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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2009.tde-11082010-161706
Documento
Autor
Nome completo
Rodrigo Alvite Romano
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2009
Orientador
Banca examinadora
Garcia, Claudio (Presidente)
Aguirre, Luis Antonio
Campos, Mario Cesar Mello Massa de
Odloak, Darci
Zanin, Antônio Carlos
Título em português
Identificação de processos não-lineares e quantificação de atrito em válvulas de controle.
Palavras-chave em português
Atrito
Identificação de sistemas
Otimização não-linear
Válvulas de controle pneumático
Resumo em português
O atrito em válvulas e a sintonia inadequada de controladores são duas das maiores causas de degradação no desempenho das malhas de controle que incluem tais dispositivos. Assim como modelos de atrito são necessários para diagnosticar o mau funcionamento das válvulas ou para compensar os efeitos indesejáveis causados pelo atrito, modelos de processos são de fundamental importância para o projeto de controladores. Este trabalho estende métodos existentes para estimar parâmetros de modelos de atrito e processo, de modo que uma estrutura não-linear é adotada para representar o processo. O procedimento é baseado em dados de operação em malha fechada. Os algoritmos de estimação desenvolvidos são testados com dados simulados e gerados por uma plataforma híbrida (composta por uma válvula real e por uma planta simulada de neutralização de pH), a partir da qual avaliam-se as influências de perturbações, da magnitude do sinal de teste e da sintonia do controlador nos modelos estimados. Os resultados demonstram que o nível de atrito é corretamente quantificado, assim como bons modelos para o processo são estimados em diversas situações. Além disso, a extensão proposta apresenta vantagens significativas em relação a outros métodos, como: (1) maior exatidão na quantificação do nível de atrito, principalmente para processos em que as não-lineares sejam mais severas e (2) estimativas razoáveis do comportamento estático não-linear.
Título em inglês
Nonlinear process identification and friction quantification in control valves.
Palavras-chave em inglês
Friction
Nonlinear optimization
Pneumatic control valves
System identification
Resumo em inglês
The friction in control valves and inadequate controller tuning are two of the major sources of performance degradation in control loops that include such devices. As friction models are needed to diagnose abnormal valve operation or to compensate such undesirable effects, process models play an essential role in controller design. This work extends existing methods that jointly identify the friction and process model parameters, so that a nonlinear structure is adopted to represent the process model. The procedure is based on data from closed-loop experiments. The developed estimation algorithms are tested with data from simulations and generated by a hybrid setup (composed of a real valve and a simulated pH neutralization process), in which the influences of the process disturbances, of the excitation signal magnitude and of the controller tuning on estimated models are investigated. The results demonstrate that the friction is accurately quantified, as well as good process models are estimated in several situations. In addition, the proposed extension presents significant advantages in relation to other methods, such as: (1) greater accuracy for friction quantification, especially for highly nonlinear processes and (2) reasonable estimates of the nonlinear steady state characteristics.
 
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Data de Publicação
2010-09-16
 
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  • ROMANO, Rodrigo Alvite, and GARCIA, Claudio. Valve friction and nonlinear process model closed-loop identification [doi:10.1016/j.jprocont.2010.11.009]. Journal of Process Control [online], 2011, vol. 21, n. 4, p. 667-677.
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