Modelagem, identificação e controle de planta piloto com tanque cônico

Abstract

Esse trabalho apresenta uma metodologia para modelar, identificar, validar e controlar uma planta piloto construída por dois tanques cilíndricos e um cônico, do Laboratório de Controle de Processos da Universidade de Brasília. Inicialmente, um conjunto de equações não-lineares foi obtido a partir do balanço de massa dos líquidos que fluem entre os tanques. Tais equações foram utilizadas para simular o comportamento (nível de cada tanque) do sistema à diferentes configurações (devido à existência de válvulas entre os tanques) e pontos de equilíbrio. Após definir as configurações utilizadas no presente trabalho, foi utilizada a abordagem caixa-cinza no processo de identificação dos parâmetros. O modelo não-linear foi, então, linearizado por meio das técnicas de i) expansão em série de Taylor de primeira ordem em torno de um ponto de operação e de ii) linearização por realimentação. Os parâmetros tanto do modelo não-linear quanto do modelo linear foram estimados com o auxilio da Toolbox de Identificação de Sistemas do software Matlab. Para validar os modelos obtidos, foram utilizados dados diferentes dos usados na etapa de identificação. Em seguida, foram projetados controladores para controlar o nível do tanque cônico para dois layouts distintos. Por último, foi implementado um controlador PI para a primeira configuração estudada com o auxílio da ferramenta Matlab.