Orientadores: Euripedes Guilherme de Oliveira Nobrega, Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-07-26T15:14:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvesJunior_MarcoAntoniodeOliveira_M.pdf: 5773672 bytes, checksum: 7f336a00c9791d4dc6e610b876f42cb4 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi utilizar redes neurais para a detecção de falha, mostrando uma aplicação sem a utilização de modelos que pode ser estendida à plantas não-lineares. Para mostrar a aplicabilidade do método neural, foi feita uma comparação deste método com um observador que estima a resposta da planta. A comparação foi feita por meio de sinais simulados e medidos das respostas de uma viga com e sem falha estrutural. Os sinais caracterizaram-se por serem as respostas para os casos sem e com controle, onde o tipo de controle aplicado foi polinomial e adaptativo autosintonizado. As falhas foram representadas de duas formas: uma trinca e adição de massa, sendo estas causadoras de redução de freqüência natural. O experimento foi realizado com uma viga flexível que possuía materiais piezoelétricos como sensores e atuadores. O estudo da representação matemática dos sistemas mecânicos, de suas trincas e da variação de massa, dos métodos de controle adotados e finalmente dos métodos de detecção de falhas, mostram como as redes neurais justificam-se neste âmbito de pesquisa / Abstract: The main goal of this work is to present a neural network able to detect failures. As it was built like a state estimator, known as observer, was adopted the name of "neural observer". The advantage of this approach is that a mathematical model is not necessary and non-linear applications can be treated easier. To obtain results, the neural observer was compared to a robust observer, which is nowadays the most powerful tool for failure detection. The failures considered by the methods were cracks, mass variation simulation and measurement of mass variation on a beam. The experimental environment was a beam with actuators and sensors both made by piezoelectric ceramics, known as PZT / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Maria Frattini Fileti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T03:14:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedrosa_LucianodaSilva_M.pdf: 2861151 bytes, checksum: fdcb522e32269791b20608d410aebbe5 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A destilação em batelada é um processo de separação bastante utilizado na purificação de produtos químicos ou bioquímicos de alta tecnologia e/ou alto valor agregado. A maior vantagem das colunas em batelada é sua versatilidade, pois podem processar diversas misturas sob diferentes condições experimentais. Esta flexibilidade juntamente com a não-linearidade e a natureza não estacionária do processo tomam as técnicas convencionais de controle inadequadas, constituindo um desafio no projeto de sistemas de controle. Além disso, a busca da obtenção de produtos com pureza especificada e a necessidade de minimizar produtos fora de especificação mostram claramente a importância do projeto, do desenvolvimento e da implementação de sistemas de controle para o monitoramento destes processos. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação experimental de um sistema de controle digital direto para uma coluna piloto de destilação em batelada. Estratégias de controle "feedback" convencionais foram primeiramente implementadas no microcomputador 486 DX 33MHz acoplado a coluna, mostrando um comportamento insatisfatório para o processo descontínuo em questão. Diante das exigências do processo, posteriormente optou-se pela implementação de algoritmos de controle adaptativo. Um algoritmo de controle auto-ajustável (STR) baseado em identificação recursiva de parâmetros do processo foi desenvolvido. O processo é representado por um modelo discretizado de uma função transferência de primeira ordem com atraso de transporte. O método de Programação Quadrática Sucessiva aplicado a mínimos quadrados, da biblioteca matemática NAG, foi utilizado para a estimação "on-line". O equivalente digital de um controlador PI e o algoritmo de Dahlin foram individualmente testados como leis de controle. Tais controladores foram então comparados com um Controlador Adaptativo Programável (PAC). O projeto e o desempenho do PAC mostraram-se altamente dependentes da qualidade da mistura a ser destilada enquanto o STR atuou de maneira adequada para todas as separações efetuadas, apesar de seu projeto genérico. Para que os valores das composições de topo e fundo pudessem ser inferenciados a partir de medições de temperatura na coluna, foram utilizados dados de equilíbrio líquido vapor para a separação do sistema binário (n-hexano/n-heptano) e inferenciação via Redes Neurais Artificiais (RNA) para a separação do sistema temário (n-hexano/cicloexano/nheptano). O