Modelagem e Controle de um Processo de Dosagem de Carvão Mineral e de um Processo de Endurecimento de Pelotas de Minério de Ferro

Abstract

Este trabalho descreve as etapas do projeto de um sistema de controle clássico, aplicado em uma instalação industrial de pelotização de minério de ferro. Ele compreende as fases de descrição do processo, modelagem matemática, investigação do grau de acoplamento entre as variáveis, definição da estratégia de controle, projeto dos controladores PID e dos desacopladores, implementação prática do sistema de controle e, finalmente, a avaliação dos resultados obtidos no sistema real. O sistema de dosagem de carvão mineral ao minério de ferro e a máquina de endurecimento de pelotas, onde o sistema de controle é aplicado, é objeto de um estudo detalhado. São investigadas e definidas as variáveis que devem ser controladas e manipuladas nesses processos. Na modelagem matemática do processo é utilizado o método de identificação por resposta ao degrau. A estimação dos parâmetros dos modelos de 2a ordem é feita utilizando-se métodos gráficos clássicos. A Matriz de Função de Transferência (MFT) é empregada na avaliação do grau de interação entre as variáveis e na definição do emparelhamento mais efetivo. A estratégia de controle é definida utilizando-se o emparelhamento sugerido pela MFT e pelo conhecimento da física do processo. O projeto de controladores PID é feito pelo método direto, utilizando os modelos matemáticos e as respostas ao degrau desejadas para as malhas de controle. São utilizados desacopladores com a aplicação de feed forward para o cancelamento das interações entre as malhas de controle. O método de projeto, adotado nesta dissertação, é algébrico, baseado nos modelos matemáticos que descrevem os fenômenos das perturbações. Os aspectos relacionados com a implantação prática do sistema de controle são descritos na dissertação.