El objetivo principal de esta tesis es establecer un método para el modelamiento del proceso en un lazo cerrado de control PID (Controlador Proporcional integrativo y derivativo) y con este poder encontrar los parámetros óptimos usando sintonización basada en algoritmos genéticos. En primer lugar, se explica cuál es la problemática que actualmente se tiene en la industria para realizar la sintonización de los lazos de control PID y se detalla el estado del arte de la sintonización de los controladores PID. En segundo lugar, se evalúa cual es el método de identificación en lazo cerrado que mejor representa la respuesta real del proceso de inyección de agua cruda al cajón de alimentación de las bombas de ciclones. En tercer lugar, se realiza la sintonía basada en algoritmos genéticos con el modelo obtenido con la identificación y se evalúa cual es la función de aptitud más adecuada para poder encontrar los parámetros del controlador PID. Finalmente, se presenta los resultados de la sintonización del controlador PID obtenidos para el proceso de inyección de agua cruda al cajón de alimentación de las bombas de ciclones y el proceso de control de nivel de espuma de una celda de flotación Rougher.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-03T16:26:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ControladorFuzzyUso.pdf: 3558962 bytes, checksum: 28c1fbd867b18902f136c5e33092dd74 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-07T12:05:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ControladorFuzzyUso.pdf: 3558962 bytes, checksum: 28c1fbd867b18902f136c5e33092dd74 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-07T12:05:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ControladorFuzzyUso.pdf: 3558962 bytes, checksum: 28c1fbd867b18902f136c5e33092dd74 (MD5) Previous issue date: 2015-11-06 / Este trabalho propõe um controlador fuzzy aplicado a um conversor de frequência (CF) comercial para uso em sistemas fotovoltaicos de bombeamento (SFB) do tipo cone-xão direta. O sistema lógico fuzzy utilizado é embarcado em um dispositivo para progra-mação de controladores (DPC) ligado à entrada auxiliar do CF para o controle da veloci-dade de giro da motobomba de acordo com a potência disponibilizada pelo gerador fo-tovoltaico (GFV). Objetiva-se evitar comportamentos indesejados do nível de tensão no barramento c.c. do CF, bem como fazer com que o sistema opere na proximidade do seu ponto de maior eficiência. A metodologia de controle utilizada baseia-se na obtenção do comportamento dinâmico da irradiância à qual o SFB está submetido por meio de duas diferentes metodologias de sensoriamento de baixo custo, a saber: utilizando um resistor com resistência dependente da iluminação (Light Dependent Resistor – LDR) e utilizando um módulo de baixa potência como módulo sensor. Testes experimentais foram realiza-dos utilizando duas bancadas de ensaios de motobombas capaz de simular poços de várias alturas manométricas. Os resultados obtidos atestam a viabilidade de utilização do con-trolador fuzzy com ambas metodologias de sensoriamento. Utilizando o LDR foi possível garantir a disponibilidade do SFB, uma vez que se pôde suprimir os erros de subtensão indesejados, já com a metodologia utilizando o módulo sensor, além de garantir a dispo-nibilidade do sistema, obteve-se, também, rendimento satisfatório do conjunto CF mais motobomba, com uma eficiência média diária de aproximadamente 23%. / This work proposes a fuzzy controller applied to a commercial variable-speed drive (VSD) for use in direct-coupled photovoltaic pumping systems (PVPS). The fuzzy logic system used is embedded in a controlling programming device (CPD) connected to the auxiliary input of the VSD for controlling the pump's working speed according to the power provided by photovoltaic generator (PVG). The objective is to avoid unintended behaviors in the d.c. bus voltage level VSD and cause the system to operate near the point of maximum efficiency. The control methodology is based on achieving the dynamic be-havior of the irradiance with which the PVPS is subjected via two different methods of low cost sensing, namely: using a light-dependent resistor (LDR) and using a low power sensor module. Experimental tests were performed using two tests bench for motor pumps able to simulate several-head wells. The results confirm the feasibility of using fuzzy con-troller with both sensing methods. Using LDR it possible to ensure the availability of PVPS, since it could suppress the undesired undervoltage errors, as with the methodology using the sensor module, and ensure availability of the system was obtained also satisfac-tory yield assembly VSD + motor pump, with a daily average efficiency of approximately 23 %.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TiagoSB_DISSERT.pdf: 2511631 bytes, checksum: 6bc0111c2afb2c48acf040134ddb6f46 (MD5) Previous issue date: 2011-07-22 / From their early days, Electrical Submergible Pumping (ESP) units have excelled in lifting much greater liquid rates than most of the other types of artificial lift and developed by good performance in wells with high BSW, in onshore and offshore environments. For all artificial lift system, the lifetime and frequency of interventions are of paramount importance, given the high costs of rigs and equipment, plus the losses coming from a halt in production. In search of a better life of the system comes the need to work with the same efficiency and security within the limits of their equipment, this implies the need for periodic adjustments, monitoring and control. How is increasing the prospect of minimizing direct human actions, these adjustments should be made increasingly via automation. The automated system not only provides a longer life, but also greater control over the production of the well. The controller is the brain of most automation systems, it is inserted the logic and strategies in the work process in order to get you to work efficiently. So great is the importance of controlling for any automation system is expected that, with better understanding of ESP system and the development of research, many controllers will be proposed for this method of artificial lift. Once a controller is proposed, it must be tested and validated before they take it as efficient and functional. The use of a producing well or a test well could favor the completion of testing, but with the serious risk that flaws in the design of the controller were to cause damage to oil well equipment, many of them expensive. Given this reality, the main objective of the present work is to present an environment for evaluation of fuzzy controllers for wells equipped with ESP system, using a computer simulator representing a virtual oil well, a software design fuzzy controllers and a PLC. The use of the proposed environment will enable a reduction in time required for testing and adjustments to the controller and evaluated a rapid diagnosis of their efficiency and effectiveness. The control algorithms are implemented in both high-level language, through the controller design software, such as specific language for programming PLCs, Ladder Diagram language. / Desde a sua concep??o, as unidades de Bombeio Centr?fugo Submerso (BCS) destacaram- se pelas altas vaz?es desenvolvidas e pelo bom desempenho em po?os com alto BSW, tanto em ambientes onshore como offshore. Em qualquer sistema de eleva??o, sua vida ?til e a frequ?ncia das interven??es s?o de fundamental import?ncia, em virtude dos elevados custos das sondas e dos equipamentos, al?m dos prejuizos oriundos de uma parada na produ??o. Na busca por uma maior vida ?til do sistema, surge a necessidade de que o mesmo trabalhe com efici?ncia e dentro dos limites de seguran?a de seus equipamentos, isso implica na necessidade de peri?dicos ajustes, monitoramento e controle. Como ? crescente a perspectiva de se minimizar as a??es humanas diretas, esses ajustes dever?o ser feitos cada vez mais via automa??o. A automa??o do sistema n?o s? possibilita uma maior vida ?til, mas tamb?m um maior controle sobre a produ??o do po?o. O controlador ? o c?rebro da maioria dos sistemas de automa??o, concentrando l?gica e estrat?gias necess?rias a atua??o no processo de maneira a lev?-lo a trabalhar com efici?ncia. Tal ? a import?ncia do controle para qualquer sistema de automa??o que se espera que, com o desenvolver das pesquisas e melhor conhecimento do BCS, muitos controladores venham a ser propostos para este m?todo de eleva??o. Depois que um controlador ? proposto, o mesmo deve ser testado e validado antes de se tom?