Sintese de um controlador hibrido fuzzy-preditivo: aplicação para processos de polimerização

Autor(es)

Alessandro Mattedi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Quimica
• Data de defesa: 2003-11-11

Membros da banca

Rubens Maciel Filho; Fernando José Von Zuben; Odair Araujo; Eduardo Coselli Vasco de Toledo; Francisco Maugeri Filho

• Orientador: Wagner Caradori do Amaral; Rubens Maciel Filho

Resumo

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um controlador preditivo baseado em modelos fuzzy funcionais para o controle de processos de polimerização. Estes processos apresentam um comportamento dinâmico altamente não linear, dificultando assim o desenvolvimento de controladores baseados em modelo convencionais. Para tanto, consideram-se dois casos de estudo da literatura: processo de copolimerização (Congalidis et aI. 1989) e policondensação (Giudici et aI. 1999). O processo de copolimerização apresenta um sistema de reciclo que ocasiona algumas perturbações na entrada do reator do processo. Soluciona-se este problema através de um controlador feedforward apresentado por Congalidis et aI. 1989. Dessa forma, pode-se tratar o reator do processo como um sistema isolado no desenvolvimento do controlador. Para o caso do processo de policondensação, tomando-se como base o modelo estacionário do reator tubular desenvolvido por Giudici et aI. 1999, foi desenvolvido um modelo dinâmico através do seqüenciamento de dez reatores de tanque agitado contínuo (CSTR). Este modelo representa satisfatoriamente o comportamento dinâmico das principais variáveis no desenvolvimento do sistema de controle. Dessa forma, cada um desses dois casos de estudo são considerados como as plantas para aplicação dos sistemas de controle. A escolha de um controlador preditivo como base de desenvolvimento do controlador proposto deve-se ao fato do sucesso na implementação dos controladores preditivos em diversos processos químicos, pois tais controladores, além apresentarem bom desempenho nos controles regulatório e servo, apresentam a possibilidade de inclusão de restrições nas variáveis manipuladas e controladas. Assim sendo, procura-se neste trabalho apresentar o desenvolvimento de uma metodologia de projeto sistemático de controlador preditivo baseando-se em modelos dinâmicos fuzzy funcionais (Takagi e Sugeno 1985) . Estes modelos apresentam uma excelente capacidade de representação de dados dinâmicos. Além disso, apresentam a possibilidade de inclusão de informações qualitativas (ou operacionais) do processo. Tomando-se como base o modelo fuzzy de Takagi e Sugeno, a determinação do modelo (número de regras e parâmetros) é obtida a partir de um conjunto de dados provenientes do processo. O tratamento desses dados para a determinação do modelo fuzzy é realizado por meio de algoritmos matemáticos de agrupamento (clustering) e mínimos quadrados. Os modelos são validados utilizando-se uma parte dos dados de identificação, denominados de dados de teste. Os resultados dessa modelagem para os dois casos de estudo considerados são apresentados com excelentes resultados. Por fim, esses modelos fuzzy são inseridos na metodologia de controle preditivo; emprega-se o controlador preditivo baseado em coeficientes da resposta à entrada degrau (DMC) como base comparativa nos resultados de controle. Nas simulações realizadas os resultados de controle obtidos com o controlador proposto foram superiores aos oriundos do DMC convencional, demonstrando o potencial de utilização do novo algoritmo proposto para o controle de sistemas não lineares (AU)

• Processo FAPESP: 98/13507-4 - Síntese de um controlador híbrido fuzzy-preditivo: aplicação para processos de polimerização
• Beneficiário: Alessandro Mattedi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado