Controle Tolerante a Falhas Baseado Em Atuadores Virtuais Com Horizonte Móvel

Abstract

RESUMO -Os métodos para o controle tolerante a falhas complementam as malhas de controle de uma planta industrial utilizando dispositivos capazes de lidar com os eventos anormais de operação, evitando que falhas no processo comprometam sua operabilidade. Neste trabalho, as considerações sobre o mau funcionamento de atuadores e o estudo de técnicas capazes de acomodar seus efeitos são apresentadas. Esse estudo fundamenta-se em estratégias de controle reconfigurável aplicadas a sistemas multivariáveis. Uma extensão recentemente proposta na literatura, dirigida ao uso de atuadores virtuais com horizonte móvel é discutida e explorada, para os quais são feitas as considerações sobre sua implementação e aplicabilidade. A técnica é demonstrada em um estudo de caso com falhas em suas variáveis de entrada no qual o esforço de controle das redundâncias funcionais é redirecionado para a contenção dos efeitos da falha e manutenção da estabilidade na estrutura de controle. INTRODUÇÃOSistemas de controle tolerante a falhas em processos (Mhaskar et al. 2013) compreendem um conjunto de técnicas capazes de intervir na estrutura de controle de um sistema com mau funcionamento em seus componentes com a finalidade de evitar a perda de desempenho e estabilidade, permitindo que o processo continue operacional. A intervenção do controle tolerante nos efeitos indesejáveis da falha, considerando técnicas de controle reconfigurável, é associada à alteração da estrutura do controle nominal, por modificação da composição de entradas e saídas destinadas ao controle em malha fechada para que o processo seja adequado ao novo cenário imposto pela falha no sistema (Blanke et al., 2006).Destacam-se dentre as técnicas baseadas no controle reconfigurável, aquelas fundamentadas no rastreamento do comportamento nominal do sistema, como o método baseado nos atuadores e sensores virtuais, apresentados por Steffen (2005), com contribuições recentes encontradas na literatura como em Nazari et al. (2013) e Rotondo et al. (2014. Suas principais características consistem no redirecionamento dos sinais de entrada e na reconstrução dos sinais das saídas da malha de controle, recuperando as características dinâmicas do processo em situação de falha de acordo com suas condições normais de operação. As propriedades do método baseado nos sensores e atuadores virtuais são, dentre outras, aquelas relacionados à garantia de estabilidade do sistema, a recuperação do seu desempenho e a manutenção da estratégia de controle nominal.