ADÃO, A. A. Controle PID e preditivo: aspectos teóricos e de implantação prática. 2011. 85 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-03-12T14:53:30Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_aaadao.pdf: 2439084 bytes, checksum: 395d539f6ea85cc18be20a49e4ab8654 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-03-12T14:54:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_aaadao.pdf: 2439084 bytes, checksum: 395d539f6ea85cc18be20a49e4ab8654 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-03-12T14:54:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_aaadao.pdf: 2439084 bytes, checksum: 395d539f6ea85cc18be20a49e4ab8654 (MD5) Previous issue date: 2011-09 / Nowadays, we observe the exponential increasing of demand for performance optimization in all areas of modern life. This search for better performances is also occurring in all industry sectors, either factory or energy activities. This best performances reflects an increase is all levels and achieve enormously the process control systems. With more strict performance requirement, technique formerly studied only in academic circle has been migrate for industry area, opening new horizons and establishing new concepts in general. It is not different with the process control systems, even in particular at the lowest level of implementation (factory’s floor) has been noted a constantly update. This paper is inserted into this last concept, in other words, into the project of loop control process at lowest level of the plant. Thus the aspect of tuning of conventional multivariable like PID (Proportional, Integral, Derivative) controllers (MIMO) and MIMO predictive controllers based on models like GPC (Generalized Predictive Control) type are studied aiming to the practical implementation. Several system control aspects, such as identification of process through parametric and nonparametric technical with different representations and aspects of decoupling between the process loop, as it is MIMO system, are also dealt, discussed and implemented. For that purpose, two plants were developed at IFPI’s NEE (Núcleo de Engenharia Elétrica) laboratory. The first platform consists of MIMO system of ventilation and heating; the second platform is a system of coupled double tanks. As a conclusion of the study of practical experiments conducted, can be established that the best control for a process depends on the application for which it is destined and for the proper functioning is necessary the theoretical and practical knowledge of the dynamic of the process. Thus an appropriated controller depends also on the use of a good identification technique. / Atualmente se observa o incremento exponencial das exigências pela otimização de desempenho em todos os setores da vida moderna. Esta busca por melhor desempenho também tem ocorrido em todos os setores da indústria, seja ela de atividade fabril ou de energia. Melhor desempenho no setor industrial se reflete em melhorias em todos os níveis e isto alcança de sobremaneira os sistemas de controle de processos. Com requisitos de desempenho mais rígido, técnicas antigamente estudadas somente em meio acadêmico tem migrado para a indústria abrindo novos horizontes e estabelecendo novos conceitos de uma forma geral. Com os sistemas de controle de processos não é diferente e em particular em seu mais baixo nível de implementação (chão de fábrica) tem se observado uma atualização constante. Esta dissertação está inserida neste último contexto ou seja no projeto das malhas de controle de um sistema de controle de processos. Desta forma aspectos de sintonia de controladores convencionais do tipo PID (Proporcional, Integral, Derivativo) multivariáveis (MIMO) e controladores MIMO preditivo baseado em modelos do tipo GPC (Generalized Predictive Control) são estudados visando a implementação prática. Vários aspectos do sistema de controle tais como a identificação do processo através de técnicas paramétricas e não paramétricas com diferentes representações e aspectos do desacoplamento entre as malhas do processo, por se tratar de sistemas MIMO, são também abordadas, discutidas e implementadas. Para este propósito duas plataformas de desenvolvimento foram desenvolvidas no laboratório do Núcleo de Engenharia Elétrica NEEL do IFPI. A primeira plataforma consiste em sistema MIMO de ventilação e aquecimento, a segunda plataforma um sistema de tanques duplo acoplados. Como conclusão do estudo dos experimentos práticos realizados pode-se estabelecer que o melhor controle para um processo depende da aplicação ao qual este é destinado e para o bom funcionamento é necessário o conhecimento teórico e prático da dinâmica do processo. Assim um bom controlador depende também do emprego de uma técnica de identificação adequada.

