Controle preditivo antecipativo de processo de nível de quarta ordem

Abstract

Os métodos de controle tradicionais geralmente utilizam a informação atual e passada da saída para calcular então o sinal de atuação. No controle preditivo, por sua vez, utiliza-se também informação da referência futura do estado desejado da planta. Otimiza-se o erro considerando um modelo do processo e a predição da resposta dentro de um horizonte de cálculo. Apenas o primeiro valor da variável manipulada é utilizado, uma vez que novas informações da referência estarão disponíveis - estratégia conhecida como horizonte deslizante. Este tipo de controlador pode proporcionar respostas mais rápidas do sistema, incorporar restrições do processo, além de poder ser vantajoso tanto na redução da sensibilidade às perturbações do sistema quanto na manutenção da estabilidade. A otimização da função de custo (geralmente quadrática) incorpora as saturações do processo - interessante em aplicações práticas. A predição é baseada em um modelo, que tem portanto papel central na qualidade do controle preditivo. Neste trabalho, propõe-se a utilização do processo de nível de líquidos de quarta ordem disponível no Laboratório de Automação e Robótica (LARA) para aplicação deste tipo de controlador. Não é despiciendo destacar que algumas propostas de controladores já foram aplicados nesta planta, como o PI, PID e o NARMA-L2. À vista disso, propõe-se um controlador preditivo antecipativo, comparando os resultados obtidos com os controladores PI e PID com anti-windup a fim de realizar análise de desempenho entre os diferentes algoritmos de controle. Os resultados obtidos mostraram que o controle preditivo baseado em modelo (MPC) antecipativo, com a incorporação de restrições de processo, é o que proporciona uma melhor resposta quando comparado com os demais controladores experimentados, o que robustece a eficácia e eficiência dos controladores MPC em processos de nível de líquido como o experimentado neste trabalho.