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Title: Controle preditivo NMPC de válvulas posicionadoras eletropneumáticas com agarramento
Authors: Araújo Júnior, Márcio Emanuel Ugulino de
Keywords: Agarramento em válvula;Controle preditivo não-linear;Restrições;Compensação
Issue Date: 13-Apr-2018
Citation: ARAÚJO JÚNIOR, Márcio Emanuel Ugulino de. Controle preditivo NMPC de válvulas posicionadoras eletropneumáticas com agarramento. 2018. 90f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: This work presents the implementation of a system that deals with static friction in electropneumatic control valves, one of the most common nonlinearities in these actuators, which causes problems such as limit cycle and, consequently, wear of the valve and its moving parts as well as losses in production and maintenance costs. The control system consists of a non-linear predictive controller with adjustable constraints and a dynamic database used to store the system states and the control signal applied. The information stored in the database is used in the statistical estimation of one of the static friction parameters. The predictive controller uses restrictions imposed on the velocity of the valve and on the control signal during its excursion in order to bring the valve closer to the desired position, using the stiction effect, by restricting the velocity of the stem during its excussion. The adopted strategy proved to be robust, being able to deal with the presence of measurement noise and small changes in the parameters of the spring and the friction, which causes discrepancy between the model of the valve and the model of the controller, which can cause loss of performance or even lead the system to instability.
Portuguese Abstract: Este trabalho apresenta a implementação de um sistema que trata do atrito estático em válvulas de controle eletropneumáticas, uma das não linearidades mais comuns nesses atuadores, que causam problemas como o ciclo limite e, consequentemente, desgaste da válvula e de suas partes móveis, bem como perdas em custos de produção e em manutenção. O sistema de controle é composto por um controlador preditivo não linear com restrições ajustáveis e um banco de dados dinâmico utilizado para armazenar os estados do sistema e o sinal de controle aplicado a este. As informações armazenadas no banco de dados são utilizadas na estimação estatística de um dos parâmetros do atrito estático. O controlador preditivo utiliza restrições impostas sobre a velocidade da válvula e sobre o sinal de controle durante a sua excursão, com o objetivo de levar a válvula ao mais próximo da posição desejada, utilizando-se do efeito agarramento, causado pelo atrito, ao restringir a velocidade da haste durante a excursão. A estratégia adotada se mostrou robusta, sendo capaz de lidar com a presença de ruído de medição e com pequenas mudanças nos parâmetros da mola e do atrito, o que provoca discrepância entre o modelo da válvula e o modelo do controlador, podendo ocasionar perda de desempenho ou até mesmo levar o sistema à instabilidade.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25897
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