-lo como eficiente e funcional. O uso de um po?o produtor ou de um po?o de teste poderia viabilizar a realiza??o de testes, mas com o s?rio risco de que falhas no projeto do controlador viessem a ocasionar danos aos equipamentos do po?o, muitos deles de custo elevado. Diante dessa realidade, o objetivo deste trabalho ? apresentar um ambiente para avalia??o de controladores fuzzy para po?os equipados com o m?todo BCS, utilizando-se de um simulador computacional representando um po?o virtual, de um software de projeto de controladores fuzzy e de um CLP comercial. O uso do ambiente proposto possibilitar? uma redu??o no tempo requerido para a realiza??o dos testes e ajustes necess?rios ao controlador avaliado e um diagn?stico r?pido de sua efici?ncia e efic?cia. Os algoritmos de controle s?o implementados tanto em linguagem de alto n?vel, atrav?s do software de projeto de controladores, como em linguagem espec?fica para programa??o de CLPs, a linguagem de Diagramas Ladder.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Marcos_Carneiro2.pdf: 1611954 bytes, checksum: 3a2f117c1f5e722726a65bedea74ac76 (MD5) Previous issue date: 2009-05-29 / This research proposes the application of an artificial intelligence technique called genetic programming (GP) to make easier the programming of programmable logical devices (PLC) by the automatic generation of Ladder and Instruction List programs. The system data input can be done by not-specialized people using scenarios composed by time lines. These time lines demonstrate graphically the sequencing details of the PLC input and output permitting the programming of systems that uses memory like inter-locking contacts and the use of timers. Since GP is great dependent of its initial simulation parameters, thousand of simulations have been done to determine the better kind of configuration of cross-over and mutation / Essa pesquisa propõe a aplicação da técnica de inteligência artificial programação genética (PG) para facilitar o trabalho de programação de controladores lógico programáveis (CLP) através da geração automática de programas Ladder e Instruction List. A entrada de dados do sistema de automação é feita de forma leiga a partir de cenários compostos por linhas do tempo. Essas linhas do tempo demonstram graficamente os detalhes do seqüenciamento dos acionamentos das entradas e saídas do CLP permitindo a programação de sistemas que utilizam memória como os inter-travamentos e o uso de temporizadores. Como a PG é altamente dependente dos parâmetros iniciais de simulação, foram feitas milhares de simulações para determinação das melhores formas de configuração dos parâmetros de reprodução por cross-over (cruzamento) e mutação

A aplicação de técnicas de Inteligência artificial em sistemas elétricos de potência permite a resolução de problemas onde soluções tradicionais não mostram bons resultados. Por exemplo, após a ocorrência de uma falta, um sistema automatizado toma todas as medidas necessárias para proteger o sistema e assumir um estado seguro de operação. Nessa ocasião, cabe aos operadores verificar todas as mensagens e dados disponíveis, selecionando aquelas relevantes, para então chegar a uma conclusão sobre o evento ocorrido. Apenas após esse diagnóstico, com base em seu conhecimento, o operador pode ordenar o restabelecimento do sistema ou sua manobra para outro estado. Esse processo é lento e passível de falhas, pois as informações são usualmente conflitantes e confusas, devido à avalanche de eventos, alarmes e alertas decorrentes. Diante desta dificuldade, é interessante dispor de uma ferramenta automática de diagnóstico e apoio na tomada de decisão que torne essa tarefa mais ágil e com menores riscos. Este trabalho aborda a integração e a interoperabilidade de equipamentos de uma subestação elétrica em conformidade com a norma IEC 61850, e a utilização de sistemas inteligentes com lógica Fuzzy executados em um controlador programável moderno. O sistema proposto faz uso de recursos de comunicação da IEC 61850, com mensagens prioritárias padrão GOOSE incluindo valores analógicos de corrente de falta, além de mensagens no padrão TCP/IP MMS. Essas informações, alarmes e eventos, são processadas de forma automática por um motor Fuzzy que permite aproximar a decisão computacional à decisão humana, incluindo zonas de incerteza e lógica ponderada, permitindo respostas mais abstratas do que algo puramente binário. O sistema proposto foi submetido a um grande número de eventos com um simulador em tempo real, com equipamentos reais, tais como IEDs e um controlador programável de alto desempenho. Além disso o sistema usou um esquema de comunicação inovador para o módulo do processador de dados em tempo real (RTDP), inteiramente baseado nos protocolos