Projeto e implementação de controlador LQG/LTR em tempo real para um sistema de três tanques acoplados
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Data
2020-12-16
Autores
Dermendjian, Fábio Henrique
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Sistemas de controle multivariáveis e não-lineares, desempenham um papel importante no escopo de automação e controle de processo industrial. Os requisitos de controle de processo, como estabilidade, resposta transitória rápida, precisão, amortecimento, resultam na necessidade de projetos robustos de controladores não-lineares. Propõe-se através deste trabalho o desenvolvimento de um controlador com método LQG/LTR de um sistema MIMO, para gerenciar em tempo real, o nível do tanque central, de um sistema de três tanques e também manter o diferença de nível entre o tanque esquerdo e direito em uma altura especificada (set point). Isso será executado através de um sistema conjunto de aquisição de dados e um protótipo em escala reduzida onde é possível o fornecimento de água para o tanque da esquerda e o tanque da direita com bombas individuais. Existem válvulas de conexão entre os tanques e uma válvula de retorno que conecta o tanque da direita ao reservatório. Como contribuição deste trabalho espera-se obter uma lógica de controle que possa ser utilizada de maneira eficiente em sistemas iguais ou semelhantes a este em escalas reais, gerando segurança, conforto, planejamento e principalmente confiabilidade de atuação. Como resultado deste trabalho pudemos demonstrar a eficiência e aplicabilidade deste tipo de controlador para sistemas multivariáveis e não-lineares bem como expor os grandes benefícios de sua implementação, abrindo assim caminhos para novos desenvolvimentos nesse sentido.
Nonlinear multivariable control systems, plays a major role in the scope of automation and control of industrial processes. The requirements of process control such as, stability, fast transient response, precision, damping, result in the need of robust processes of nonlinear controller designs. It’s proposed through this project the development of a LQG/LTR controller of a MIMO system, to manage in real-time, the level of the central tank, on a three tank system, while keeping the level difference between the left and the right tanks on a specified height (set point). This will be performed through a coupled system consisting on data acquisition and a prototype in reduced scale on where it is possible supplying water to the left and the right tanks with individual pumps. There are connection valves between the tanks and a return valve which connects the right tank to the reservoir. As a contribution of this project, we expect a control logic that could be efficiently implemented on equal or similar systems at real scale, bringing safety, comfort, planning and mainly actuation reliability. As a result of this work, we were able to demonstrate the efficiency and applicability of this type of controller for multivariable and non-linear systems as well as exposing the great benefits of its implementation, thus opening the way for new developments in this regard.
Nonlinear multivariable control systems, plays a major role in the scope of automation and control of industrial processes. The requirements of process control such as, stability, fast transient response, precision, damping, result in the need of robust processes of nonlinear controller designs. It’s proposed through this project the development of a LQG/LTR controller of a MIMO system, to manage in real-time, the level of the central tank, on a three tank system, while keeping the level difference between the left and the right tanks on a specified height (set point). This will be performed through a coupled system consisting on data acquisition and a prototype in reduced scale on where it is possible supplying water to the left and the right tanks with individual pumps. There are connection valves between the tanks and a return valve which connects the right tank to the reservoir. As a contribution of this project, we expect a control logic that could be efficiently implemented on equal or similar systems at real scale, bringing safety, comfort, planning and mainly actuation reliability. As a result of this work, we were able to demonstrate the efficiency and applicability of this type of controller for multivariable and non-linear systems as well as exposing the great benefits of its implementation, thus opening the way for new developments in this regard.
Descrição
Palavras-chave
Controle automático, Engenharia elétrica, MATLAB (Programa de computador), Sistemas não lineares