Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10802
Title: Sistemas com realimentação por relé: análise e aplicações.
Other Titles: Relay feedback systems and applications.
???metadata.dc.creator???: ARRUDA, Gustavo Henrique Machado de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: BARROS, Péricles Rezende.
???metadata.dc.contributor.referee1???: PERES, Pedro Luis Dias.
???metadata.dc.contributor.referee2???: BAZANELLA, Alexandre Sanfelice.
???metadata.dc.contributor.referee3???: CAMPOS, Mario César Mello Massa de.
???metadata.dc.contributor.referee4???: LIMA, Antonio Marcus Nogueira.
???metadata.dc.contributor.referee5???: JACOBINA, Cursino Brandão.
Keywords: Método Relé;Teoria de Controle;Controladores;Sistemas com Atraso de Transporte;Relay Method;Control Theory;Controllers;Transport Delayed Systems
Issue Date: 26-Sep-2003
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ARRUDA,Gustavo Henrique Machado de. Sistemas com realimentação por relé: análise e aplicações. 2003.152 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba Brasil, 2003.
???metadata.dc.description.resumo???: Neste trabalho apresenta-se a análise de um estimador de resposta em frequência baseado em relé e suas aplicações processar identificação e ajuste de controladores PID. O experimento de identificação é baseado na obtenção de um ciclo limite na frequência em que a magnitude da função de transferência avaliada é igual a um valor de parâmetro, chamado r. Inicialmente, uma análise no domínio do tempo dos sistemas de feedback de relés apresentado nos mapas de Poincare, e condições necessárias e suficientes para a existência e estabilidade dos ciclos limite simétricos unimodais. Os resultados são aplicados ao relé experimento de feedback, a fim de obter expressões de formulário fechado para avaliar a existência e estabilidade dos ciclos limite simétricos unimodais. É mostrado por exemplos de simulação que o experimento pode produzir uma grande variedade de fenômenos para diferentes configurações do parâmetro r. Para Por exemplo, variando o parâmetro r, mesmo em sua faixa segura, o sistema pode sofrer de um nível estável ciclo para o comportamento caótico. Um novo procedimento para a estimativa de um modelo de primeira ordem mais tempo morto usando testes de relé é apresentado na sequência. Com base na análise no domínio do tempo dos sistemas de feedback de relés com o tempo delay, expressões exatas para o ciclo limite, que relacionam o tempo morto e a constante de tempo em tais modelos são obtidos. A vantagem do procedimento é que o modelo se encaixa melhor na frequência faixa em que o ângulo da fase do processo está entre -90 ° e -180 °, no caso de dinâmica não modelada. Os resultados são utilizados para as técnicas populares de ajuste de PI e ID, a fim de avaliar a qualidade dos modelos obtidos. Por fim, os experimentos de relé são aplicados aos controladores iterativos de P ID, com base no ganho e especificações das margens da fase. Experimentos de revezamento são usados ​​para avaliar as margens de estabilidade em cada etapa e a operação é executada em loop fechado, sem remover o controlador. Outro A vantagem desse procedimento é o fato de que a resposta em frequência do processo não precisa ser conhecida por as etapas de design. Com algumas suposições sobre as características de resposta em frequência do processo, é mostrou que o circuito fechado permanece estável para cada controlador calculado durante as iterações. Se não Quando são feitas suposições sobre o modelo de processo, um novo experimento baseado em relé é apresentado para detectar comportamento de instabilidade do circuito fechado antes de modificar os parâmetros do controlador. Um exemplo de simulação é usado para ilustrar o procedimento e avaliar suas propriedades. O procedimento é então aplicado para ajustar um controlador PI no controle de nitrato de uma estação de tratamento simulada de lodo ativado, um PI ajuste do controlador em um experimento de caracterização de filme fino com dióxido de vanádio e um controlador P ID no controle de temperatura de um processo de escala laboratorial de trocador de calor. Os resultados apontam que com algumas iterações, é obtido um controlador razoável, de modo que as especificações de robustez sejam alcançado.
Abstract: This thesis deals with the analysis of a relay based frequency response estimator and its applications to process identification and PID controllers tuning. The identification experiment is based on obtaining a limit cycle at the frequency where the magnitude of the evaluated transfer function is equal to a parameter value, named r. Initially, a time domain analysis of relay feedback systems based on Poincare maps is presented, and necessary and sufficient conditions for the existence and stability of symmetrical unimodal limit cycles are obtained. The results are applied to the relay feedback experiment, in order to obtain closed form expressions for evaluating the existence and stability of symmetrical unimodal limit cycles. It Is shown by simulation examples that the experiment can produce a great variety of phenomena for different settings of the parameter r. For instance, varying the parameter r , even in its safe range, the system can undergo from a stable l i m it cycle to chaotic behavior. A new procedure for the estimation of a first order plus dead-time model using relay tests is presented in the sequel. Based on the time domain analysis of relay feedback systems with time delay, exact expressions for the limit cycle, which relates the dead-time and time constant i n such models are obtained. The advantage of the procedure is that the model fits better i n the frequency range where the process phase angle is between —90° and —180°, in the case of unmodelled dynamics. The results are then used for P I and P ID popular tuning techniques, in order to evaluate the quality of the obtained models. Finally, the relay experiments are applied to iterative P ID controllers tuning based on gain and phase margins specifications. Relay experiments are used to evaluate the stability margins in each step, and the operation is performed in closed loop, without removing the controller. Another advantage of this procedure is the fact that the process frequency response need not be known for the design steps. With some assumptions on the process frequency response characteristics, it is shown that the closed loop remains stable for each controller calculated during the iterations. If no assumptions are made on the process model, a new relay based experiment is presented to detect closed loop instability behavior before modifying the controller parameters. A simulation example is used to illustrate the procedure, and evaluate its properties. The procedure is then applied to tune a P I controller in Nitrate control of a simulated activated sludge treatment plant, a PI controller tuning i n a vanadium-dioxide thin film characterization experiment, and a P ID controller in temperature control of a heat exchanger laboratory scale process. The results point out that with a few iterations a reasonable controller is obtained, such that the robustness specifications are achieved.
Keywords: Método Relé
Teoria de Controle
Controladores
Sistemas com Atraso de Transporte
Relay Method
Control Theory
Controllers
Transport Delayed Systems
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10802
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
GUSTAVO HENRIQUE MACHADO DE ARRUDA - TESE PPGEE 2003.pdfGustavo Henrique Machado de Arruda - Tese de Doutorado PPGEE 20036.47 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.