Desenvolvimento de protótipo de controlador fuzzy integrado com IoT

• Processo: 22/15365-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Antonio Carlos Luperni Horta
• Beneficiário: João Victor Souza Said
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Controle de processos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aplicação de inteligência artificial | Controle Fuzzy | Rampa de temperatura | Controle de processos

Resumo

A demanda por controladores baseados em inteligência artificial para substituir os análogos clássicos vem aumentando devido ao crescente interesse da sociedade pelo desenvolvimento de processos ligados a conceitos da indústria 4.0. Dentre os controladores clássicos, o Proporcional Integral Derivado (PID) é um dos mais utilizados em toda a indústria. No entanto, a quarta revolução industrial tem exigido novas competências das equipes técnicas e de engenharia, demandando maior precisão dos controladores, adaptação a processos dinâmicos e integração com IoT (Internet das Coisas). Nesse sentido, este projeto pretende embarcar em um microcontrolador, uma lógica de controle fuzzy, um tipo de inteligência artificial que mimetiza a tomada de decisão humana, para controlar a velocidade de aquecimento de um processo. Será desenvolvido um controlador robusto capaz de manipular a potência elétrica de um sistema de aquecimento e controlar a velocidade de subida de temperatura. A temperatura é uma das variáveis mais importantes em processos físicos, químicos e biotecnológicos. Além de mudar as fases dos materiais, a temperatura interfere na velocidade de reações, nas conversões, na especificidade dos produtos e também na segurança dos processos. Diversos controladores atuam diretamente na temperatura e fazem isso de forma muito eficiente, no entanto são poucos os equipamentos que conseguem fazer o controle adequado da velocidade de aquecimento, por apresentar uma dinâmica que dificulta na sintonia dos controladores clássicos. Na maioria dos casos a temperatura é controlada por um termostato, ou seja, um sistema liga/desliga. Controladores mais precisos usam ainda o PID para manter a temperatura estabilizada, no entanto estes controladores apresentam dificuldades em processos dinâmicos. A solução deste projeto consiste em implementar um controle de rampa de aquecimento (velocidade de temperatura) utilizando lógica Fuzzy para manipular a potência elétrica de um sistema de aquecimento utilizando um microcontrolador de prototipagem. Para tanto o projeto deve: i) montar o protótipo: sistema de aquecimento, circuito de potência e microcontrolador; ii) desenvolver em linguagem C++ o controlador fuzzy; iii) implementar o controlador em plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre; Iv) fazer programa de monitoramento e integração com IoT; v) testar e calibrar os parâmetros de controle observando a estabilidade da variável controlada (velocidade de aquecimento) e da variável manipulada (potência elétrica); Esta solução tecnológica aumenta a acessibilidade da comunidade a controladores modernos, apresenta uma opção de nacionalização de tecnologia e formação de recursos humanos.