Submitted by JOÃO RICARDO LHULLIER LUGÃO null (joaolhullier@gmail.com) on 2016-03-15T16:09:46Z No. of bitstreams: 1 Lugao_mestrado_final.pdf: 1607482 bytes, checksum: 491a719f2f4f3a0afea89af732d1753c (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-03-15T18:11:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lugao_jrl_me_ilha.pdf: 1607482 bytes, checksum: 491a719f2f4f3a0afea89af732d1753c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-15T18:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lugao_jrl_me_ilha.pdf: 1607482 bytes, checksum: 491a719f2f4f3a0afea89af732d1753c (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sistemas de controle de temperatura são necessários em diversos setores da indústria e pesquisa científica. Neste trabalho propõe-se um sistema de controle de temperatura para líquidos, que será utilizado em uma célula de medição de propriedades de líquidos por ultrassom. O sistema de controle tem como requisito atingir uma variação máxima de 0,01 ◦C em regime permanente. Os atuadores térmicos empregados são células de efeito Peltier e utilizam-se circuitos de potência do tipo ponte H para injetar ou retirar calor do objeto de interesse. São utilizados sensores de temperatura do tipo resistivos (RTDs), que são lineares e muito utilizados na indústria como referência para medição de temperatura. É utilizado um controlador proporcional, integral e derivativo (PID) digital, sintonizado a partir de um experimento em que o sistema é realimentado através de um controlador do tipo relé. A partir dos resultados desse experimento utilizam-se métodos diretos, como o de Ziegler-Nichols, para a sintonização dos coeficientes. Em seguida um ajuste fino é feito a partir dos coeficientes gerados por esses métodos. Um controlador PID capaz de atingir as meta de variação máxima de 0,01 ◦C é implementado. Com essa baixa oscilação no regime permanente concluiu-se que é possível realizar medidas de velocidade de fase de ondas de ultrassom propagando-se em água destilada com variação máxima de 0,05 m/s em torno do valor médio. / Temperature control systems are required in several industry and scientific research areas. This work proposes a liquid temperature control system applied to an ultrasonic mea- surement cell for liquids. The control system requires a maximum steady state deviation of 0,01 ◦ C. Thermoelectric coolers (TEC) work as thermal actuators with H bridge power circuits to pump heat to or from the object of interest. Resistive temperature detectors (RTD) are used in this work, which are linear and widely used in the industry as temperature measurement reference. A proportional, integral and derivative (PID) digital controller is tuned using relay feedback identification with direct tuning methods, such as Ziegler-Nichols’. To improve the results a fine tuning is implemented from the parameters estimated by the direct methods. A PID controller capable of achieving the 0,01◦ C maximum variation goal is implemented. With this low steady-state oscilation it is possible to measure phase velocity of ultrassound waves in distilled water with maximum variation of 0,05 m/s around the mean value.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_DENIS FABRICIO SOUSA DE SA.pdf: 2409581 bytes, checksum: 4de5274676a1f75ffe2a1f6b46b1388c (MD5) Previous issue date: 2015-04-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The representation of dynamic systems or plants via mathematical models occupies an important position in control system design that allow the performance evaluation of the controller during his development stage. These models are also used as an alternative to solve the problem of the hardness or impracticability to install sensors that measure the controlled variables, the dynamic systems representations enable non-invasive measurement of these variables. As consequence the designer has an alternative way to perform adaptive and optimal sensorless control for a given process. In this dissertation is presented a proposal for control systems schemas and algorithms, based on recurrent neural networks (ANN) and Box-Jenkins models, that are dedicated to sensorless or indirect control of dynamic systems. The proposed models and algorithms are associated with the systems identification and recurrent ANN approaches. The algorithms developed for the AAN training are Backpropagation Accelerated and RLS types that are compared with classical methods and strategies to obtain it online parameters of indirect control of system for a thermal plant, where the actuator is Peltier cell. The performance the parametric models of the plant and adaptive PID digital controllers and linear quadratic regulator (DLQR) that are the main elements of the sensorless temperature control system, are evaluated by means of hybrid simulations, where the algorithms implemented in micro controllers and the plant represented by mathematical models. The performance results of the proposed sensorless control algorithms are promissory, not only, in terms of the control system performance, but also due to the reexibility to deploy it in other dynamic systems. / A representação de sistemas dinâmicos ou plantas por meio modelos matemáticos ocupa uma posição relevante no projeto de sistemas de controle, permitindo que o projetista avalie o desempenho dos controladores durante a fase de desenvolvimento do projeto. Estes modelos também são utilizados para resolver o problema da dificuldade ou impossibilidade da inserção de sensores em plantas para medição de variáveis controladas, onde os modelos viabilizam a mediação não invasiva destas variáveis, fornecendo uma alternativa para realização do controle indireto adaptativo e ótimo de um dado processo. Nesta dissertação apresenta-se o desenvolvimento de modelos propostos baseados em redes neurais artificiais recorrentes para o controle sensorless ou indireto da planta. Os modelos propostos estão associados com as abordagens de Identificação de Sistemas e de RNA's recorrentes. OS algoritmos desenvolvidos para o treinamento das RNAs são do tipo Backpropagation acelerado e RLS, que são comparados com estratégias e métodos clássicos, para obtenção online dos parâmetros do sistema de controle indireto de uma planta térmica, tendo como atuador uma célula Peltier. Para uns de avaliação de desempenho do sistema de controle indireto da planta, os modelos paramétricos e controladores digitais adaptativos do tipo PID e regulador linear quadrático (DLQR) são avaliados por meio de simulações híbridas, sendo os algoritmos dos controladores implementados em microcontroladores e a planta representada por modelos matemáticos. Os resultados apresentados são promissores, não são sentido do desempenho do sistema de controle, mas também nos custos reduzidos para seu desenvolvimento, operação e flexibilidade de aplicação em outros sistemas dinâmicos.