Controle preditivo multivariável: aspectos de projeto e simulação

Abstract

As estruturas de controle preditivo são cada vez mais empregadas em aplicações industriais, nas áreas química, petroquímica, metalúrgica, e automotiva, devido aos excelentes resultados obtidos no controle sistemas complexos. A proposta desta dissertação é estudar e comparar por meio de equacionamentos matemáticos e simulações, as estruturas de controle preditivo multivariável centralizadas e descentralizadas na abordagem do controlador preditivo de variância mínima generalizada (GMV), com base no conhecimento do modelo e da matriz interactor do processo. Inicialmente, apresenta-se o desenvolvimento do projeto, análise de estabilidade e desempenho das seguintes estruturas de controle MIMO centralizadas: (a) GMV posicional; (b) GMV incremental; (c) GMV PID, e (d) PID. Uma análise e indicadores que proporcionam uma melhor avaliação do grau de interação, controlabilidade, sensibilidade e condicionamento dos sistemas MIMO são apresentadas antes do desenvolvimento do projeto e análise das seguintes estruturas de controle MIMO descentralizadas: (a) Boksenbom e Hood; (b) Zalkind e Luyben simplificado e generalizado, e (b) Yamamoto e Shah. As estruturas de controle são implementadas em três modelos lineares com diferente matriz interactor, e no modelo linear e não-linear do separador água/óleo/gás utilizado em plataformas de petróleo de alto mar. O desempenho dos controladores é avaliado em relação à variação dos parâmetros de controle, perturbações de carga e mudanças na referência, com os indicadores; analíticos, integral do erro absoluto, erro máximo, variância do sinal de saída, de controle e média do controle.