Controle preditivo de colunas de absorção com o metodo de controle por matriz dinamica

AUTOR(ES)

Fernando Palu

DATA DE PUBLICAÇÃO

2001

RESUMO

Na literatura encontramos vários trabalhos sobre simulação de colunas de absorção, mas apesar da importância industrial deste equipamento, temos poucos estudos sobre a implementação de estratégias de controle. Neste trabalho foi realizado um estudo do desempenho do Controle por Matriz Dinâmica (DMC), quando aplicado a uma coluna de absorção, tanto para o caso monovariável (SISO), como para o caso multivariável (MISO). Além de realizar o controle do sistema quando submetido a uma única perturbação no instante de tempo inicial, também se avaliou o desempenho do controlador para perturbações múltiplas. Estes perturbações, de magnitudes aleatórias, foram inseri das de forma periódica, visando aproximar o funcionamento da coluna de uma situação real. Além desta análise, também se propôs uma metodologia para otimizar o funcionamento da coluna, tendo como parâmetros de otimização o consumo de solvente e a integral do quadrado do erro (ISE). O sistema escolhido para ser estudado é um processo onde C02 é gerado durante a produção de álcool etílico por fermentação. O álcool deve ser removido pela absorção em água numa coluna com 9 estágios. Na primeira etapa, foi apresentado o modelo dinâmico da coluna de absorção, com todas as equações diferenciais e relações de equilíbrio utilizadas para a simulação. Para simular o comportamento da coluna foi elaborado um programa em linguagem FORTRAN. Com este programa se testou a resposta do sistema para perturbações na vazão de solvente e na composição do gás de entrada. A seguir foi implementado um controlador PI, para que se pudesse comparar o desempenho do controlador DMC com um controlador convencional de retro-alimentação. O desenvolvimento do algoritmo DMC foi mostrado de forma bem detalhada, tanto para o caso com única entrada e única saída (SISO) como para o caso com múltiplas entradas e única saída (MISO). Com este algoritmo obtemos a lei de controle do DMC, que foi inicialmente implementada para o caso SISO. Depois de feito o ajuste dos parâmetros do controlador, o desempenho deste foi então avaliado, inicialmente com uma única perturbação e depois com perturbações múltiplas. O controle foi efetuado de forma satisfatória nos dois casos, apresentando um resultado muito melhor do que o observado para o controlador PI. Todos os testes realizados com a versão SISO do controlador DMC foram repetidos para o caso MISO, e os resultados foram análogos. Finalizando o trabalho, se propôs otimizar o funcionamento da coluna através da escolha adequada does) estágio(s) usado(s) para medir a composição do gás. Para quantificar o desempenho do sistema de controle foram propostos dois parâmetros: a quantidade de solvente gasta e a integral do quadrado do erro (ISE). Com o uso destes dois critérios foi possível estabelecer em quais estágios devemos medir a composição do gás para obter o melhor desempenho do controlador

ASSUNTO(S)

processos quimicos absorção controle preditivo

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