Controle preditivo baseado em modelo aplicado a um tanque aquecedor industrial

Abstract

O controle preditivo (MPC) surge como alternativa `a necessidade da ind´ ustria lidar com sistemas multivariáveis e com restriçõoes nos quais as técnicas de controle tradicionais, tais como o PID, não fornecem os benef´ıcios esperados. Um dos primeiros controladores MPC foi desenvolvido nos anos 1970 pela indústria petroquímica e aplicado aos seus processos, despertando a atenção e o interesse tanto da indústria em geral quanto da academia. Esse desenvolvimento foi responsável por impulsionar diversas aplicações subsequentes. O presente trabalho inicialmente levantou na literatura técnico-científica uma revisão bibliográfica do controle preditivo aplicado a um tanque reator. Aborda-se posteriormente a estratégia de controle preditivo em espaço de estados aplicada no projeto e simulação de um Tanque Aquecedor Agitado Contínuo (CSTH) através da plataforma de programação e computação numérica MATLAB®. Objetiva-se simular a dinâmica do processo e verificar o desempenho do controlador ao manipular as variáveis de entrada sujeitas as restrições. Nos testes de desempenho para mudanças de setpoint notou-se a eficiência do MPC quanto às variáveis controladas seguirem as referências nas saídas e às rejeiçãoo de distúrbios. Constatou-se a prioridade do controlador atender as restrições impostas nas entradas do processo ao limitar as variáveis manipuladas nos limites mínimo e máximo de restrição.