Aplicação fuzzy x pid: técnicas de controle em ambientes simulados

De Leonardo de Carvalho Vidal

Aplicação Fuzzy X PID apresenta ferramentas que ajudam engenheiros e futuros profissionais ligados às áreas de automação, instrumentação e modelagem a entender e aplicar técnicas de controle, em especial da lógica Fuzzy, dando ainda um direcionamento para plantas reais. Exposta como um tutorial, a configuração de Controlador Lógico Programável com software de linguagem de alto nível e ambiente interativo, usado por milhões de engenheiros e cientistas em todo o mundo, permite o projeto, a simulação e a implementação de leis de controle aplicadas a modelos reduzidos.
Leonardo Vidal traz ainda, de forma mais enxuta, uma releitura da teoria Fuzzy considerando vários autores estudiosos do assunto. De agradável leitura, esta obra é indicada também a estudantes de graduação e pós-graduação que buscam aplicações práticas a seus estudos

• Idioma: Português
• Editora: Editora Appris
• Data de lançamento: 1 de jan. de 2015
• ISBN: 9788581927800

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1ª Edição – Copyright© 2015 dos autores

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COMITÊ CIENTÍFICO DA COLEÇÃO EDUCAÇÃO, TECNOLOGIAS E TRANSDISCIPLINARIDADE

Dedico este trabalho à minha esposa, Alba, e aos meus filhos, Luiza e Leonardo.

Infelizmente, para os homens deixarem de reconhecer uma grande bênção de Deus, basta desviarem os olhos para os pequenos problemas que a vida lhes apresenta.

(Autor desconhecido)

A ciência humana de maneira nenhuma nega a existência de Deus. Quando considero quantas e quão maravilhosas coisas o homem compreende, pesquisa e consegue realizar, então reconheço claramente que o espírito humano é obra de Deus, e a mais notável.

(Galileu Galilei)

AGRADECIMENTOS

Ao professor João Bosco Gonçalves, pelo companheirismo, profissionalismo, competência e comprometimento na condução da orientação do trabalho que deu origem a esta obra.

Ao Centro Universitário de Barra Mansa, que cedeu o laboratório para a execução do estudo que baliza o trabalho.

A professora Sylvia Eileen Cartes Cabezas, Jaqueline Patrícia Silva Cunha, Talita dos Santos Soares e ao Deilton de Oliveira Souza, que apoiaram o experimento no Laboratório.

Aos agora engenheiros Alessandro Pires da Costa e Wellington Carlos de Almeida Landim, que me honraram com a possibilidade de ser seu professor e orientador e que dividem a autoria de trabalho desenvolvido e citado nesta obra.

Agradecimento Especial

Etapas vão e vêm.

Etapas começam e terminam.

E nessa nossa caminhada tive a presença constante de DEUS a me apoiar e a me orientar.

Pai, amigo, companheiro de jornada, te agradeço por proporcionar todos esses anos de grandes lutas e vitórias.

DEUS, obrigado.

APRESENTAÇÃO

Esta obra apresenta uma proposta de estudo de duas técnicas diferentes de controle em ambiente simulado com comparação e desenvolvimento dos parâmetros de controle. O objetivo desta obra é dar subsídios a estudantes de graduação, pós-graduação e demais profissionais de engenharia interessados no entendimento de técnicas de controle, e estudar o controle de sistemas multivariáveis não lineares em escala de laboratório utilizando tanques acoplados, onde se controla o nível de água. Esse tipo de processo é bastante comum em escala industrial.

Um ambiente de projeto e implementação de técnicas de controle, utilizando-se um modelo reduzido de uma planta industrial de tanques acoplados (MRP) foi desenvolvido na planta didática do Laboratório de Controle e Automação do Centro Universitário de Barra Mansa, localizada no campus Cicuta desta instituição.

Utilizou-se o ambiente computacional MATLAB® para projeto, simulação e implementação de leis de controle aplicadas, permitindo aplicar ao modelo reduzido duas diferentes possibilidades de ações de controle e métodos de identificação da planta.

Apesar de o processo se apresentar de forma não linear, pelo fato de as vazões nos tanques serem função quadrática dos níveis de água, para o estudo em questão não é necessária a linearização em cada ponto de operação.

Para análise foi desenvolvido um controlador Fuzzy, no ambiente MATLAB® através de seu toolbox. Tal controlador recebe e envia dados via protocolo de comunicação ao Controlador Lógico Programável ligada à Planta Didática.

A partir da observação do comportamento da planta foi utilizado o método heurístico considerando regras ou dicas apresentadas na operação dessa planta. Utilizando o modelo MANDAMI, que possui relações nebulosas tanto com seus antecedentes quanto com seus consequentes, utilizou-se uma inferência do tipo Max-Min.

A comparação se dá entre o controlador Fuzzy e o controlador PID tradicional existente.

Diversas abordagens de controle têm sido utilizadas com o objetivo de melhorar o desempenho de plantas industriais. Na