Metodologia para modelagem e controle amplo aplicado a um circuito simulado de moagem de bolas
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Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Methodology for modelling and plantwide control design applied to a simulated ball mill circuit
Primeiro orientador
Membros da banca
Roberto Galery
Thiago Antônio Melo Euzébio
Thiago Antônio Melo Euzébio
Resumo
Modelagem e controle amplo de um circuito simulado de moagem de bolas para minério de ferro são propostos neste trabalho. Na etapa de modelagem, os modelos de King e Plitt são usados para o moinho e para os hidrociclones, respectivamente, e modelos dinâmicos lineares entre as variáveis de entrada e de saída são identificados. O potencial para aplicação do ajuste do diâmetro do apex como variável de entrada alternativa para otimizar o processo de classificação é avaliado no circuito simulado. A estrutura de controle é projetada aplicando-se a metodologia de controle amplo seguindo análise top-down e projeto bottom-up. O projeto dos controladores Proporcional-Integral-Derivativo é realizado utilizando-se o método da Síntese Direta para robustez e desempenho. O desempenho da estrutura de controle é avaliada pelo índice integral do erro absoluto diante de variações da referência de granulometria do produto, de variações das características da moagem, e do número de ciclones operacionais. A estrutura de controle multimalhas aplicada ao circuito - no ambiente de simulação dinâmica - apresenta resultados satisfatórios diante de todos os cenários avaliados, indicando potencial para implementação real, inclusive com a variação da abertura do apex como variável manipulada. Essa estrutura de controle simulada deve ser validada em aplicação industrial.
Abstract
Modelling and plantwide control design applied to a simulated ball mill circuit for iron ore are proposed in this dissertation. At the modelling step, King’s model and Plitt’s model are used for ball mill and for cyclones, respectively, and dynamic frequency models for inputs-outputs process variables are identified. The potential for applying apex diameter adjustment as an alternative input variable to optimize the classification process is evaluated in the simulated circuit. The control structure is result of plantwide control design technique based on top-down analysis and bottom-up project. Direct synthesis method based on set-point responses and disturbance rejection are used for designing and tuning Proportional-Integral-Derivative controllers. The performance of the control structure is assessed by the index integral of the absolute magnitude of the error facing set-point changes for product size specification, ball mil variations and number of cyclones running. The multiloop control structure applied to the circuit - in the dynamic simulation environment - presents satisfactory results for all evaluated scenarios, indicating potential for real implementation, including the apex diameter variation as manipulated variable. This simulated control structure must be validated in industrial application.
Assunto
Engenharia de minas, Tecnologia mineral, Dinâmica, Minérios de ferro, Moagem (Beneficiamento de minério), Modelagem de dados
Palavras-chave
Modelagem, Moagem, Controle amplo, Simulação dinâmica, Minério de ferro