Controle robusto aplicado a trocadores de calor

Abstract

Este trabalho trata do problema de projeto do sistema de controle de um trocador de calor do tipo casco e tubo com bypass, no qual a lei de controle é implementada por meio de um controlador industrial do tipo PID e seu projeto leva em consideração que alguns parâmetros do modelo da planta são incertos. Estas incertezas podem ser, por exemplo, devido à inevitável alteração do coeficiente global de troca térmica causada pela modificação do ponto de operação e a incerteza da dinâmica do atuador, o que é comum nos casos para os quais a modelagem não foi feita experimentalmente, mas apenas fenomenologicamente. Um grande desafio, no ambiente industrial, é obter o modelo matemático da planta, uma vez que estes modelos são tipicamente complexos e levam a projetos trabalhosos de controladores. As características do controlador escolhido, o Regulador Linear Quadrático (RLQ), são favoráveis a este cenário, uma vez que se os erros de modelagem podem ser incluídos na fase de projeto, preservando a estabilidade do controlador, mesmo em face de incertezas, permitindo que sejam utilizados modelos extremamente simples para o projeto do controle e com resultados satisfatórios. A lei de controle tipo realimentação de estados do controlador projetado é mapeada numa estrutura tipo PID, muito comum nos ambientes atuais de aplicação dos trocadores de calor. Como este mapeamento é apenas uma aproximação, é necessário reavaliar a condição de estabilidade robusta. Para ilustrar o desempenho temporal, a simulação do sistema de controle foi realizada num ambiente remoto, por meio do Real-Time Windows Target do MatLab. O controlador foi implementado num computador e a planta num outro, utilizando uma rede do tipo IP para a comunicação entre eles, com troca de dados sobre o protocolo de transporte UDP.