LMI-based Model Predictive Control of uncertain stable and unstable systems based on a realigned state space representation (2014)
- Authors:
- Autor USP: CAPRON, BRUNO DIDIER OLIVIER - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PQI
- Subjects: CONTROLE DE PROCESSOS; CONTROLE PREDITIVO
- Language: Inglês
- Abstract: Nesta tese, com a ambição de desenvolver um pacote de controle que poderia ser implementado a baixo custo nas indústrias brasileiras, são estudados o controle preditivo (MPC) de sistemas estáveis e instáveis com modelos incertos baseado em um modelo de realinhamento e o uso de técnicas de desigualdades matriciais lineares (LMI) para resolução de problemas de controle robusto. Na primeira parte da tese, a aplicabilidade de um controlador baseado em um modelo de realinhamento é considerada. Como o controlador preditivo baseado em um modelo de realinhamento não requer o uso de um observador de estados, espera-se que seja mais eficiente e mais robusto a distúrbios não medidos que um controlador que precise de um observador de estados. Essa hipótese é testada comparando-se o desempenho e a robustez a distúrbios não medidos deste controlador com um controlador que requer o uso de um observador de estados através da simulação do controle de um separador polipropileno/propano (PP) industrial. Por outro lado, a desvantagem de um controlador baseado em um modelo de realinhamento é a sensibilidade da construção do modelo e das matrizes do controlador a erros numéricos que aumentam junto com o tamanho do sistema. As etapas do algoritmo de controle mais sensíveis a erros numéricos são então destacadas com o objetivo de discutir a aplicabilidade de um controlador baseado em um modelo de realinhamento a sistemas de grande porte. Além disso, sempre que possível, os métodos utilizados para reduzir a sensibilidade das etapas problemáticas a erros numéricos são apresentados. A segunda parte da tese trata da solução do problema de controle robusto preditivo baseado em um modelo de sistema incerto.Este problema é usualmente abordado através da inclusão de restrições não lineares sobre os custos associados aos modelos da planta no problema de controle de tal modo que a ação de controle é obtida a cada instante de tempo através da resolução de um problema de otimização não linear, cujo custo computacional pode ser proibitivo para sistemas de grande porte. Nesta parte da tese, o problema de MPC robusto é então reformulado como um problema baseado em LMIs que pode ser resolvido com uma fração do esforço computacional. A abordagem proposta é comparada com o MPC robusto convencional e testada através da simulação do controle de um reator e de um separador C3/C4 industriais. Finalmente, na terceira parte da tese, o MPC de sistemas estáveis e instáveis com incertezas no modelo que permite a saturação das entradas manipuladas é abordado. Um subconjunto das entradas manipuladas é alocado ao controle das saídas instáveis através de uma lei de realimentação de estados enquanto as outras entradas são deixadas livres para controlar as saídas estáveis restantes. Assume-se que as saídas são controladas dentro de faixas e que os setpoints das saídas são tratados como entradas manipuladas adicionais. Os controladores desenvolvidos nesta parte da tese permitem a saturação das entradas associadas às saídas instáveis através da manipulação das entradas livres e dos setpoints das saídas instáveis. A viabilidade recursiva dos controladores desenvolvidos é garantida permitindo-se que os setpoints das saídas instáveis deixem temporariamente suas faixas. O desempenho dos controladores desenvolvidos é testado através da simulação do controle de dois processos integradores da indústria química.
- Imprenta:
- Data da defesa: 03.07.2014
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ABNT
CAPRON, Bruno Didier Olivier. LMI-based Model Predictive Control of uncertain stable and unstable systems based on a realigned state space representation. 2014. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2014. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19032015-173721/. Acesso em: 18 abr. 2024. -
APA
Capron, B. D. O. (2014). LMI-based Model Predictive Control of uncertain stable and unstable systems based on a realigned state space representation (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19032015-173721/ -
NLM
Capron BDO. LMI-based Model Predictive Control of uncertain stable and unstable systems based on a realigned state space representation [Internet]. 2014 ;[citado 2024 abr. 18 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19032015-173721/ -
Vancouver
Capron BDO. LMI-based Model Predictive Control of uncertain stable and unstable systems based on a realigned state space representation [Internet]. 2014 ;[citado 2024 abr. 18 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-19032015-173721/ - LMI-based multi-model predictive control of an industrial C3/C4 splitter
- LMI-based multi-model predictive control of an industrial C3/C4 splitter
- A combined Lqr-MPC robust strategy with input saturation for the control of a deisobutanizer distillation column
- An extended Linear Quadratic Regulator with zone control and input targets
- Realigned model predictive control of a propylene distillation column
- Linear matrix inequality-based robust model predictive control for time-delayed systems
- Study of infinite horizon MPC implementation with non-minimal state space feedback in a propylene production unit using dynamic process simulation
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