Simulation control of multiphase flow an electrical submersible pump - EPS

Orientador: Janito Vaqueiro FerreiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Na indústria do petróleo é comum à utilização de bombas centrífugas submersas (BCS) operando em escoamento multifásico líquido-gás. A presença de elevadas vazões de gás causam uma degradação severa no desempenho da bomba, gerando instabilidades nas curvas de pressão-vazão, como o `surging¿ e o `gas locking¿. Portanto o conhecimento destas instabilidades é fundamental para a adequada operação da bomba e assim evitar falhas prematuras no equipamento. Na atualidade não existem modelos matemáticos que representem de forma adequada o comportamento da BCS na região de `surging¿ e no `gas locking¿, gerando a necessidade de empregar circuitos de testes para fazer o levantamento das curvas de desempenho das bombas. A maioria dos circuitos de testes é operada de forma manual para obter às condições de operação da bomba, tornando os ensaios repetitivos, cansativos e trabalhosos. Por isto nasce a necessidade de automatizar estas bancadas com a finalidade de facilitar o processo do levantamento das curvas de desempenho das bombas. Este trabalho apresenta o projeto e simulação de um controle robusto tipo H_? que permita manter o escoamento multifásico na entrada de uma BCS em diferentes condições de operação da bomba. Este controlador é projetado a partir de um circuito de testes para BCS virtual que é modelado empregando formulações físicas e modelos ajustados mediante dados experimentais usando algoritmos de aprendizagem de máquinas baseados em máquinas de suporte vetorial para regressão (SVMr). Após o projeto de controle, o controlador projetado é testado no circuito de testes virtual mediante simulações em tempo real `software in the loop¿ (SIL)Abstract: In the oil industry, it is common to use electrical submersible pumps (ESP) operating with gas -liquid multiphase flow. The presence of high gas flows cause severe degradation in performance of the pump, generating instabilities in the flow-pressure curves, as "surging" and "gas locking". Therefore knowledge of these instabilities is essential for the proper functioning of the pump and thereby prevents premature failure of the equipment. Currently there are no mathematical models that adequately represent the behavior of the EPS in the region of "surging" and "gas locking", creating the need to use test circuits to make a study of the performance curves of the pumps. Most test circuits are operated manually to reach the operating conditions of the pump, making repetitive, tedious and laborious trials. Therefore there is a need to automate these circuits in order to facilitate the process of obtaining the performance curve of the pump. In this paper the project and simulation of a robust control type H_? for keeping the multiphase flow in the entrance of a EPS operating at different conditions is performed. This controller is designed based on a test circuit virtual for EPS which is modeled using physical formulations and adjusted models obtained by experimental data using machine learning algorithms based on support vector machines for regression (SVMR). After the controller design, the control is tested in the virtual test circuits using simulations in real time "software in the loop" (SIL)MestradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoMestre em Engenharia Mecânic

Strategies to correct the effects of delay on the Hardware In the Loop (HIL) systems

Orientador: Janito Vaqueiro FerreiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: O conceito de Hardware In the Loop (HIL) é bastante útil em indústrias automotivas e em indústrias espaciais, já que sistemas complexos são difíceis de se modelar. Este conceito proporciona uma grande confiabilidade aos resultados, diminui o risco de avaria dos equipamentos e dos usuários em seu funcionamento, como também uma diminuição do tempo no desenvolvimento de projetos. Tudo isto sem precisar de um orçamento elevado ou protótipos elaborados para realização de testes. Neste trabalho propõem-se duas estratégias para solucionar o problema do atraso (delay) apresentado pelo sinal de resposta nos sistemas HIL em tempo real, levando-se em conta a sequência de execução real dos processos, bem como também outros aspectos como dos sistemas de aquisição e atuação (inercia, limitações de hardware e software, tempo de amostragem). Os resultados obtidos através das estratégias propostas foram analisados e comparados com resultados numéricos em uma bancada experimental obtendo uma boa concordância eliminando o atraso na respostaAbstract: The Hardware In the Loop (HIL) concept is useful in automotive and spaceship industries, because of the difficulty of modeling complex systems. This concept provides great reliability at the results, decrease the risk of damage to the equipment and to the user operation, as well as decreasing the time of projects development. All of this without requiring a high budget or developing prototypes for testing. This study propose a strategy to solve the delay problem presented by the response signal in real time HIL systems, considering a real execution sequence of the process, as well as other aspects such as in the acquisition and the actuation systems (inertia, hardware and software limitations, sample time). The results obtained through the proposed strategies was analyzed and compared with numerical results in a testing platform with excellent concordance eliminating the delay in the responseMestradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoMestre em Engenharia Mecânic

Robot Manipulators

Robot manipulators are developing more in the direction of industrial robots than of human workers. Recently, the applications of robot manipulators are spreading their focus, for example Da Vinci as a medical robot, ASIMO as a humanoid robot and so on. There are many research topics within the field of robot manipulators, e.g. motion planning, cooperation with a human, and fusion with external sensors like vision, haptic and force, etc. Moreover, these include both technical problems in the industry and theoretical problems in the academic fields. This book is a collection of papers presenting the latest research issues from around the world