Projeto de controladores descentralizados em um processo de nível multivariável através do método do ponto crítico

Abstract

O trabalho apresenta o projeto de controladores descentralizados do tipo Proporcional- Integral (PI) para um processo de nível multivariável. O processo de nível faz parte de uma planta piloto situada no Laboratório de Sistemas de Controle, Automação e Robótica (LASCAR) da UFRGS e conta com dispositivos tipicamente industriais como bombas, válvulas, sensores de nível, transdutores e um Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD). A metodologia de ajuste consiste em deslocar o ponto crítico do processo para outra posição no plano complexo. Assim, tal ponto é aproximado da origem, proporcionando certas margens de estabilidade. Para tanto, o ponto é identificado por meio de dois ensaios: um ensaio conhecido como Descentralized Relay Feedback (DRF), onde todas as malhas são fechadas com relés e a frequência crítica identificada; e um ensaio adicional, no qual o sistema é excitado na frequência crítica, possibilitando a identificação da resposta em frequência do processo neste ponto. Para uma identificação precisa, faz-se o uso da Transformada Rápida de Fourier (FFT), ferramenta poderosa na análise de sinais no domínio da frequência. Por fim, os controladores projetados são implementados no processo de nível e os resultados são analisados.

This work presents the design of descentralized PI controllers for a multivariable level process. The process belongs to a pilot plant, located at the Laboratory of Control, Automation and Robotics Systems and it possess pumps, valves, sensors, transducers and a Distributed Control System (DCS), which are typical industrial devices. The tunning technique consists on repositioning a point of the process frequency response to another place in the complex plane. The point is identified by two experiments: the Descentralized Relay Feedback, where the system operates in closed loop with relay feedback and the ultimate frequency is estimated; and an extra experiment, where the system is excited at its ultimate frequency, wich allows the identification of the process frequency response at this specific frequency. For more conveniently identification, the ultimate point is obtained with the help of the Fast Fourier Transform algorithm. Finally, the controllers are tested on the level process and the closed loop results are discussed.