In recent history, the growing environmental crisis and the unsustainable
overuse of fossil fuels have become a catalyst for the development of
environmentally friendly or carbon neutron energy sources.
Such fact lead to the reemergence of gasification in the research and
development community. This technology was prominent during World War
II due to the unavailability of oil existent at that time, mostly using coal as
fuel. With the end of the war, so came the end of its development.
Initially, the literature will be reviewed in order to assess the instrumentation
technologies needed to measure the gasification process’ operational
parameters, and thus, allow its monitoring and control. In order to facilitate
the analysis of the data from the developed instrumentation system, a
visualization tool was developed.
The literature was then reviewed again in order to find the most suitable
model topology for the gasification process. This revealed neural networks
as the most reliable model architecture for such endeavor. A gasification
model was then devised using experimental data present in the literature.
The devised model was then used to establish a simulation and controller
design environment. This enabled the development of Model Predictive
Controller to control the temperature inside the gasifier.
The devised model showed great potential as a prediction model, in spite
of the deterioration presented when used as a simulator. The developed
controller was able to stabilize the model generated output for all tested
set-points. The develop work constitutes a solid ground for future work.O desenfreado crescimento da crise ambiental e uso insustentável de
combustíveis fósseis vivido nas últimas décadas tem vindo a tornar-se num
catalisador na busca de soluções carbonicamente neutras de produção de
energia.
Este facto levou ao ressurgimento dos processos de gasificação,
principalmente de biomassa, como um tema na comunidade de pesquisa
e desenvolvimento. Esta tecnologia foi predominante durante a segunda
guerra mundial, período no qual a dificuldade de obtenção de petróleo levou
acréscimo da sua necessidade, sendo carvão o combustível utilizado. Com o
fim da guerra, veio também o fim do seu desenvolvimento.
Inicialmente, será realizada uma revisão de literatura que culminará na
escolha dos instrumentos de medição e atuação necessários para proceder
à monitorização e controlo dos parâmetros operacionais do processo de
gasificação. De modo a facilitar a analise dos dados presentes nestes sensores
foi desenvolvida uma aplicação de visualização de informação.
Findada esta etapa procedeu-se a uma nova revisão da literatura focada na
procura de um modelo para o processo de gasificação. Esta revisão revelou
as redes neuronais como sendo a melhor topologia para descrever o processo.
Utilizando dados disponíveis na literatura procedeu-se à identificação do
sistema em causa. O modelo desenvolvido foi utilizado para estabelecer
um ambiente de simulação e desenho de controladores e assim, desenvolver
um controlador preditivo baseado em modelo para controlar a temperatura
dentro do gasificador.
O modelo desenvolvido apresenta um grande potencial como modelo de
predição, apesar da deterioração do seu desempenho quando usado como
simulador. O controlador desenvolvido foi capaz de estabilizar a saída gerada
pelo modelo de simulação para todos os set-points testados. O trabalho
desenvolvido constitui uma base de trabalho bastante completa que deverá
facilitar desenvolvimentos futuros.Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicaçõe