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Título: Modelagem e controle de um processo de dosagem de carvão mineral e de um processo de endurecimento de pelotas de minério de ferro
Autor(es): Jesus, Eduardo Frigini de
Orientador: Denti Filho, José
Palavras-chave: Controle de processo
Automação
Ferro - Minas e mineração
Data do documento: 24-Abr-2009
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Este trabalho descreve as etapas do projeto de um sistema de controle clássico, aplicado em uma instalação industrial de pelotização de minério de ferro. Ele compreende as fases de descrição do processo, modelagem matemática, investigação do grau de acoplamento entre as variáveis, definição da estratégia de controle, projeto dos controladores PID e dos desacopladores, implementação prática do sistema de controle e, finalmente, a avaliação dos resultados obtidos no sistema real. O sistema de dosagem de carvão mineral ao minério de ferro e a máquina de endurecimento de pelotas, onde o sistema de controle é aplicado, é objeto de um estudo detalhado. São investigadas e definidas as variáveis que devem ser controladas e manipuladas nesses processos. Na modelagem matemática do processo é utilizado o método de identificação por resposta ao degrau. A estimação dos parâmetros dos modelos de 2a ordem é feita utilizando-se métodos gráficos clássicos. A Matriz de Função de Transferência (MFT) é empregada na avaliação do grau de interação entre as variáveis e na definição do emparelhamento mais efetivo. A estratégia de controle é definida utilizando-se o emparelhamento sugerido pela MFT e pelo conhecimento da física do processo. O projeto de controladores PID é feito pelo método direto, utilizando os modelos matemáticos e as respostas ao degrau desejadas para as malhas de controle. São utilizados desacopladores com a aplicação de feed forward para o cancelamento das interações entre as malhas de controle. O método de projeto, adotado nesta dissertação, é algébrico, baseado nos modelos matemáticos que descrevem os fenômenos das perturbações. Os aspectos relacionados com a implantação prática do sistema de controle são descritos na dissertação.
This work describes the steps of a classical control system design applied to an industrial iron ore pelletizing plant facility. The study includes the following segments:description of the process, mathematical modeling, assessment of the level of interaction among variables, definition of the control strategies, design of PID controllers and decouplers, practical implementation of the control system, and, finally, analysis of final results. The dosing system for coal and iron ore and the pellet indurating machine, where the system is applied, is described in detail. The variables to be controlled and manipulated in the furnace are investigated and determined. The method of identification through step response is utilized in the mathematical modeling of the pellet induration process. The estimate of parameters of the second order models is carried out with the use of classical graphic methods. The Transfer Function Array (TFA) standard technique is employed in the assessment of the level of interaction among variables and in the selection of the most appropriate pairing of controlled and manipulated variables. The process control strategy is defined based on the TFA recommendations and previous knowledge of the process behavior. The direct synthesis method is used to design the controllers based on the process models and the desired close-loop responses. Control loop interactions are reduced by adding decouplers to the conventional PID configuration. The design method is algebraic and based on mathematical models that describe the interactions. Aspects of the practical implementation of the control system are also described.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4086
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