abstract: Potential-Induced Degradation (PID) is an extremely serious photovoltaic (PV) durability issue significantly observed in crystalline silicon PV modules due to its rapid power degradation, particularly when compared to other PV degradation modes. The focus of this dissertation is to understand PID mechanisms and to develop PID-free cells and modules. PID-affected modules have been claimed to be fully recovered by high temperature and reverse potential treatments. However, the results obtained in this work indicate that the near-full recovery of efficiency can be achieved only at high irradiance conditions, but the full recovery of efficiency at low irradiance levels, of shunt resistance, and of quantum efficiency (QE) at short wavelengths could not be achieved. The QE loss observed at short wavelengths was modeled by changing the front surface recombination velocity. The QE scaling error due to a measurement on a PID shunted cell was addressed by developing a very low input impedance accessory applicable to an existing QE system. The impacts of silicon nitride (SiNx) anti-reflection coating (ARC) refractive index (RI) and emitter sheet resistance on PID are presented. Low RI ARC cells (1.87) were observed to be PID-susceptible whereas high RI ARC cells (2.05) were determined to be PID-resistant using a method employing high dose corona charging followed by time-resolved measurement of surface voltage. It has been demonstrated that the PID could be prevented by deploying an emitter having a low sheet resistance (~ 60 /sq) even if a PID-susceptible ARC is used in a cell. Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) results suggest that a high phosphorous emitter layer hinders sodium transport, which is responsible for the PID. Cells can be screened for PID susceptibility by illuminated lock-in thermography (ILIT) during the cell fabrication process, and the sample structure for this can advantageously be simplified as long as the sample has the SiNx ARC and an aluminum back surface field. Finally, this dissertation presents a prospective method for eliminating or minimizing the PID issue either in the factory during manufacturing or in the field after system installation. The method uses commercially available, thin, and flexible Corning® Willow® Glass sheets or strips on the PV module glass superstrates, disrupting the current leakage path from the cells to the grounded frame. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2016

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoGFJ.pdf: 2262425 bytes, checksum: 03d70ce4ca2d284516ec0c9c15922fbf (MD5) Previous issue date: 2006-02-17 / The present work has as objective to present a method of project and implementation of controllers PID, based on industrial instrumentation. An automatic system of auto-tunning of controllers PID will be presented, for systems of first and second order. The software presented in this work is applied in controlled plants by PID controllers implemented in a CLP. Software is applied to make the auto-tunning of the parameters of controller PID of plants that need this tunning. Software presents two stages, the first one is the stage of identification of the system using the least square recursive algorithm and the second is the stage of project of the parameters of controller PID using the root locus algorithm. An important fact of this work is the use of industrial instrumentation for the accomplishment of the experiments. The experiments had been carried through in controlled real plants for controllers PID implemented in the CLP. Thus has not only one resulted obtained with theoreticians experiments made with computational programs, and yes resulted obtained of real systems. The experiments had shown good results gotten with developed software / O presente trabalho tem como objetivo apresentar um m?todo de projeto e implementa??o de controladores PID, baseado em instrumenta??o industrial. Ser? apresentado um sistema autom?tico de re-sintonia de controladores PID, para sistemas de primeira e segunda ordem. O software apresentado neste trabalho ? aplicado em plantas controladas por controladores PID implementados num CLP. O software ? aplicado para fazer a auto-sintonia dos par?metros do controlador PID de plantas que necessitem desta sintonia. O software apresenta duas etapas, a primeira ? a etapa de identifica??o do sistema utilizando o algoritmo dos m?nimos quadrados recursivos e a segunda ? a etapa de projeto dos par?metros do controlador PID utilizando o algoritmo do m?todo do lugar das ra?zes. Um fato importante deste trabalho ? a utiliza??o de instrumenta??o industrial para a realiza??o dos experimentos. Os experimentos foram realizados em plantas reais controladas por controladores PID implementados em um CLP. Assim n?o se tem apenas resultados te?ricos obtidos de experimentos feitos com programas computacionais, e sim resultados obtidos de sistemas reais. Os experimentos mostraram bons resultados obtidos com o software desenvolvido

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3579_DissertacaoMestradoRogerioPassosdoAmaralPereira.pdf: 2728299 bytes, checksum: e217da2fb3a0b348476ec45ba6e4908f (MD5) Previous issue date: 2011-11-21 / Este trabalho tem como objetivo implementar o controlador preditivo multivariável DMC numa planta real e compará-lo com o PID multimalha. A aplicação prática é feita na planta piloto do IFES/Serra, onde se realiza o controle da pressão e do nível através da velocidade da bomba e da abertura da válvula. A modelagem do processo, o cálculo da matriz de ganhos relativos para determinar o grau de acoplamento das malhas, e a sintonia dos controladores PID multimalha são apresentados. As pré-sintonias dos PIDs são sugeridas através do simulador que compara o desempenho de vários métodos de sintonia comumente encontrados na literatura. No DMC a pré-sintonia é sugerida através de um simulador baseado em algoritmo genético. Em ambos os casos a sintonia final é ajustada manualmente de forma a melhorar o desempenho das malhas. As respostas da planta ao degrau usando os controladores PID multimalha e DMC são comparados com e sem restrições na abertura da válvula e na velocidade da bomba. Uma interface didática, desenvolvida com o software LabVIEW, é usada para interagir com o MATLAB e o controlador CompactRIO, permitindo uso das funções de otimização do MATLAB na implementação do controlador DMC.

