Avaliação de desempenho baseada em variância mínima de controladores para malha de pH
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Valter Junior de Souza Leite
Maria Auxiliadora Muanis Persechini
Maria Auxiliadora Muanis Persechini
Resumo
Este trabalho tem por finalidade avaliar o desempenho de um sistema de controle não-linear. São descritos os detalhes operacionais e dinâmicos de uma planta de controle de pH. O ganho desse sistema varia não-linearmente com o ponto de operação, além de ser bem sensível a outros parâmetros como a concentração dos reagentes. Para o diagnóstico dessa malha de controle, utiliza-se um índice que relaciona a variância mínina teórica de um processo com sua variância atual. Denomina-se esse método como Índice de Variância Mínima. A variância mínima de um processo real não é facilmente determinável. Basicamente, é função do tempo morto, que, no sistema de controle de pH, não é constante e depende de algumas condições operacionais. Mesmo assim, define-se um valor único para tempo morto para o malha de pH, analisando criticamente essa escolha. Em seguida, estima-se a variância mínima por três métodos distintos. O primeiro método é definido por (Desborough e Harris, 1992); o segundo baseia-se no erro cometido pela predição; e o terceiro é proposto neste trabalho e refere-se à determinação de uma representação do ruído e estimação do sistema. Os métodos são comparados e submetidos a algumas análises diante das alterações do modelo es-colhido, características do estimador e ocorrência de perturbações. Os resultados para cada uma das situações são utilizados para verificar as influências da não-linearidade em cada uma das estimativas. Em seguida, esses valores são empregados para calcular o Índice de Variância Mínima. Compara-se o desempenho de um controlador adaptativo com um controlador de parâmetros fixos em um mesmo ponto de operação. Oíndice é analisado e enumeram-se algumas considerações a respeito das conclusões obtidas.
Abstract
This work aims to assess the performace of a nonlinear control system. The operacional anddynamicdetails of a pH control plant aredescribed. The system gain changes nonlinearly on operational conditions, besides that its exhibits sensibility about others parameters like reagent concentration. The control system performance assessment is provided by a ratio of a minimum variance performance lower bound with the actual variance. This method is named as Minimum Variance Index. The minimum variance performance lower bound are hardly described. Basically, depends upon time delay, that is not constant over the operation conditions of the pH system. Nevertheless, having the notion of limitatins, a unique value of time delay is chosen for all operation setpoints of pH control. Before that, the minimum variance is estimated by three dif-ferent methods. The first one is described by (Desborough e Harris, 1992); the second is based on the prediction error defined by difference between system outuput and its predictor. The last one is based on noise determination and on parameters estimation. The methods are compared by experiments changes at configurations like model structure, estimator parameters and disturbance on the system. Results are analized to investigate the influence of nonlinearty at each estimation. Then, this estimation are implement to calculate the Minimum Variance Index. The performance of an adaptive controller and PI controller are compared by the analysis of the index, and finally, theconclusions are discussed.
Assunto
Engenharia elétrica, Controle de processos
Palavras-chave
Controle pH, Avaliação de desempenho, Variância mínima, Sistema não-linear