Tese
Identificação em malha fechada para controle tolerante a falta passivo aplicado a um sistema industrial de bombeamento hidráulico
Closed loop identification for passive fault tolerant control applied to an industrial hydraulic pumping system
Registro en:
Autor
ROCHA, Erick Melo
Institución
Resumen
Fluid pumping systems are part of many industrial applications. From the traditional water supply, to the cooling systems of thermonuclear power plants and the complex aircraft maneuvering system, using pneumatic actuators, we find examples of application of these systems. As any physical system, fluid pumping systems may also be subject to anomalous behaviors or failures that can lead to malfunction or even loss of stability of an entire process. Such faults may cause permanent damage due to the effect of undesirable phenomena such as cavitation and water hammer, for example. Thereby, this work proposes the development of a Fault Tolerant Control System (FTCS) aiming at to mitigate the undesirable effects of pressure oscillation and speed variation that may affect this type of system. This research assumes that, for economic and safety reasons, industrial systems operate by default in closed-loop to ensure stability and desired performance. Therefore, a methodology is introduced to identify the open-loop transfer function of industrial plants, based on data obtained by signal measurement, of the industrial process operating in closed-loop, denominated Two-Stage Method. The identified model is used to design a controller that meets the performance criteria defined by the FTCS instead of the traditional control system, designed for a specific operating point regardless of the fault acting in the system. For experimental evaluation, an industrial fluid pumping bench was used, developed at the Automation and Control Laboratory of Federal University of Pará (UFPA). A passive FTCS was designed using robust control technique based on parametric uncertainties. For that end, it was used a set of uncertain models, obtained by parametric identification, considering a desired operating range for the test plant, with the system operating under both normal and fault conditions. Performance indices were calculated in order to quantitatively evaluate the performance of the FTCS monitored system, with the results obtained for the system operating without the FTCS (using classical controller). The results show the good performance of the proposed methodology. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Sistemas de bombeamento de fluidos fazem parte de uma infinidade de aplicações industriais. Do tradicional abastecimento de água, a sistemas de resfriamento de usinas termonucleares, até o complexo sistema de manobra de aeronaves, que faz uso de atuadores pneumáticos, nos deparamos com exemplos de aplicações destes sistemas. E, assim como qualquer processo industrial, sistemas de bombeamento podem estar sujeitos a comportamentos anômalos ou faltas, que podem levar ao mal funcionamento, ou a perda de estabilidade de um processo, provocando avarias permanentes, devido ao efeito de fenômenos indesejáveis, como a cavitação e o golpe de aríete, por exemplo. Deste modo, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema de controle tolerante a falta (FTCS – Fault Tolerante Control System) para mitigar os efeitos indesejáveis de variações de pressão e oscilações de velocidade, que podem acometer este tipo de sistema. Tal investigação parte do princípio de que, por razões econômicas, e de seguranças, sistemas industriais operam, por padrão, em malha fechada, para garantir estabilidade e desempenhos desejados. Em vista disso, é apresentada uma metodologia, para identificação da função de transferência de malha aberta de plantas industriais, a partir de dados obtidos por medição de sinais, do processo operando em malha fechada, conhecido como Método de Dois Estágios. O modelo identificado é utilizado para projetar um controlador que atenda aos critérios de desempenho definidos pelo FTCS, em substituição ao sistema de controle tradicional, supostamente em operação no sistema, e que é projetado para um ponto de operação específico e, portanto, sem levar em consideração a falta atuando no sistema. Para avaliação experimental, utilizou-se uma bancada industrial de bombeamento de fluidos, desenvolvida no Laboratório de Automação e Controle, da Universidade Federal do Pará (UFPA). Foi projetado um FTCS passivo, utilizando-se técnica de controle robusto, baseada em incertezas paramétricas. Para isso, utilizou-se um conjunto de modelos incertos, obtidos por identificação paramétrica, considerando uma faixa de operação desejada para a planta de testes, com o sistema operando tanto em condições normais quanto sob ação de falta. Índices de desempenho foram calculados afim de avaliar quantitativamente o desempenho do sistema monitorado pelo FTCS, com os resultados obtidos para o sistema operando sem o FTCS (usando controlador clássico). Os resultados obtidos demonstram o bom desempenho da metodologia proposta. UFPA - Universidade Federal do Pará
Ítems relacionados
Mostrando ítems relacionados por Título, autor o materia.
-
Teoría de sistemas Definición. Clasificación de Sistema y Relaciones causales. Sistemas controlados. Modelos de Sistemas y Sistemas Generales. Sistemas Discretos. Sistemas Físicos. Sinergia y recursividad. Subsistemas. El Contexto del Sistema. Sistema Abierto y Cerrados. El Proceso. Entropía y neguentropia. El concepto de sistema en las ciencias del hombre. Método para Conocer. Sistemas de Referencia: Suprasistemas e Infrasistemas, Isosistemas y Heterosistemas. Componentes, Subsistemas y elementos de los Sistemas. Método Sistémico. Sistema, Clasificación. Subsistemas de Control. Teoría Sistémica de la Organización. Organización de los sistemas complejos. Metodología de Checkland. Orígenes de la MSB Conceptos necesarios para entender la MSB Etapas de la MSB Variante de la metodología y elementos CATWOE. Aplicaciones a sistemas reales.
Chambi Tipula, Adan (Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y VallePE, 2021-08-19)El objetivo de este trabajo de investigación fue la teoría general de sistemas nos ayuda a comprender la interrelación entre los diversos sistemas que existen actualmente y la complejidad de estas relaciones, tales ... -
Teoria de sistemas Definición y clasificación de sistema y relaciones causales. Sistemas controlados. Modelos de sistemas y sistemas generales. Sistemas discretos. Sistemas físicos. Sinergia y recursividad. Subsistemas. El contexto del sistema. Sistema abierto y cerrados. El proceso de sistema. Aplicaciones a sistemas reales educativos
Esteban Luna, Yik (Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle, 2019)El presente trabajo de investigación tiene como objetivo fundamental hacer mención que vivimos en un mundo en donde el sistema se ha globalizado en todos los campos, pero todo comienza con la teoría general de los sistemas, ...