Orientadores: João Mauricio Rosario, Dider Dumur / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T00:08:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_JocarlyPatrociniode_D.pdf: 5502030 bytes, checksum: adfff0478b098b713073019c0ef61c28 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho, são apresentados estudos relativo ao controle de juntas robóticas utilizando técnicas de controle preditivo. O objetivo do estudo é a aplicação do controlador preditivo generalizado (GPC - do inglês Generalized Preditctive Controle) no controle de um grau de liberdade. Inicialmente, é estabelecido o problema do controle de um robô, destacando seu modelo cinemático e abordando também aspectos relativos ao modelo dinâmico. É discutido o uso de controladores clássicos do tipo PID, no controle de robôs. Na seqüência, é apresentado um estudo sobre a teoria de controladores preditivos, com ênfase no controlador GPC, apresentado na forma RST, e é abordado o problema de sua sintonia. A simulação é realizada utilizando um modelo que representa um grau de liberdade de um robô, cujos resultados são obtidos através de um programa desenvolvido sob a plataforma do MatlabTM . Para efeitos de comparação, também são apresentados resultados obtidos usando um controlador PID. A validação experimental foi realizada usando uma bancada experimental do Service Automatique da Supeléc (França). Finalizando, são apresentadas duas bancadas para validação experimental em juntas robóticas, discutindo-se suas características e o sistema de monitoramento e controle proposto / Abstract: This work presents studies about robotic joints control using a predictive control technique. The purpose of this study is the application of the generalized predictive controller (GPC) in the robot control. First, this problem is located, emphasizing its kinematics model and also approaching relative aspects to the dynamic model. The use of PID controllers in a robotics servo-system is discussed. After that, a study on the predictive controllers theory is presented, with emphasis in GPC controller, presented in RST form and the tuning problem is approached. The simulation is carried out using a model representing one degree of freedom of a robot, whose results are obtained through a program developed with the Matlab TM environment. The results obtained with the GPC controller are compared to those obtained using a PID controller. The experimental validation was carried out using an experimental device of the Service Automatique Supeléc (France). Finally, two devices for experimental validation in robotic joints are presented, showing its features and considering aspects of the control and monitoring system / Doutorado / Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Sistemas de levitação eletromagnética são de interesse quando se necessita de tecnologia envolvendo redução de atrito, atuação sem contato físico, máquinas rotativas e trens de alta velocidade. Devido à presença de não linearidades em sua dinâmica, pesquisadores têm dado atenção ao desenvolvimento de controladores mais sofisticados, com o objetivo de melhorar o desempenho desses sistemas. Controladores lineares apresentam limitações na faixa de operação da variável controlada e, geralmente apresentam baixa robustez quando aplicados em sistemas não lineares. O objetivo deste trabalho é desenvolver controladores não lineares com diferentes estruturas e analisá-los quando aplicados em um protótipo do sistema físico. Inicialmente, o sistema é modelado matematicamente através da abordagem fenomenológica. Em seguida, os parâmetros do modelo são identificados através de dados obtidos experimentalmente. Conhecendo bem a dinâmica do sistema através do modelo, são projetados três controladores de diferentes estruturas utilizando simulações computacionais. O primeiro é o PID clássico, controle linear amplamente utilizado em processos industriais. O segundo controlador é um PID com topologia não linear, denominado NPID. Este visa reduzir as limitações encontradas no PID linear, através de funções não lineares em seus termos. O último e mais complexo se trata do controle por modos deslizantes (SMC). Também com estrutura não linear, o SMC possui como característica intrínseca a robustez a variações da planta. Ao final, são realizadas simulações e os controladores avaliados são implementados de maneira digital em um hardware de controle e aplicados em uma planta piloto de levitação eletromagnética. Os resultados de desempenho obtidos permitem avaliar qual topologia de controlador melhor se enquadra diante dessa aplicação. / Electromagnetic levitation systems are of interest when it is necessary the use of technology involving reduction of friction, acting without physical contact, rotating machinery and high speed trains. Due to the nonlinear dynamics, researchers have paid attention to the development of more sophisticated controllers, in order to improve the performance of these systems. Linear controllers have limitations in the operating range of the controlled variable and generally have low robustness when applied to linear systems. The objective of this work is to develop nonlinear controllers with different structures and analyze them, when applied to a prototype of the physical system. Initially the system is modeled mathematically through the phenomenological approach. Then the model parameters are identified by experimentally obtained data. Knowing the dynamic of the system through the model, three different controllers are designed using computer simulations. The first is the classic PID, a linear control widely used in industrial processes. The second controller is a PID with nonlinear topology, called NPID. This controller is intended to reduce the limitations found in the linear PID through non linear functions on its terms. The last and most complex is the sliding mode control (SMC). Also a nonlinear structure, the SMC has the intrinsic characteristic of robustness to variations of the plant. In the end, the simulations are performed and the evaluated controllers are implemented in digital form in a hardware control and applied in a pilot plant of an electromagnetic levitation system. With the performance results it is possible to verify which controller topology best fits this application.

