Implementação E Análise De Um Algoritmo De Controle Tolerante a Falhas Com Considerações Sobre Restrições Operacionais

Abstract

RESUMO -As indústrias químicas estão sujeitas à ocorrência de falhas que afetam seu desempenho e segurança. O sistema de controle da planta possui malhas integradas e uma falha pode encadear prejuízos a todo o processo. Assim, as indústrias têm se dedicado a implementar controladores tolerantes para manter um desempenho aceitável em cenários de falha. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi aplicar a teoria dos atuadores virtuais considerando restrições operacionais aplicadas no desvio entre as saídas do processo em falha e seu comportamento nominal. O algoritmo proposto foi aplicado a um reator contínuo agitado (CSTR) sujeito a falha na malha de controle. Os resultados indicaram que, mesmo sob falha, o algoritmo desenvolvido mantém o desempenho do processo aceitável, dentro dos limites definidos para o desvio em relação a uma referência. INTRODUÇÃOAs plantas e equipamentos inerentemente seguros são projetados para evitar ou conter condições anormais de operação, minimizando a ocorrência de acidentes. Neste contexto, as indústrias estão investindo cada vez mais em técnicas capazes de impedir que a propagação de uma falha afete a segurança e o desempenho do processo.O controle da produção é realizado por sistemas de controle com malhas integradas e acopladas e uma única falha pode prejudicar todo o processo. Deste modo, uma das formas para garantir o desempenho aceitável do processo mesmo em cenário de falhas é introduzir aspectos de segurança aos sistemas de controle, tornando-os uma das camadas de proteção do processo.O controle tolerante a falha é uma classe de controlador cuja função é conter o avanço da falha e manter o desempenho do processo satisfatório e estável. Este controlador ainda não é muito utilizado por precisar de algoritmos complexos e de instrumentação e processadores de alto desempenho (ZUBEN, 2003). Entretanto, ele vem ganhando espaço na aplicação fabril.Dentre as estratégias de controle tolerante está o atuador virtual, utilizado quando existe mal funcionamento ou perda de atuadores. Este método fundamenta-se na redistribuição dos sinais de controle para os atuadores ainda disponíveis e no ocultamento da falha do controlador nominal através do desvio entre as saídas reais e estimadas da planta (BLANKE, 2006). Desse modo, o objetivo desse trabalho foi desenvolver no software Scilab um algoritmo de controle tolerante adotando a estratégia de atuador virtual na forma de um problema de