Técnicas experimentais de identificação de sistemas de controle têm despertado interesse na indústria, devido a sua facilidade em se ajustar modelos matemáticos, facilitando a formulação e a resolução de problemas de controle de processos. É proposto o uso de uma técnica experimental de identificação de sistemas, utilizando a estrutura matemática linear ARX. Os parâmetros da estrutura matemática ARX são estimados por meio do algoritmo dos mínimos quadrados recursivo (RLS). A comunicação e a aquisição de dados de redes Fieldbus é feita através do padrão de comunicação OPC. / Experimental system identification techniques are considered interesting by industrial sector due to the simple approach to adjust mathematical models, making it easy the formulation and the solution of process control problems. In this work a computational tool is proposed, the Sintonizador, based on the experimental technic of System Identification, using the linear mathematical structure ARX (Auto-Regressive with eXogenous inputs). The ARX structure parameters are estimated by RLS (Recursive Least Square) algorithm. The data comunication and data aquisition of the fieldbus network has been done through of the OPC comunication standard.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiegoRCS.pdf: 1496847 bytes, checksum: 878c1e9b5f02010d7a253a52ac910a64 (MD5) Previous issue date: 2005-02-15 / Industrial automation networks is in focus and is gradually replacing older architectures of systems used in automation world. Among existing automation networks, most prominent standard is the Foundation Fieldbus (FF). This particular standard was chosen for the development of this work thanks to its complete application layer specification and its user interface, organized as function blocks and that allows interoperability among different vendors' devices. Nowadays, one of most seeked solutions on industrial automation are the indirect measurements, that consist in infering a value from measures of other sensors. This can be made through implementation of the so-called software sensors. One of the most used tools in this project and in sensor implementation are artificial neural networks. The absence of a standard solution to implement neural networks in FF environment makes impossible the development of a field-indirect-measurement project, besides other projects involving neural networks, unless a closed proprietary solution is used, which dos not guarantee interoperability among network devices, specially if those are from different vendors. In order to keep the interoperability, this work's goal is develop a solution that implements artificial neural networks in Foundation Fieldbus industrial network environment, based on standard function blocks. Along the work, some results of the solution's implementation are also presented / As redes para automa??o industrial v?m se destacando e substituindo aos poucos as arquiteturas mais antigas dos sistemas utilizados na ?rea de automa??o. Dentre as redes para automa??o industrial j? existentes, a que mais se destaca ? a Foundation Fieldbus (FF). Essa arquitetura foi escolhida para desenvolver o presente trabalho devido ? completa especifica??o da camada de aplica??o e, por causa da sua interface com o usu?rio, organizada em blocos, o que possibilita a interoperabilidade entre os dispositivos de fabricantes diferentes. Atualmente, uma das aplica??es mais procuradas na automa??o industrial ? a medi??o indireta, que consiste em inferir um valor a partir das medidas de outros sensores. Isso pode ser realizado atrav?s da implementa??o dos chamados software sensors, ou, sensores de software. Uma das ferramentas mais utilizadas no projeto e implementa??o dos sensores de software s?o as redes neurais artificiais. A falta de uma solu??o padr?o que implemente redes neurais no ambiente de redes FF impossibilita o desenvolvimento de um projeto de medi??o indireta para o campo, al?m de outros poss?veis projetos que envolvam redes neurais, a menos que se opte por uma solu??o propriet?ria, o que n?o garante manter a interoperabilidade entre os dispositivos da rede, principalmente se esses forem de fabricantes diferentes. Visando manter a interoperabilidade, este trabalho objetiva desenvolver uma solu??o para executar algoritmos de redes neurais artificiais no ambiente de redes para automa??o industrial Foundation Fieldbus baseada em blocos funcionais padr?es. Ao fim deste trabalho, encontram-se alguns resultados da implementa??o da solu??o aqui abordada

