Tese (Doutorado) - Universidad de Sevilla, Escuela Superior de Ingenieros. / Made available in DSpace on 2012-10-18T23:38:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:03:54Z : No. of bitstreams: 1 138350.pdf: 15645593 bytes, checksum: 891e24c8d67ce5211d0df4171f41cb48 (MD5)

O comportamento dinâmico de um sistema é tradicionalmente descrito por um modelo, em geral associado a um conjunto de equações diferenciais ou de equações de diferenças, onde as variáveis representam grandezas físicas. Sistemas complexos, principalmente na indústria de processos, incorporam elementos com comportamento dinâmico lógico, tais como atuadores e sensores ON-OFF (estados aberto/fechado) ou proposições lógicas (estados verdadeiro/falso). Estes sistemas são denominados “Sistemas Híbridos”, “Sistemas Mistos Lógicos-dinâmicos” ou, simplesmente, “Sistemas Mistos”. Neste trabalho, são apresentadas técnicas que, associando variáveis lógicas a estes elementos, e mediante a incorporação de restrições sobre as variáveis, permitem obter um modelo matemático do sistema misto. Neste caso, técnicas clássicas de controle não permitem a incorporação destas novas variáves e restrições. Como opção de controle de sistemas mistos, é então proposta e estudada uma técnica de controle preditivo baseado em modelo. São apresentados tanto a formulação teórica do problema de controle, quanto exemplos e simulações bem como um estudo de caso de sua aplicação sobre um sistema de equalização de uma planta de tratamento de efluentes.

ALBUQUERQUE, A. A. M. de. Sistema de controle de uma incubadora neonatal segundo a norma NBR IEC 60.601-2/19: aspectos de avaliação, identificação dinâmica e novas propostas. 2012. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-07T13:29:31Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_aamalbuquerque.pdf: 1449332 bytes, checksum: c633385a51d292f44cfcd06d6b3ab74a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-07T17:28:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_aamalbuquerque.pdf: 1449332 bytes, checksum: c633385a51d292f44cfcd06d6b3ab74a (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-07T17:28:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_aamalbuquerque.pdf: 1449332 bytes, checksum: c633385a51d292f44cfcd06d6b3ab74a (MD5) Previous issue date: 2012-10-17 / In this work was built a system of hardware and software engaged in a commercial incubator turning it into a platform to study the process of humidity and temperature characteristic of this system. Using the software on a computer can make measurements of controlled variables and modify the values of the manipulated variables, in this case the resistor heating the air in the temperature’s system and the heating resistor of the water in the humidity’s system. Process models were identified and a predictive controller type GPC is designed to meet the criteria defined in the standard NBR IEC 60601-2/19. To verify compliance with the criteria by the controller was built a system of hardware and software to perform some of the tests required by the standard. The performance of the controller was designed compared to the controller pre-existing commercial incubator. It was verified that the controller designed could meet the criteria of the standard more efficiently than the already pre existing business in the incubator. / Neste trabalho foi construido um sistema de hardware e software acoplado em uma incubadora comercial transformando-a em uma plataforma de estudo sobre o processo de umidade e temperatura caracteristico deste sistema. Atraves do software em um computador e possivel fazer medicoes das variaveis controladas e modificar os valores das variáveis manipuladas, neste caso, o resistor de aquecimento do ar, no sistema de temperatura, e o resistor de aquecimento da agua no sistema de umidade. Foram identificados modelos do processo e um controlador preditivo do tipo GPC foi projetado para atender os criterios definidos na norma NBR IEC 60601-2/19. Para verificar o cumprimento destes critérios pelo controlador foi construido um sistema de hardware e software para realizar alguns dos ensaios previstos pela norma, criando um sistema de avaliacao de desempenho do comportamento das grandezas de temperatura e umidade relativa do ar no interior de incubadoras neonatais conforme a norma. O desempenho do controlador projetado foi comparado com o controlador pre existente da incubadora comercial. Foi verificado que o controlador projetado conseguiu atender os critérios da norma com sobre-sinal e erro de regime menores que os obtidos pelo controlador ja pre-existente na incubadora comercial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:06:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346007.pdf: 3784281 bytes, checksum: 5b33ee7b8b1094e78fd8e0f42ea1410a (MD5) Previous issue date: 2016 / Neste trabalho são abordados estudos de controle preditivo linear e não linear. Grande parte dos processos existentes na indústrias de petróleo e gás utilizam controladores preditivos. A crescente utilização dessas estratégias pode ser atribuída ao fato de elas facilitarem a declaração de problemas de controle relativamente complexos, como os casos de controle de processos multivariáveis, processos integradores, processos instáveis, processos não lineares e processos com atraso de transporte. A abordagem destes estudos é muito interessante para aplicações industriais em geral, onde a maioria dos processos dinâmicos exibem relações não lineares entre variáveis controladas e manipuladas. Dependendo da aplicação, o algoritmo MPC é muitas vezes escolhido entre um tipo linear ou não linear. Entre as famílias dos MPC lineares e não lineares escolhidos neste trabalho se tem o algoritmo DMC-Recursivo, e o MPC Prático para sistemas não lineares PNMPC, que tem apresentando bons resultados tanto no entorno acadêmico quanto no entorno industrial.O presente trabalho encontra-se dividido em duas partes. Na primeira parte são apresentadas diversos métodos de implementação para o algoritmo PNMPC, com o objetivo principal de medir o tempo de execução dos algoritmos implementados para um estudo de caso. Esta análise mostra que o algoritmo PNMPC pode ser adequadamente aplicado para tratar as não-linearidades em diferentes níveis. O desempenho e o custo computacional de seis implementações diferentes para este controlador são exibidos. Os ensaios de simulação da estratégia de controle em malha fechada de cada um dos controladores são comparados e analisados pela resposta do sistema, o tempo de execução do algoritmo e pelo índice de desempenho obtido pelos mesmos, sob perturbações externas e incertezas paramétricas. Na segunda parte,i apresenta-se uma abordagem que é orientada ao controle de plantas monovariáveis e multivariáveis, com múltiplas incertezas no modelo incluindo: no ganho, nas constantes de tempo e nos atrasos de transporte, que representam todos os casos possíveis presentes nos processos industriais. Neste caso, é implementado o algoritmo MPC com passo de estabilidade, no qual a ação de controle é calculada em duas etapas, garantindo a estabilidade da planta devido à robustez do controlador, provocando uma melhoria na velocidade da rejeição das perturbações não modeladas. Os ensaios de simulação são comparados com o controlador DMC-Recursivo aplicando a filtragem no erro de predição.<br> / Abstract : Techniques of linear and non-linear predictive control are approached in this document. Much of the existing processes in the oil and gas industries use predictive controllers. The increasing use of these strategies can be attributed to the fact that they facilitate the declaration of relatively complex control problems, such as cases like multivariable processes control, integrative processes, unstable processes, non -linear processes and processes with time delays. The approaches of these techniques are very interesting for industrial applications in general because the process in the industry has a non-linear dynamic between the controlled and the manipulated variables. Depending on the application, the MPC algorithm is often chosen from a linear or non-linear type. Among linear and non-linear MPC families chosen in this document has the Recursive DMC algorithm and Practical Non-linear MPC (PNMPC), which has shown good results in the academic and in the industrial environment.This document is divided into two parts. In the first part, several PNMPC algorithm implementation methods are presented, with the main objective of measuring the execution time of each algorithm implemented in a case study. This review shows that the PNMPC algorithm can be applied to treat different levels of nonlinearities. The performance and computational cost of six different implementations for this controller are shown. Simulation tests in the closed-loop control strategy with each controller are compared and analyzed by the system response, the execution time of the algorithm and by the performance index obtained by them under external disturbances and parametric uncertainties. The second part presents an approach that is oriented to the control of mono variables and multivariables plants with multiple uncertainties in the model, including: gains, time constants and time delays, which represent all possible cases in industrial processes. The implemented MPC algorithm with stability step, in which the control action is calculated in two steps guaranteeing the stability of the plant due to the robustness of the controller inducing an improvement in the speed of the rejection of the disturbances not modeled. Simulation tests are compared with the Recursive DMC controller applying the filtering in the prediction error.

O comportamento dinâmico de um sistema é tradicionalmente descrito por um modelo, em geral associado a um conjunto de equações diferenciais ou de equações de diferenças, onde as variáveis representam grandezas físicas. Sistemas complexos, principalmente na indústria de processos, incorporam elementos com comportamento dinâmico lógico, tais como atuadores e sensores ON-OFF (estados aberto/fechado) ou proposições lógicas (estados verdadeiro/falso). Estes sistemas são denominados “Sistemas Híbridos”, “Sistemas Mistos Lógicos-dinâmicos” ou, simplesmente, “Sistemas Mistos”. Neste trabalho, são apresentadas técnicas que, associando variáveis lógicas a estes elementos, e mediante a incorporação de restrições sobre as variáveis, permitem obter um modelo matemático do sistema misto. Neste caso, técnicas clássicas de controle não permitem a incorporação destas novas variáves e restrições. Como opção de controle de sistemas mistos, é então proposta e estudada uma técnica de controle preditivo baseado em modelo. São apresentados tanto a formulação teórica do problema de controle, quanto exemplos e simulações bem como um estudo de caso de sua aplicação sobre um sistema de equalização de uma planta de tratamento de efluentes.

O comportamento dinâmico de um sistema é tradicionalmente descrito por um modelo, em geral associado a um conjunto de equações diferenciais ou de equações de diferenças, onde as variáveis representam grandezas físicas. Sistemas complexos, principalmente na indústria de processos, incorporam elementos com comportamento dinâmico lógico, tais como atuadores e sensores ON-OFF (estados aberto/fechado) ou proposições lógicas (estados verdadeiro/falso). Estes sistemas são denominados “Sistemas Híbridos”, “Sistemas Mistos Lógicos-dinâmicos” ou, simplesmente, “Sistemas Mistos”. Neste trabalho, são apresentadas técnicas que, associando variáveis lógicas a estes elementos, e mediante a incorporação de restrições sobre as variáveis, permitem obter um modelo matemático do sistema misto. Neste caso, técnicas clássicas de controle não permitem a incorporação destas novas variáves e restrições. Como opção de controle de sistemas mistos, é então proposta e estudada uma técnica de controle preditivo baseado em modelo. São apresentados tanto a formulação teórica do problema de controle, quanto exemplos e simulações bem como um estudo de caso de sua aplicação sobre um sistema de equalização de uma planta de tratamento de efluentes.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:01:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3871_TeseDoutoradoGustavoMaiadeAlmeida.pdf: 3148356 bytes, checksum: 8564ce25b35db9a0897c68ecd877f392 (MD5) Previous issue date: 2011-03-04 / O Algoritmo de Controle Preditivo Generalizado (GPC) é um método de projeto poderoso de controle amplamente aplicado em processos industriais. Entretanto, não há nenhuma maneira analítica de se ajustar os parâmetros do GPC, e o método mais usado atualmente é o de tentativa e erro, necessitando, assim, uma certa experiência do operador, além de demandar um certo tempo. Neste trabalho, o algoritmo genético (AG) é usado para fazer a sintonia desses parâmetros em plantas com diversas dinâmicas, tais como: instável, instável com fase não mínima, monovariável invariante e variante no tempo e multivariável irrestrito e restrito. Os resultados apresentados mostram a eficiência do algoritmo proposto em sintonizar quaisquer tipos de plantas lineares monovariáveis e multivariáveis de duas entradas e duas saídas.

Orientadores: João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira, Maria de Fatima dos Santos Lopes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T01:28:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_VanjaCeliaSales_D.pdf: 3923847 bytes, checksum: ba9e4972364a45d12326dc55825600bd (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O grande interesse comercial pelo processo de isomerização de xilenos é devido à utilização do para-xileno na obtenção de produtos que lhe conferem elevado valor agregado. O reator industrial típico usado nesse processo é adiabático de leito fixo com escoamento radial e fluxo centrípeto. Durante a operação ocorre a redução da atividade do catalisador, provocada por formação e depósito de compostos de carbono, levando a conversão a níveis antieconômicos. A temperatura do reator é mantida através do aquecimento da corrente de alimentação num fomo industrial do tipo caixa com tubos. Os objetivos deste estudo são a elaboração de modelos para o processo catalítico submetido à desativação do catalisador e para o fomo de aquecimento da mistura reagente, e a implementação de uma estratégia de controle avançado para a automatização da planta. O modelo dinâmico desenvolvido para o reator considera a desativação do catalisador. O fomo foi representado por um modelo simplificado onde o tempo é a variável independente. Os resultados obtidos na simulação do sistema evidenciam a validade dos modelos utilizados que permitem a avaliação preliminar qualitativa do comportamento do processo. A característica não estacionária do processo, com grande interação entre as variáveis operacionais, requer o desenvolvimento de sistemas de controle de elevado desempenho, obtidos através da utilização de técnicas digitais avançadas. Foi sugerida uma estratégia de controle em cascata onde a malha primária controla a concentração de para- xileno na saída do reator através da manipulação da temperatura de entrada deste e a malha secundária controla a temperatura de saída do fomo, em função dos dados obtidos no reator, através da manipulação da vazão de combustível. Foram utilizadas as técnicas de controle preditivo com modelo interno !MC e do PID convencional. Os resultados obtidos mostram que a estratégia de controle proposta é eficiente para o controle da concentração de para-xileno na saída do reator. O controlador !MC preditivo apresentou melhores resultados sendo o mais indicado entre os tipos estudados / Abstract: The great commercial interest in xylenes isomerization process is due to the high aggregated value conferred to p-xylene in many industrial applications. Typical industrial adiabatic fixed-bed reactor with radial centripet flow is used in this process. During operation catalyst activity decay uccurs due carbon compounds formation and deposition, reducing reaction conversion to not-economicallevels. Reactor temperature is obtained by the feed flow heating inside an industrial box and tube furnace. The reactor dynamic model developed considers catalyst deactivation. The furnace was represented by a simplified model where time is the independent variable. The objective of this study is the development of process models for the catalitic reaction with decaing activity system and for the feed flow heating furnace system, and the implementation of an advanced control strategy for plant automatization. System Simulation results show the used models validity. They avoid qualitative preHminar evaluation of process behaviour. The process not-estationary characteristic, combined with the great operational vaariables interaction, apply for development of high performance control systems, which use advanced digital design techniques. A cascade control strategy was proposed, where primary control loop has p-xilene concentration as controlled variable and manipulates the reactor input temperature, and the secondary control loop uses the fuel flow as manipulated variable to control the output furnace temperature. The predictive internal model control and PID conventional feedback control techniques were used. The results show the efficiency of the proposed strategy in controlling reactor outlet p-xilene concentration. The predictive !MC controller shows the best results being indicated as the best controller fo that purpose / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

A Exploração e Produção de petróleo e gás é de suma importância para economia brasileira e mundial sendo fundamental o entendimento dos comportamentos do sistema produtivo para o aumento na produção. Neste entendimento, a problemática relacionado ao fluxo intermitente chamado de golfada, tem um comportamento tipicamente cíclico que pode causar oscilações de pressão problemáticas à produção, à vida útil e à segurança de sistemas de produção offshore. Através do desenvolvimento de um modelo simplificado para reprodução das golfadas, o presente trabalho propõe a aplicação de um Controlador Preditivo Não Linear (NMPC) para a atenuação do regime de golfada em sistemas de elevação de petróleo por Gas-Lift. Resultado de uma revisão dos modelos simplificados e dos métodos de controle de golfadas, é apresentado neste trabalho um novo modelo caixa cinza de produção de petróleo de sistemas tipicamente profundos e ultra profundos para exploração dos potenciais do algoritmo NMPC chamado Linearização ao Longo da Trajetória (Duraiski et al., 2002). Para a aplicação do modelo, um método de estimação dos parâmetros do modelo cíclico, com penalização de regiões oscilatórias, é apresentada. Para aplicação do controle uma sistemática de ajuste dos parâmetros do controlador é proposta, baseada nas características do ciclo limite da golfada O modelo apresentado é validado para dados do modelo rigoroso OLGA e é extrapolado para diversas regiões de operação demonstrando o potencial de estudos não-intrusivos da dinâmica e ganhos de um poço, fazendo o uso do novo modelo. Na exploração do controle, o modelo é utilizado num estudo de desempenho servo para controle de pressão de fundo de poço (). Gradualmente, o NMPC é comparado ao controle linear PI, inicialmente numa estrutura monovariável. Enquanto o PI tem sua robustez limitada por regiões de baixo ganho, devido às restrições físicas das válvulas choke, o NMPC trata naturalmente a não-linearidade do sistema, atingindo ganhos de até 9 % na produção de óleo teórica. Num segundo momento, a taxa de injeção de gás de elevação é adicionada ao controlador, numa estrutura multivariável fazendo com que a manipulação da choke diminua 80 % com uma diminuição sensível de ganho teórico da produção em 1,7 %, em relação à estrutura monovariável. Numa análise de aplicabilidade de controle, conclui-se que a estrutura a ser utilizada é dependente do objetivo da aplicação de controle. Se o objetivo é o de eliminar a golfada, o controlador linear mostrou mais eficaz. Se o objetivo é aumentar a produção o NMPC na forma monovariável alcança resultados semelhante ao PI, mas de forma mais robusta em relação às não linearidades. Entretanto a taxa de utilização da choke aumenta. Ainda assim, se isto for um empecilho para uma aplicação real, a incorporação da multivariabilidade do controlador NMPC faz com que a taxa de utilização seja distribuída entre as variáveis manipuladas, amenizando o uso excessivo da choke , com uma sensível perda de ganho teórico. / The Exploration and Production of oil and gas is of paramount importance to the Brazilian and world economy, being fundamental the understanding of the behaviors of the productive system for the increase in production. In this understanding, the problem related to the intermittent flow called slugging has a typically cyclic behavior that can cause pressure oscillations problematic to the production, the useful life and the safety of offshore production systems. The present work proposes the application of a Non-linear Predictive Controller (NMPC) for the attenuation of the slug in Gas-lift systems. As a result of a review of the simplified models and the methods of control of slugging, a new gray box model of petroleum production from typically deep and ultra deep systems is presented for the exploration of the potentials of the NMPC algorithm called Local Linearization Trajetory (Duraiski et al., 2002). For the model application, a method of parameter estimation of the cyclic model with oscillatory regions penalty is presented. For control application a systematic adjustment of the controller parameters is proposed, based on the characteristics of the slug The model presented is validated for data from the rigorous OLGA model and is extrapolated to several regions of operation demonstrating the potential of non-intrusive studies of the dynamics and gains of a well using the new model. In the control exploration, the model is used in a servo performance study for well bottom pressure control (). Gradually, the NMPC is compared to the linear control PI, initially in a monovariable structure. While the PI has its robustness limited by low gain regions due to the physical constraints of choke valves, NMPC naturally addresses system nonlinearity, achieving gains of up to 9 % in theoretical oil production. In a second moment, the rate of injection of elevation gas is added to the controller in a multivariate structure causing the choke manipulation to decrease 80 % with a sensible decrease of the theoretical oil production gain by 1.7 % in relation to the monovariable structure . In an control applicability analysis, it is concluded that the structure to be used is dependent on the purpose of the control application. If the goal is to eliminate the slugging, the linear controller proved more effective. If the objective is to increase production the NMPC in the monovariable form achieves results similar to the PI, but in a more robust way in relation to the nonlinearities. However, the rate of choke use increases. If this is an obstacle to a real application, the incorporation of the multivariate NMPC controller causes the utilization rate to be distributed among the manipulated variables, reducing the excessive use of the choke, with a sensible loss of theoretical gain.