de batelada visando assegurar uma boa conversão do óleo (acima de 90%). Neste trabalho, além do controlador avançado também foi implementado o controlador PID. Os parâmetros de sintonia do controlador PID foram obtidos em malha aberta e auxiliaram a sintonia do controlador fuzzy. Durante a etapa de sintonia fina do controlador fuzzy foram alteradas as funções de pertinência, o universo de discurso e a base de regras. A implementação do controlador fuzzy apresentou-se como uma ferramenta apropriada para o controle da temperatura reacional devido às complexidades advindas das variações dos parâmetros deste processo. A análise comparativa do desempenho dos controladores fuzzy e PID aplicados à produção de biodiesel comprovaram isso. O uso do controlador fuzzy reduziu o consumo de energia elétrica durante a batelada em 10% quando comparado ao parâmetro obtido para o controlador PID e também reduziu o tempo necessário para atingir a máxima conversão do óleo em biodiesel em 15 min / Abstract: The increasing use of biodiesel as a renewable fuel, and mainly because of their nonlinearity and time varying properties this work aimed the implementation and the development of an automation system based in fuzzy logic. In this work, the fuzzy controller is applied in the maintenance of the temperature of bulk at 50?C, using digital system. The control of the temperature in this process is important to guarantee the final quality of biodiesel. Soybean oil was used like source of fatty acids, ethanol and sulfuric acid were used like reagents. This reaction occured during an hour to can achieved high conversion (above 90%). The PID controller tuning parameters were obtained via open-loop experiments. The tuning the fuzzy controller can be achieved by modifying the rules, the discurse universe and the pertinence functions. Due the complexity and the nonlinearity of this reaction, the results of this study showed the effectiveness of fuzzy controller. The fuzzy controller reduced the energy consumption (10% smaller) and the batch time (15 min smaller) when compared to a PID controller / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-08-23T12:28:02Z No. of bitstreams: 1 André Augusto Andreis_.pdf: 7251218 bytes, checksum: 7b71c418da3bd1942b6b1bf3e213a439 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T12:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 André Augusto Andreis_.pdf: 7251218 bytes, checksum: 7b71c418da3bd1942b6b1bf3e213a439 (MD5) Previous issue date: 2017-06-22 / Nenhuma / Os processos industriais são de natureza dinâmica, variando continuamente no tempo devido a perturbações externas ou por alterações no processo e, portanto, a necessidade de controle automático das variáveis é uma realidade, principalmente devido ao aumento da complexidade dos sistemas instalados nas últimas décadas. Mediante a importância dos controladores, esta pesquisa traz o estudo de técnicas para avaliação do desempenho e sintonia de controladores de nível, bem como orienta quanto à escolha de índices a serem utilizados para a avaliação do desempenho de controladores de nível, segundo o objetivo de controle, apresentando a magnitude do erro obtido quando utilizado um índice de avaliação de desempenho inadequado. Aborda-se sistemas de controle de nível que têm como objetivo manter o nível na referência de forma precisa ou minimizar a variância da vazão de saída. Apresenta-se uma proposta de metodologia para a avaliação do desempenho e para a sintonia de controladores de nível através da modelagem do processo e da resolução de um problema de otimização. A metodologia proposta é aplicada a um processo de nível autorregulatório. Explora-se a eficácia dos índices de avaliação de desempenho para controladores de nível, considerando diferentes tipos de perturbação na vazão de entrada. Comparam-se técnicas tradicionais e técnicas que utilizam otimização para a sintonia de controladores, sendo que as técnicas de otimização apresentam resultados melhores que as técnicas tradicionais. Apresenta-se o impacto de incertezas no modelo utilizado para obter os parâmetros do controlador através de técnicas de otimização no qual, dependendo do objetivo de controle e do tipo de perturbação de entrada, ocorrem discrepâncias a serem consideradas em relação a necessidade de ressintonia do controlador. Analisa-se as consequências do uso de índices de avaliação de desempenho inadequados. Por meio dos resultados obtidos verificou-se que para determinar o índice adequado para a avaliação do desempenho de controladores de nível deve-se identificar o objetivo de controle de forma correta, o que nem sempre ocorre, pois em geral, sistemas de suporte à decisão disponibilizam índices de avaliação de desempenho que consideram a variável de processo, mas algumas malhas de controle podem considerar a variável manipulada. / Industrial processes are of a dynamic nature, varying continuously in time due to external disturbances or changes in the process and, therefore, the need for automatic control of variables is a reality, mainly due to the complexity increase of the systems installed in last decades. Due to the importance of controllers, this research brings the study of techniques for performance assessment and tuning of level controllers, as well as guides the choice of indexes to be used for the performance assessment of level controllers, according to the control objective, presenting the magnitude of the error obtained when used an inadequate performance assessment index. It addresses level control systems that aim to maintain the level in the reference accurately or minimize the outlet flow variance. It is presented a proposal of methodology for performance assessment and tuning of level controllers through process modeling and solving an optimization problem. The proposed methodology is applied to a self-regulatory process. The effectiveness of the performance assessment index for level controllers is explored, considering different types of perturbation in the inlet flow. Traditional techniques and optimization techniques for controller tuning are compared, being that optimization techniques present better results than traditional techniques. It is presented the uncertainties impact in the model used to obtain the controller parameters through optimization techniques in which, depending on the control objective and the type of input disturbance, there are discrepancies to be considered in relation to the need for controller retuning. The consequences of using inadequate performance assessment index are analyzed. Through the obtained results it was verified that to determine the adequate index for the performance assessment level controllers one must identify correctly the control objective, which does not always occur, since the systems of support to the decision in general provide performance assessment indexes that consider the process variable, but some control meshes may consider the manipulated variable.