sistema de controle desenvolvido tomou o equipamento de destilação em batelada convencional mais eficiente e fácil de operar. Os experimentos realizados sobre uma coluna piloto confirmaram os resultados de simulações de trabalhos anteriores / Abstract: Batch distillation is one of the most important separation processes used in many chemical industries, specially those related to the manufacture of fine and specialty chemicals. Due to the flexibility in purifying different mixtures under a variety of operational conditions, batch distillation is a process of valuable importance. The flexibility of the equipment coupled to the dynamic nature and the nonlinear process behaviour make the conventional control techniques inefficient and pose challenging control system designo From the above and looking for the constant overhead product purity operation, it is emphasized the importance of the development and experimental testing of suitable control systems for the automatic operation of such equipment. The present work describes the development and experimental testing of a direct digital control system for a pilot batch distillation column. Conventional feedback control strategies were first1yimplemented in a 486 DX 33MHz PC coupled to the column. It was then proved the inefficient results of conventional schemes for this transient process control. Since the process under study c1aimed to more elaborated control systems, adaptive control algorithms were implemented. A Self Tuning Regulator (STR) based on a regressive analysis of the process was developed. An input/output discrete model was used to represent the process, which was approached to a first order plus time delay system. The on line process identification proceeds using the Successive Quadratic Programming method applied to Least Squares. The computational code was available in NAG Mathematical Library. A digital PI control law and the law obtained through Dahlin's AIgorithm were individually tested. The performance of the developed STR was compared to a previously implemented Programmable Adaptive Controller (PAC). The results show that the STR is a suitable and an easy control strategy to be implemented when compared to the PAC, which requires strong off-line computational effort and is highly dependent on the knowledge of the feed mixture composition and properties. Product and bottom composition were estimated from vapor temperature measurements and the equilibrium properties of the n-hexane/n-heptane binary system used. To allow experimental tests with a ternary system (n-hexane/cic1ohexane/n-heptane), a composition soft-sensing system based on Neural Networks was developed. The developed digital control system made the conventional batch distillation more efficient and easy to operate. Experiments performed on the pilot column confirm previous simulation results / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:14:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_PleycienneTrajano_D.pdf: 5889372 bytes, checksum: fb40a08b4781dc281483bc320321f3ff (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho teve como principal objetivo o desenvolvimento e implementação de um controlador adaptativo do tipo regulador auto-ajustável (STR - Self Tuning Regulator), com a subsequente comparação de seu desempenho com um controlador PID (proporcionalintegrativo-derivativo) e dois controladores preditivos: um preditivo baseado em redes neurais artificiais e um controlador DMC (Dynamic Matrix Control). Esses esquemas de controle foram todos implementados na ferramenta de simulação desenvolvida, o FCCGUI (Fluid Catalytic Cracking Graphical User Interface). Como modelo para estimativa dos parâmetros do controlador adaptativo foi treinada e validada uma rede neural. Esse modelo caixa-preta forneceu uma abordagem eficiente para identificação e controle não-linear do processo de craqueamento catalítico. Para implementação do controlador adaptativo foram estruturadas três novas malhas de controle PID a partir de estudos estatísticos desenvolvidos para a análise dos efeitos das variáveis de processo e suas interações. Dentre essas novas malhas de controle, optou-se pela implementação do controle adaptativo no par manipulada-controlada CTCV-SEVER (abertura de catalisador regenerado - severidade da reação). Após aperfeiçoamentos e reestruturações no simulador FCCGUI, foram realizadas várias simulações para avaliação gráfica e numérica do desempenho do controlador através do critério de desempenho dinâmico ITAE (Integral of Time and Absolute Error). O controlador adaptativo apresentou bons resultados, tanto para testes servo quanto para regulatórios em comparação com a estratégia PID sem adaptação, bem como para as demais estratégias disponíveis no simulador, MPC-RNA (Model Predictive Control baseado em uma Rede Neural Artificial) e DMC. A capacidade