Orientador: Oseas Avilez Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, FAculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T09:05:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bordon_MarioEduardo_M.pdf: 5043116 bytes, checksum: 419de70c09b6e3d7148b16badfff0aed (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: o uso de controladores digitais tem se tornado cada vez mais abrangente em se tratando de controle de processos industriais. Neste trabalho apresenta-se um controlador PID digital simples, robusto, eficiente e que procura atender à faixa de controladores de uso geral. A partir dos estudos realizados chegou-se a um controlador baseado na arquitetura do microcontrolador 8051, com alto desempenho e processamento simplificado, comprovados através de testes práticos e simulados, utilizando- se simuladores analógicos e digitais de processos eletrônicos, envolvendo baixa e média potência. Uma das principais vantagens observadas neste controlador, é o tamanho reduzido do algorítmo de controle, conferindo ao mesmo características próprias, tais como: tempo de amostragem mínimo de 150 ~s e controle de processos com tempo de resposta igualou superior a 10 ms. o deslocamento automático da faixa de ajuste dos pa~âmetros do controlador em função do tempo de amostragem, é outra característica importante que dá a este controlador a flexibilidade necessária ao controle de processos industriais e de manufatura / Abstract: The use of digital controllers have become embraced when concerning about industrial processes controlo This work presents a simple, robust and efficient PID digital controller that looks for attending a general purpose controllers range. This controller is based on the 8051 micro controllers family's. Practical and simulated tests performed with analog and digital process simulators of low and medium power electronic systems, verify its high performance and simplified processing. One of main advantages observed in this controller is the algorithm small size, which has particular characteristics such as: minimum sampling time of 150 J1S and capability of controlling processes with response time of 10 ms, or higher. Another important feature is the automatic shifting of controller parameters adjusting range, which gives to this controller the necessary flexibility to industrial processes and manufacturing controlo / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

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Temperature control is widely sought after in regards to optical systems as their optical parameters often show dependence on temperature. Examples include diode lasers, multiplexing systems, optical amplifiers, and filters all of whom have a high sensitivity to temperature. This thesis presents a temperature controlled environment chamber actuated by a thermoelectric cooler. The design of which provides a simple, multi-applicable solution for temperature control in optical devices. The final device is comprised of three sub-areas of design. Each subsystem was custom built and applied in the final assembly -- including a digitally implemented signal generator, an error correction controller, and the environment chamber heat sink structure. The signal generator is used as input for a switched-mode based Peltier driver found commercially. A feedback error controller compensates the driver for temperature control. Both systems are implemented with microcontroller units. The environment chamber heat sink assembly is designed specifically to handle the thermal energy generated by the thermoelectric cooler. All of the systems were tested collectively for functionality. The input signal generator achieved its design goals and is capable of creating specific profiles in the temperature response. Error controller performance was reasonable in set-point tracking for continuous input signals. Step input responses are tuned for minimal settling time and overshoot. Temperature resolution in the thermistor response is around 0.1•C after digital filtering. The thermal design achieved its goal of operating in an ambient environment up to 54°C. Low temperature ambient environment operation has been confirmed to 8°C. / Master of Science

A hard chromium electroplating process is normally used for preventing mechanical and electrical parts such as roller, piston and mold from the harmful environments and giving the good physical properties on the surface such as increased wear resistance, increased hardness, low frictional coefficient as well as good aesthetic look on the surface of workpieces. The problem that often found in this process is the deflected workpieces after plating process due to the low plating performance during a plating period. These deflected workpieces are needed to replating it again. However, the replating method causes a large amount of resource consumptions and increases the production time. To handle this problem, the plating solution temperature is needed to maintain the plating solution temperature at a set point about 50 °C in order to improve the plating performance during the plating period and decrease the occurrence of the deflected workpieces. In this work, the mathematical models are developed to explain the dynamic behavior of the plating solution temperature during the plating time and validated with the real data from a plant. The conventional (PID) controller is applied to this process for the purpose of keeping the plating solution temperature at the set point throughout the plating time. The result demonstrates that the developed mathematical models can be used to explain the dynamic behavior of the plating solution temperature because it gives the good simulation of the plating solution temperature with a slightly different from the real data. Furthermore, the PID controller shows the high control performance for maintaining the plating solution temperature at the set point throughout the plating period with small overshoot at the beginning of every batch.