MPC distribuído e cooperativo com estabilidade garantida associado a camada de otimização (RTO) e com múltiplas escalas temporais.
O \"controle preditivo baseado em modelo\" (em inglês: Model Predictive Control) ou ainda\"MPC\" ganhou protagonismo no controle de processos da indústria química por sua superioridade em relação a outras tecnologias de controle. Seu funcionamento baseia-se em estimar e minimizar...
| Author: | |
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| Format: | master thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2020 |
| Country: | Brasil |
| Institution: | Universidade de São Paulo (USP) |
| Repository: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| Language: | Portuguese |
| OAI Identifier: | oai:teses.usp.br:tde-09032021-092946 |
| Online Access: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-09032021-092946/ |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | Controle de processos Controle preditivo Distributed and cooperative model predictive control Indústria química Model predictive control MPC MPC distribuído e cooperativo Múltiplas escalas temporais Multiple time scale RTO |
| Summary: | O \"controle preditivo baseado em modelo\" (em inglês: Model Predictive Control) ou ainda\"MPC\" ganhou protagonismo no controle de processos da indústria química por sua superioridade em relação a outras tecnologias de controle. Seu funcionamento baseia-se em estimar e minimizar, a partir de um modelo de funcionamento da planta, a diferença entre um estado desejado e um estado previsto - calculado a partir deste modelo e das entradas da planta. Além disso, o MPC permite levar em conta restrições, como os limites físicos da planta e de atuadores. Em suma, o MPC funciona como uma minimização de função com restrições. No presente trabalho, desenvolveu-se o chamado \"MPC Distribuído e Cooperativo\" (em inglês: Distributed and Cooperative Model Predictive Control (DCMPC)). Tal MPC resolve o problema de descentralizar o controle da planta com confiabilidade. A necessidade de descentralização, por sua vez, surge a partir do alto custo e alta complexidade dos sistemas atuais, bem como da possibilidade de se incluir no pacote de controle tecnologias complementares, as quais seriam impraticáveis em sistemas centralizados de grande porte. Foram desenvolvidos diferentes tipos de MPCs: o primeiro é capaz de atuar em sistemas quadrados com alvos nas variáveis controladas, o segundo atua em uma estrutura com camadas superiores de otimização (RTO), o terceiro é uma variação que permite lidar com tempo morto, finalmente, o quarto é capaz de lidar com sistemas com dinâmicas temporais distintas, operando em múltiplas escalas de tempo. Para ilustrar o desempenho dos controladores, foram feitas simulações de casos teóricos e de um caso industrial: o conjunto de fracionadoras de petróleo cru da refinaria de Capuava, SP - Petrobras. Em todas as simulações, os controladores foram capazes de controlar os sistemas adequadamente. No caso industrial, o controlador desenvolvido levou 25.30ms para resolver o problema de otimização, enquanto que o controlador centralizado levou63.14ms para resolver o mesmo problema. |
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