Técnicas experimentais de identificação de sistemas de controle têm despertado interesse na indústria, devido a sua facilidade em se ajustar modelos matemáticos, facilitando a formulação e a resolução de problemas de controle de processos. É proposto o uso de uma técnica experimental de identificação de sistemas, utilizando a estrutura matemática linear ARX. Os parâmetros da estrutura matemática ARX são estimados por meio do algoritmo dos mínimos quadrados recursivo (RLS). A comunicação e a aquisição de dados de redes Fieldbus é feita através do padrão de comunicação OPC. / Experimental system identification techniques are considered interesting by industrial sector due to the simple approach to adjust mathematical models, making it easy the formulation and the solution of process control problems. In this work a computational tool is proposed, the Sintonizador, based on the experimental technic of System Identification, using the linear mathematical structure ARX (Auto-Regressive with eXogenous inputs). The ARX structure parameters are estimated by RLS (Recursive Least Square) algorithm. The data comunication and data aquisition of the fieldbus network has been done through of the OPC comunication standard.

Ferramentas de simulação de barramentos de comunicação de chão de fábrica (fieldbuses) têm aplicação industrial durante a fase de projeto de malhas de controle, pois permitem a prévia avaliação do desempenho de tais malhas bem como o treinamento de operadores do sistema de controle. Este trabalho descreve uma ferramenta de simulação de fieldbus com foco na camada de aplicação de blocos funcionais Foundation Fieldbus que preenche os requisitos acima citados em uma plataforma única e autônoma em relação a fabricantes do sistema de controle e, para além disso, tem aplicação no ambiente industrial por usuários de fieldbus como uma ferramenta no desenvolvimento de blocos funcionais \"customizados\", bem como no ambiente acadêmico como ferramenta didática para ensino de sistemas de controle distribuídos. / Fieldbus simulation tools are used in the industry during the planning stages of control network implementations since they allow for a pre-evaluation of the network\'s performance as well as providing a training environment for the control systems operators. This thesis describes a fieldbus simulation tool focused on the Foundation Fieldbus functional blocks application layer that meets the requirements mentioned above within a single vendor independent platform. Additionally, the tool can be used by industrial fieldbus users developing custom functional blocks and, in an academic environment, as an application for teaching distributed control systems.

A crescente complexidade do controle dos processos industriais vem exigindo sistemas de controle cada vez mais precisos, confiáveis e versáteis. No sentido de atender a estas exigências, algoritmos diversos de controle e estimação, tais como: técnicas de controle adaptativas, preditivas, estimação paramétrica, filtros de Kalman, observação de estados, etc. têm sido desenvolvidas, simuladas e implementadas com relativa facilidade nos modernos sistemas digitais. Este trabalho propõe uma estratégia de controle em redes Fieldbus usando controle adaptativo por modelo de referência através de variáveis de estado, para resolver sistemas complexos. O algoritmo de controle proposto é composto por um observador de estados trabalhando em conjunto com um esquema de controle adaptativo por modelo de referência. As malhas de controle no Fieldbus consistem em um conjunto de blocos funcionais padrões existentes, conectados aos novos blocos funcionais propostos e desenvolvidos de acordo com as especificações da norma Fieldbus Foundation. Este algoritmo de controle realiza os cálculos de maneira distribuída entre os dispositivos da rede Fieldbus, implicando em várias vantagens, tais como: a) perda do supervisório não implica na perda do algoritmo de controle, b) menor tráfego de dados na rede, c) algoritmo de controle que não depende do tempo de processamento do computador. Os resultados dos testes obtidos são apresentados e demonstraram um alto grau de precisão, destacando-se a estabilidade e aplicabilidade do algoritmo proposto. / The rising complexity of the industrial control processes has been claiming more and more accurate, reliable and versatile control systems. Attempting to satisfy this demand, several control and estimation systems algorithms, such as adaptive and predictive techniques, parametric estimation, Kalman filtering, state observation, have been designed, simulated and implemented with relative easiness in the modern digital systems. This work proposes a new control strategy in Fieldbus networks, using adaptive control techniques through state variables, to solve complex systems. The proposed control algorithm is based on an states observer concurrently working with a reference model adaptive control scheme. The modified Fieldbus network consists of a set of standard function blocks, connected to the proposed new function blocks. These new function blocks comply with the specifications of the Fieldbus Foundation norm. This control algorithm accomplishes its calculation in a distributed way among the fieldbus devices. This operating feature results in some advantages, such as: any failure in the supervisory system does not imply in the loss of the control algorithm, b) a lower data transmission in the network, c) control algorithm that does not depend on the processing time of the computer. The obtained results corroborate with the expected advantages of the proposed algorithm, in terms of high degree of accuracy, stability and applicability.

