Estratégia avançada de sintonia para controle por matriz dinâmica com aplicação não-linear

Abstract

Abstract-In this paper an autotuning method for Dynamic Matrix Control (DMC) is presented with application to single-input single-output (SISO) processes which can be approximated by a first-order-plus-dead-time model. In order to validate the method a non-linear control valve system described by a Wiener process is simulated. This process was identified by a Hammerstein model so DMC could perform non-linear control. The proposed tuning method has its performance compared to another method commonly found in literature, showing more conservative results regarding smoothness of the control action while maintaining adequate performance on settling time.Keywords-dynamic matrix control, non linear control, first-order-plus-dead-time, autotuning.Resumo-Neste trabalhoé apresentado um método de sintonia automática (autotuning) para o DMC com aplicação em processos SISO que possam ser aproximados por um modelo FOPDT. Para validação do métodó e simulado um sistema não-linear de válvula de controle descrito por um processo Wiener. Um processo Hammersteiné identificado a partir deste sistema para efetuar o controle não-linear pelo DMC. O método de sintonia proposto tem seu desempenho comparado com outro método popularmente encontrado na literatura, demonstrando resultados mais conservativos quanto a suavidade da ação de controle enquanto mantem bom desempenho relativo ao tempo de acomodação.Palavras-chave-controle por matriz dinâmica, controle não linear, FOPDT, sintonia automática. IntroduçãoO algoritmo do controle preditivo por matriz dinâmica (Dynamic Matrix Control -DMC) tem se mantido essencialmente o mesmo desde a sua concepção nos trabalhos originais por (C.R. and P. S., 2001;Cutler et al., 1982). As inovações nestá area do controle preditivo baseado em modelo são apresentadas fundamentalmente para dois problemas diferentes: i) a representação matemática do modelo, e ii) a sintonia de parâmetros, os horizontes e fator de supressão de movimento, do controlador.A sintonia de parâmetros do DMCé problemática já que não há maneira analítica exata para obtenção dos parâmetros que produzam a melhor resposta desejada. Em (Qin and Badgwell, 2003) e apresentada uma extensa revisão do DMC com aplicações industriais e em (Kokate et al., 2010) uma revisão da literatura quanto a métodos de sintonia do DMC para processos SISO. Dentre os métodos de sintonia automática (autotuning) se destaca o de Shridhar and Cooper (1997) por sua facilidade de uso a partir de um modelo firstorder-plus-dead-time (FOPDT).Neste trabalhoé apresentado um método de sintonia para o DMC considerando plantas que possam ser aproximadas por um modelo FOPDT. Inicialmente, parte-se de considerações de uma realização mínima do DMC para que seja possível efetuar uma análise do comportamento do sistema em malha fechada. Em seguida a sintoniaé expandida para melhor contemplar o modelo do processo, utilizando o tempo de resposta e atraso do tempo morto. Observa-se que esta sintonia expandidaé um híbrido da sintonia do fator de supressão de movimentos desta proposta ...