da IEC 61850. / The application of artificial intelligence techniques in electric power systems allows solving problems where traditional solutions do not show good results. For example, in electric power systems, after the occurence of a fault, an automated system takes all necessary measures to protect the system and assume a safe state of operation. On this occasion, it is for operators to review all messages and data available, selecting those relevant to then come to a conclusion about the event that occurred. Only after this diagnosis, based on his knowledge the operator may order the restoration of the system or their operation to another state. This process is therefore slow and subject to failure, because the information is usually conflicting and confusing because of the avalanche of events, alarms and warnings arising. Faced with this difficulty, it is interesting to have an automatic diagnostic tool and support in decision making that makes this task quicker and with less risk. This paper addresses the integration and interoperability of an electrical substation equipment in accordance with IEC 61850, and the use of intelligent systems Fuzzy logic running on a modern programmable controller. The proposed system makes use of the IEC 61850 communication resources with priority GOOSE messages including standard analog values of fault current, as well as messages on standard TCP / IP MMS. This information, alarms and events, are processed automatically by a fuzzy engine that allows the computational approach to human decision making, including areas of uncertainty and weighted logic, allowing more abstract answers than purely binary. The proposed system has undergone a large number of events with a simulator in real time with actual equipment such as a programmable controller IEDs and high performance. In addition the system used an innovative communication scheme for the module\'s real-time data processor ( RTDP ), based entirely on the IEC 61850 standard protocols such as MMS and GOOSE messages.

Nos sistemas produtivos contemporâneos, vários processos são executados simultaneamente por meio de um conjunto finito de recursos, que são fortemente compartilhados. No chão de fábrica desses sistemas produtivos, ocorrem também eventos não programados como a quebra de máquina, isto é, indisponibilidade imprevista de recursos que pode dar origem a muitos problemas como o travamento (deadlock) dos processos. Existem várias abordagens para resolver o problema, mas, em geral, elas envolvem o suporte de um sistema computacional especifico para a realocação de recursos. Por outro lado, na prática, os sistemas produtivos já possuem uma arquitetura física de controle dos processos estabelecida por normas internacionalmente aceitas, ou seja, a IEC 61131 e a IEC 61499, que prescrevem as diretrizes para o desenvolvimento de soluções de controle baseadas em CLPs. Nesse contexto, é necessário rever o problema de realocação de recursos para se adequar essa realidade à existência de uma arquitetura baseada em controladores programáveis que compõem o sistema de controle de processos desses sistemas produtivos. No presente trabalho, parte-se de requisitos de uma arquitetura física de controle de sistemas produtivos segundo as normas IEC 61131 e IEC 61499 para implementar uma solução de controle de processos que envolve recursos de uma nova natureza, ou seja, que possuem flexibilidade funcional, não prevista nas correspondentes normas. Além disso, desenvolve-se uma nova arquitetura de controle para realocação de recursos que; mediante a indisponibilidade imprevista de recursos como, por exemplo, a quebra de máquinas; considera a flexibilidade funcional das MFMs (Máquinas-Ferramenta Multifuncionais) como uma característica de seu comportamento a ser explorada em tempo real. Nesse contexto, a arquitetura proposta possui três módulos básicos: Controle de Processo (CP), que é responsável pela execução da sequência de atividades de cada processo, Designação de Funcionalidade (DF), que é responsável pela integração e organização de todas as sequências de funcionalidades dos processos, e Designação de Recurso (DR), que é responsável pela alocação/realocação de recursos, incluindo as MFMs. O trabalho define, também, um método para a implementação dos módulos que constituem o novo sistema de controle de alocação de recursos em sistemas produtivos. / In contemporary productive systems, several processes