Ferramentas de simulação de barramentos de comunicação de chão de fábrica (fieldbuses) têm aplicação industrial durante a fase de projeto de malhas de controle, pois permitem a prévia avaliação do desempenho de tais malhas bem como o treinamento de operadores do sistema de controle. Este trabalho descreve uma ferramenta de simulação de fieldbus com foco na camada de aplicação de blocos funcionais Foundation Fieldbus que preenche os requisitos acima citados em uma plataforma única e autônoma em relação a fabricantes do sistema de controle e, para além disso, tem aplicação no ambiente industrial por usuários de fieldbus como uma ferramenta no desenvolvimento de blocos funcionais \"customizados\", bem como no ambiente acadêmico como ferramenta didática para ensino de sistemas de controle distribuídos. / Fieldbus simulation tools are used in the industry during the planning stages of control network implementations since they allow for a pre-evaluation of the network\'s performance as well as providing a training environment for the control systems operators. This thesis describes a fieldbus simulation tool focused on the Foundation Fieldbus functional blocks application layer that meets the requirements mentioned above within a single vendor independent platform. Additionally, the tool can be used by industrial fieldbus users developing custom functional blocks and, in an academic environment, as an application for teaching distributed control systems.

A crescente complexidade do controle dos processos industriais vem exigindo sistemas de controle cada vez mais precisos, confiáveis e versáteis. No sentido de atender a estas exigências, algoritmos diversos de controle e estimação, tais como: técnicas de controle adaptativas, preditivas, estimação paramétrica, filtros de Kalman, observação de estados, etc. têm sido desenvolvidas, simuladas e implementadas com relativa facilidade nos modernos sistemas digitais. Este trabalho propõe uma estratégia de controle em redes Fieldbus usando controle adaptativo por modelo de referência através de variáveis de estado, para resolver sistemas complexos. O algoritmo de controle proposto é composto por um observador de estados trabalhando em conjunto com um esquema de controle adaptativo por modelo de referência. As malhas de controle no Fieldbus consistem em um conjunto de blocos funcionais padrões existentes, conectados aos novos blocos funcionais propostos e desenvolvidos de acordo com as especificações da norma Fieldbus Foundation. Este algoritmo de controle realiza os cálculos de maneira distribuída entre os dispositivos da rede Fieldbus, implicando em várias vantagens, tais como: a) perda do supervisório não implica na perda do algoritmo de controle, b) menor tráfego de dados na rede, c) algoritmo de controle que não depende do tempo de processamento do computador. Os resultados dos testes obtidos são apresentados e demonstraram um alto grau de precisão, destacando-se a estabilidade e aplicabilidade do algoritmo proposto. / The rising complexity of the industrial control processes has been claiming more and more accurate, reliable and versatile control systems. Attempting to satisfy this demand, several control and estimation systems algorithms, such as adaptive and predictive techniques, parametric estimation, Kalman filtering, state observation, have been designed, simulated and implemented with relative easiness in the modern digital systems. This work proposes a new control strategy in Fieldbus networks, using adaptive control techniques through state variables, to solve complex systems. The proposed control algorithm is based on an states observer concurrently working with a reference model adaptive control scheme. The modified Fieldbus network consists of a set of standard function blocks, connected to the proposed new function blocks. These new function blocks comply with the specifications of the Fieldbus Foundation norm. This control algorithm accomplishes its calculation in a distributed way among the fieldbus devices. This operating feature results in some advantages, such as: any failure in the supervisory system does not imply in the loss of the control algorithm, b) a lower data transmission in the network, c) control algorithm that does not depend on the processing time of the computer. The obtained results corroborate with the expected advantages of the proposed algorithm, in terms of high degree of accuracy, stability and applicability.