Sintonia de controle preditivo pela técnica de enxame de partículas: aplicação a uma coluna desmetanizadora

Abstract

Os controladores preditivos (MPC ou model predictive controllers) aparecem para a indústria em meados da década de 1970 e, desde então, só vem se desenvolvendo e ganhando mais aplicações. Podem ser citadas diversas vantagens de seu uso quando comparados com os controladores tradicionais PID, como incorporação de restrições ao modelo e controle de plantas multivariáveis, não quadradas, entre outros. Mesmo com o progresso alcançado nas ultimas décadas, com estudos enfocando sua formulação matemática, técnicas para a sintonia não estão bem estabelecidas. Apesar de existirem diversos trabalhos, a maioria delas é baseada em tentativa-e-erro e exige conhecimento especializado da planta e de técnicas de controle. Dessa maneira, o presente trabalho propõe uma metodologia de sintonia de controladores preditivos baseada em otimização de função de desempenho, considerando como parâmetro de decisão todos os parâmetros típicos de sintonia MPC (horizontes e penalidades). Para tal, utilizou-se a ferramenta de projeto de controladores preditivos do MATLAB® e uma técnica meta-heurística de otimização por enxame de partículas. A abordagem foi aplicada para um modelo de uma coluna de desmetanização de um processo de produção de gás natural baseado na tecnologia de turbo-expansão. Os resultados obtidos demostraram ser superiores àqueles obtidos por tentativa-e-erro. Adicionalmente, a sintonia proposta pode ser facilmente expandida a outras aplicações