Tesis
Identificação de Sistemas Dinâmicos Não Lineares Utilizando Métodos de Colocação
Autor
Silva, Ricardo Santos da
Institución
Resumen
TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia de Controle e Automação. Este estudo busca o desenvolvimento de técnicas de identificação de modelos
para sistemas de produção de petróleo utilizando o método de colocação (collocation
method). Combinando este método com técnicas de otimização não linear resolve-se
um problema de encontrar os parâmetros e condições iniciais de um modelo dinâmico
não linear que melhor descrevem a resposta de um sistema no tempo.
O collocation method é um caso particular do método Implícito de Runge-Kutta
(IRK), que consiste na solução numérica de equações diferenciais e equações diferenciais
algébricas.
Em particular, inicialmente verifica-se se a estratégia é realizável utilizando
um simples circuito RLC e, após a validação, a técnica é utilizada para resolver a
identifição de um poço o produtor de petróleo e gás. Para identificação da resposta
do sistema foi utilizado um modelo de baixa ordem, com apenas 3 estados, que pode
ser utilizado numa malha de controle. Utilizando os dados de simulação deste modelo
de baixa ordem, o problema de identificação é facilmente resolvido com boa precisão.
Estes resultados iniciais impulsionaram a busca de dados reais ou de simuladores
complexos de fluxo multifásico (e.g.; OLGA) para serem usados como referências da
estratégia.
A implementação foi realizada com o emprego de ferramentas de modelagem
como Modelica e solvers de otimização disponibilizados através do pacote Optimica. This study seeks to develop techniques for identifying models for oil production
systems using the collocation method. Combining this method with nonlinear optimization
techniques results in an effective strategy to find the parameters and initial
conditions of a nonlinear dynamic model that best describe the time response of a
system.
The collocation method is a particular case of the Implicit Runga-Kutta (IRK) method,
which is suitable for the numerical solution of differential equations and differential
algebraic equations.
After testing and validating the collocation method with a simple application to
the identification of the parameters of a RLC circuit, using a simple RLC circuit and after
validation, the technique is used to solve the identification of an oil and gas producing
well. To identify the system response it was used a low-order model, with only three
states, which can be used in a control loop. Using the simulation data of this low-order
model, the identification problem is easily solved with good accuracy. The initial results
have motivated the search for real data or complex multiphase flow simulators (eg:
OLGA) to be used as reference to the strategy.
The implementation was carried out with the use of modeling tools like Modelica
and the optimization solvers available through the Optimica package.