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Título: Quantificação de não linearidades em malhas de controle pelo método da função descritiva
Autor(es): Araujo, Alancardek Pereira
Orientador: Munaro, Celso José
Coorientador: Rosado Filho, Moacir
Palavras-chave: Estimação da banda morta
Estimação de atrito
Data do documento: 31-Jul-2012
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Esta tese apresenta contribuições ao estudo viabilidade de controle de laminadores de produtos planos, propondo uma estratégia baseada nas técnicas Gain Scheduling clássica. A qualidade da tira laminada está relacionada à minimização da variação da espessura de saída da tira e do coroamento da mesma. É possível atuar em diferentes subsistemas do processo para buscar a qualidade desejada. Além disso, fatores econômicos como produtividade e custo, incluindo o custo de manutenção do sistema, são extremamente importantes na sociedade moderna, impulsionando a demanda por tecnologias avançadas que melhoram esses fatores. O sistema proposto utiliza um controlador não-linear com um integrador no ramo direto entre o controlador e a planta, que simplifica o projeto Gain Scheduling. Um método baseado em reguladores ótimos Quadráticos é utilizado na sintonia dos controladores lineares, e os ganhos do controlador global são obtidos pela interpolação dos ganhos sintonizados. Também foi desenvolvido um mecanismo de suavização de ação de controle que permite obter melhorias no processo. O controlador proposto é testado em diversos subsistemas do processo, quais sejam> subsistema da bobinadeira, da desbobinadeira, do ajuste de gap e do tensionamento da tira. Cada subsistema é capaz de atuar em um determinado parâmetro operacional para recuperar o ponto de operação do sistema frente aos distúrbios de processo. Resultados de simulação são apresentados Resultados de simulações são apresentados, utilizando dados teóricos e dados reais da indústria para mostrar a viabilidade desse controlador. Testes comparativos do controlador Gain Scheduling com um controlador de ganhos fixo mostraram que o primeiro alcança desempenho superior em todos os casos analisados. Além disso, a metodologia desenvolvida serve de base para o desenvolvimento de outras propostas
This work presents a new method to quantify the deadband and friction in control valves using the describing function method. This method was originally proposed for predicting the existence of limit cycles in control loops, and also to estimate the amplitude and frequency thereof. In this work the method of describing function is applied to quantify the dead band and the stiction in control valves. The starting point for the application of the methodology developed in this work, is a control loop with the control signal oscillating due to the presence of the dead band, or stiction. The algorithm uses the measures of the amplitude and the frequency of the control signal and the transfer function of the linear part of the loop, i.e the product of transfer functions of the controller and the process. The method is extended to the case of processes with uncertainty, using tools of the robust control theory, such as interval plants and the Kharitonov’s theorem. In the case of first-order processes with or without time delay, the linear part can be approximated by a transfer function with parameters that can be easily identified, and in this case, the quantification algorithm takes a simplified form with simple and explicit formulas for the parameters to be estimated. This results in a non-invasive procedure, computationally light and fast, unlike other methods of quantification, such as grid-based search and optimization, which are more complex and consume more computational resources. Finally, the applicability and effectiveness of the estimation algorithm is demonstrated through simulations, a pilot plant with process with uncertainties and three real cases from industry using only the routine signals from the control loops.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9699
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