Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)

Quantificação e Compensação de Atrito em Válvulas de Controle

Felipe Nunes Radtke

Julho/2015

Orientador:

Fernando Cesar Lizarralde

Programa:

Engenharia Elétrica

      As válvulas de controle pneumáticas são os elementos finais de controle mais utilizados nas indústrias, responsáveis por implementar a estratégia definida pelo controlador através do ajuste da sua área de abertura. Entretanto, a presença de atrito estático elevado nestes elementos é um dos fatores que mais contribui para o mau desempenho dos sistemas de controle, impedindo que as especificações desejadas para o produto final sejam atingidas, resultando em prejuízos materiais e financeiros. Desta forma, a adoção de técnicas de detecção, quantificação e compensação de atrito se faz necessária para minimizar os efeitos dessa não linearidade até a próxima parada programada.
      Neste trabalho, o problema de quantificação e compensação de atrito em válvulas de controle será abordado a partir da realização de experimentos envolvendo uma válvula real e dois sistemas auto-regulatórios, simulados em uma arquitetura hardware in the loop por meio de modelos de primeira ordem com atraso e de terceira ordem. As principais contribuições oferecidas são: 1) a avaliação do desempenho de um método de quantificação baseado na identificação dos parâmetros de um modelo de atrito e de um modelo linear que representa a dinâmica do processo, e 2) a realização de um estudo comparativo entre duas metodologias de compensação de atrito baseadas na adição de pulsos de correção à saída do controlador; tais metodologias possuem como vantagem a utilização de estruturas de supervisão que minimizam ou desabilitam a ação dos compensadores quando determinadas condições operacionais são atingidas pela planta, evitando a movimentação desnecessária do elemento final de controle. A robustez de todos os métodos utilizados será verificada em simulações com três sintonias para os controladores de cada sistema, a partir da medição da posição da haste da válvula.