are executed simultaneously through a finite set of resources, which are shared intensively. On the shop floor of these productive systems, unscheduled events also occur, such as machine breakdowns. In other words, unexpected unavailability of resources may give rise to many problems, such as the deadlocking of processes. Several approaches exist to solve this problem, but in general they involve the support of a specific computer system to resolve the reallocation of resources. In practice, however, the productive systems already have a physical architecture for procedural control established by internationally accepted standards, i.e. IEC 61131 and IEC 61499, which prescribe guidelines for the development of control solutions. In this context, the reallocation of resources problem should be reviewed to suit this reality where there exist an architecture based on programmable controllers that make up the process control system of these productive systems. This work starts with the requirements of a physical architecture for the control of productive systems according to the IEC 61131 and IEC 61499 standards to implement a process control solution that involves resources of a new nature. In other words, resources that have a functional flexibility not provided for in the corresponding standards. In this work, a new control architecture was developed for the reallocation of resources that become unavailable because of such events as the breakdown of machinery. This architecture considers the functional flexibility of MMTs (Multifunction Machine Tools) as a characteristic of their behavior to be exploited in real time. In this context, the proposed architecture has three basic modules: Process Control (PC), which is responsible for the execution of the sequence of activities of each process; Functionality Designation (FD), which is responsible for the integration and organization of all functionality sequences of the processes; and Resource Designation (RD), which is responsible for the allocation/reallocation of resources, including the MMTs. This work also defines a method to implement the modules that make up the new resource allocation control system in production systems.

A utilização de controladores preditivos já está de certa forma consolidada na indústria de processos, porém é aplicada, geralmente, a plantas cuja dinâmica é lenta e estável em malha aberta. A proposta deste trabalho é implementar um algoritmo que realize o controle preditivo de um sistema não-linear, instável em malha aberta e com dinâmica relativamente rápida, e que possua técnicas para correção de erro em regime, rejeição de perturbações, tratamento de restrições de entrada e saída, e seguimento de referência. Como sistema-exemplo, empregou-se um processo de levitação magnética construído pela Feedback Instruments. Para possibilitar a utilização de técnicas bem estabelecidas de controle preditivo baseadas em modelos lineares, a estratégia adotada usa versões linearizadas do modelo do levitador. A linearização é refeita a cada período de amostragem, de forma a manter o mais próximo possível o comportamento da planta e do modelo. O algoritmo de controle foi executado no computador mestre de uma topologia mestre-escravo implementada com a ferramenta xPC Target do aplicativo Matlab. Os computadores se comunicam através da interface serial RS-232, e é no computador escrvo, que é inicializado com o kernel xPC Target, que está instalada uma placa de conversão analógica-digital a qual realiza a interface entre o algoritmo e o sistema físico. As simulações computacionais são resolvidas utilizando-se um algoritmo de programação quadrática, acionado pelo comando "quadprog" do matlab. Os teste experimentais também são resolvidos através de uma lei de controle obtida a partir dos conceitos de controle preditivo, porém não levam em consideração as restrições do sistema físico, ou seja as simulações levam em consideração o tratamento de restrições, porém no caso experimental a lei de controle é obtida a partir do caso irrestrito. Ao longo do trabalho são observados, analisados e discutidos resultados obtidos inicialmente por meio de simulação computacional, em seguida através da utilização de um computador analógico e por fim através da implementação do controle junto ao sistema físico. Em todos os casos foi possível não só estabilizar a saída do sistema, como também fazê-la seguir uma determinada trajetória de referência.