de ajuste dos parâmetros do controlador torna-o uma estratégia promissora para sistemas que sofrem com alterações contínuas em suas variáveis de processo ou mudanças de setpoint / Abstract: This work had as main objective the development and implementation of an selftuning regulator (STR) adaptive controller, with subsequent comparison of its performance with a PID (proportional-integral-derivative) controller and two predictive controllers, namely a predictive based on artificial neural networks (MPC-ANN) and a dynamic matrix controller (DMC). These control schemes were all implemented in the developed simulation tool, the FCCGUI - Fluid Catalytic Cracking Graphical User Interface. An artificial neural network, used as a model to estimate controller parameters, was trained and validated. This black box model provided an efficient approach for identification and nonlinear control of the catalytic cracking process. To implement the adaptive controller, three new PID control loops were structured based on statistical studies designed to analyze the effects of process variables and their interactions. The implementation of adaptive control was chosen to be in the manipulated-controlled pair CTCV-SEVER (regenerated catalyst valve opening - reaction severity). After restructuring and improvements in the simulator FCCGUI, several simulations were performed for graphical and numerical evaluation of controller performance through ITAE (Integral of Time and Absolute Error) dynamic performance criterion. The adaptive controller presented good results for both tests: servo and regulatory, in comparison with PID strategy without adaptation and other strategies available to the simulator, MPC-ANN and DMC. The ability to adjust the parameters of the controller makes it a promising strategy for systems that suffer from continuous changes in their process variables or setpoints / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AzcuePuma_JoseLuis_M.pdf: 8979349 bytes, checksum: a4b6502489a503823c332031a587452b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho apresenta-se o desempenho de um controlador fuzzy tipo PI autoajustável (FPIA) para o uso no esquema de controle direto de torque com modulação por vetores espaciais apresentado por J. Rodriguez e outros em 2004. Apresenta-se também um estudo comparativo da resposta dinâmica de vários esquemas de controle direto de torque (DTC) para o motor de indução trifásico. O controlador FPIA determina dinâmicamente o ângulo de carga existente entre os vetores espaciais dos fluxos do estator e do rotor e, em consequência, o torque eletromagnético necessário para suprir a carga do motor. A base de regras para o controlador proposto é definida em função do erro "e" e da variação do erro "??" do torque eletromagnético usando funções de pertinência triangulares e trapezoidais. O controle é realizado em frequência de chaveamento constante e apresenta baixa ondulação de torque usando modulação em largura de pulsos por vetores espaciais. O desempenho do DTC com o controlador proposto é comparado com o desempenho do mesmo esquema usando o controlador PI através de várias medidas de desempenho tais como tempo de acomodação, tempo de subida e o índice integral do tempo multiplicado pelo valor absoluto do erro (ITAE). Foram realizadas simulações em diferentes condições de operação que mostram que o controlador proposto assegura uma resposta rápida com baixa ondulação do torque em comparação com o controlador PI, ambos aplicados ao mesmo esquema DTC / Abstract: This dissertation presents the performance of a self-tuning PI type fuzzy controller (STPIF) for the direct torque control (DTC) with space vector modulation (SVM) scheme presented by J. Rodriguez et al. in 2004. It is also presented a comparative study of the dynamic response of various DTC schemes for the three-phase induction motor. The STPIF controller determines dynamically the load angle between the stator and rotor flux space vectors and, consequently, the electromagnetic torque necessary to supply the motor load. The rule base for the proposed controller is defined in terms of error "e" and the change of the error "??" of electromagnetic torque using triangular and trapezoidal membership functions. Constant switching frequency and low torque ripple are obtained using SVM. The performance of the DTC-SVM with the proposed controller is compared with the performance of the same scheme but using PI controller in terms of several performance indexes such as settling time, rise time and integral-of-time multiplied by the absolute magnitude of the error index (ITAE). The simulation results show that the proposed controller ensures fast torque response and low torque ripple when compared to the PI controller, both implemented in the same DTC-SVM scheme / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica