Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:47:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / Nesse trabalho é proposta uma estratégia de Controle Preditivo capaz de controlar de forma robusta processos modelados de forma não linear com atraso de transporte. Essa abordagem é interessante quando considera-se a crescente importância dos controladores preditivos em controle de processos complexos, devido principalmente a sua grande inserção na indústria de petróleo e gás. O trabalho apresenta uma revisão do controle preditivo não linear e do controle preditivo robusto de processos com atraso de transporte. Como resultado dessa análise opta-se por focar os estudos no controlador PNMPC (\textit{Practical Nonlinear Predictive Control}) e nas estratégias de compensação de atraso baseadas no preditor de Smith filtrado, dado que essas oferecem as melhores propriedades para a proposta do trabalho. São realizados estudos da robustez do PNMPC observando o comportamento da incerteza equivalente quando esse controlador está configurado para controlar processos com atraso de transporte. É demonstrado que a incerteza equivalente traz consigo um acúmulo de variáveis da correção fornecida pelo modelo de perturbação, sendo esse um fenômeno indesejado, pois aumenta a norma da incerteza equivalente levando a uma menor robustez do controle em malha fechada. Esse estudo traz um caminho alternativo para aumentar a robustez do PNMPC, pois evidencia o acúmulo das variáveis de correção e traz a possibilidade da utilização de compensadores de atraso explícitos, elucidando um esquema de controle com o PNMPC atuando como um controlador primário que utiliza uma predição fornecida por um preditor para o cálculo do controle; levando assim a uma nova configuração, o PNMPC com um modelo de perturbação modificado. Propõe-se uma estratégia mais robusta para o controle preditivo não linear de processos com atraso de transporte, o PNMPC com compensação explícita do atraso via PSF (preditor de Smith filtrado). E é comprovado analiticamente tanto para o caso linear quanto para o caso não linear o aumento da robustez no controle de processos com atraso de transporte das estratégias desenvolvidas nesse trabalho, o PNMPC, o PNMPC modificado e o PNMPC com compensação de atraso via preditor de Smith filtrado. Para a demonstração analítica da robustez utiliza-se a abordagem da observação do comportamento da incerteza equivalente, possível quando referencia-se o esquema de controle mais o preditor de forma equivalente e analisa-se a relação entre as incertezas. Ainda, durante todo o trabalho são apresentadas simulações de controle que evidenciam o ganho de robustez das estratégias desenvolvidas, simulações essas que comparam as respostas dinâmicas do controle em malha fechada das três estratégias, PNMPC, PNMPC Modificado e PNMPC com compensação de atraso via preditor de Smith filtrado tanto para o caso linear quanto para o caso não linear considerando incertezas na estimação dos atrasos.<br> / Abstract : It is proposed a predictive control strategy able do robustly control nonlinear processes with transport delay. This approach is interesting when it is considered the growing importance of predictive controllers for controlling complex processes, mainly due to its large insertion in the oil and gas industry. This work presents an overview of the nonlinear predictive control and robust predictive control of processes with transport delay. As a result of this analysis it is chosen to focus the studies on the controller PNMPC (Pratical Nonlinear Predictive Control) and on the transport delay compensantion strategies based on filtered Smith predictor as they offer the best properties for the proposed work. It is performed studies of the robustness of PNMPC observing the behavior of the equivalente uncertainty when the controller is configured to control processes with transport delay. It is shown that the equivalent uncertainty brings with itself an accumulation of the correction variable provided by the disturbance model, it is an unwanted phenomenon because it increases the norm of the equivalent uncertainty decreasing the robustness of closed loop control. This study provides an alternative way to increase the robustness of the PNMPC for demonstrating the accumulation of the correction variable and it brings the possibility of using explicit delay compensators. It can clarify a control scheme with PNMPC acting as a primary controller that uses a prediction provided by a predictor for the calculation of control. It is proposed a robust nonlinear predictive control of processes with transport delay, the PNMPC with explicit delay compensation via FSP (filtered Smith predictor. And it is analytically demonstrated for both linear and nonlinear cases the increase of the robustness in control process with transport delay. For the analytical demonstration of the robustness it is observed the behavior of the equivalent uncertainty, that is possible when it is referenced the control scheme more the predictor, in a equivalent way, for analyse the relationship between uncertainties. Also, control simulations show the robustness gain of the developed strategies, these simulations compare the dynamic responses, of the closed loop control, of the three strategies: PNMPC, modified PNMPC and the PNMPC with delay compensator via FSP, for both linear and nonlinear cases and considering uncertainties in the transport delay.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/130886 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Thomé, Felipe Fernandes |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Normey-Rico, J. E., Santos, Tito Luís Maia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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