O trabalho consiste na implementação e na análise da lei de controle TECS (Total Energy Control System) em sistemas de automanete. Objetivando-se estabelecer uma comparação de desempenho, foram implementados, ainda, mais dois tipos de controladores (de velocidade e de ângulo de trajetória) baseados em leis de controle convencionais. Os modelos não-linear e linear e as topologias de controle utilizadas foram desenvolvidas através do software MatLab/Simulink (versão R13). Os ganhos dos controladores foram encontrados por meio de algoritmos de otimização, baseados nos índices de desempenho comumente utilizados na indústria aeronáutica. Visando-se a praticidade no manuseio dos modelos aeronáuticos em estudo, foi desenvolvida também uma ferramenta de interface com o usuário, capaz de demonstrar o comportamento dos modelos longitudinais de duas aeronaves conhecidas no mercado, em três pontos distintos do envelope de vôo.

This work presents the application of the Linear Quadratic Tracker (LQT) for the automatic landing system of passenger transport airplanes. The design method to achieve an autoland flare law with improved performance and disturbance rejection is described. With this method the design is direct and more formal thus avoiding the somewhat time consuming and more ad-hoc design iterations currently practice in industry. Although the design technique has been used for a autoland system, the approach is general enough to be used in other control applications. The structure of a traditional flare controller used for transport airplane and the LQT flare controller are presented. The performance of the flare control law designed based on LQT is compared against the performance of a traditional flare control law. Simulation time histories and Monte Carlo simulation results are presented. The time histories simulations cover the nominal and the most adverse conditions anticipated during the operation of the autoland system. The results show that the LQT law provides a more accurate path control and better disturbance rejection. The Monte Carlo simulation was made according to the certification requirements of an autoland system. The results show that the LQT controller provides reduced touchdown dispersion for the sink rate and distance at touchdown. The automatic landing system using LQT complies easily with the certification requirements, whereas the traditional system based on the classical design of autopilot inner loop/outer loop meets the certification requirements with smaller margins.

A Área de Controle Terminal de São Paulo (TMA-SP) tem papel fundamental no desempenho operacional do espaço aéreo brasileiro, além de ser o espaço aéreo controlado acima dos aeroportos Internacional de Viracopos/Campinas, Internacional de São Paulo/Guarulhos e de Congonhas/São Paulo. Todas as aeronaves que se aproximam ou decolam destes aeroportos são, obrigatoriamente, controladas pelo órgão responsável por esta área, o Controle de Aproximação de São Paulo (APP-SP), gerando uma carga de trabalho para os controladores de tráfego aéreo. Estes profissionais têm a função de coordenar o fluxo de aeronaves, conseqüentemente acompanhar a evolução do tráfego a todo instante e coordenar com outros setores dentro de seu próprio órgão de controle ou com outros órgãos criando um sistema. Devido às dimensões e a grande quantidade de tráfegos, a TMA-SP é dividida em setores com características e finalidades específicas. Os objetivos deste trabalho são: 1) propor um modelo de cálculo de carga de trabalho do controlador de tráfego aéreo; 2) apresentar os resultados de sua aplicação para o APP-SP; e 3) apresentar índices de complexidade de cada setor da TMA-SP, relacionando-os às cargas de trabalho do controlador de tráfego aéreo. Para isso será utilizada ferramenta de simulação computacional RAMS PLUS. Após ser encontrada a carga de trabalho do controlador em cada setor do APP-SP, foi possível definir a sua capacidade máxima em tráfegos por hora e em tráfegos que poderão ser controlados simultaneamente. Embora os tempos das tarefas dos controladores utilizados na simulação tenham sido os mesmos em todos os setores da TMA-SP, os resultados obtidos de máxima carga de trabalho e capacidade foram diferentes entre si, devido às diferentes características e índices de complexidade de cada setor da TMA-SP. Estes índices foram obtidos na simulação e apresentam os níveis de dificuldade que o controlador de tráfego aéreo encontrou em determinados momentos da operação, podendo significar a necessidade de: reestruturação do espaço aéreo, mudança de procedimentos de chegada e saída e melhoria nas coordenações entre os órgãos de controle para definição de sequenciamento entre os tráfegos que chegam.(O uso do RAMS PLUS and ATM Analyser neste estudo está de acordo com os Termos de Licença Acadêmica concedido ao ITA pela ISA Software Ltda).