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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2004.tde-16122004-090825
Document
Author
Full name
Oswaldo Luiz Carrapiço
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Odloak, Darci (President)
Garcia, Claudio
Zanin, Antônio Carlos
Title in Portuguese
Controle preditivo de horizonte infinito para processos integradores com tempo morto.
Keywords in Portuguese
controle de processos
controle nominal
filtro de Kalman
horizonte infinito
processo integrador
reciclo
tempo morto
Abstract in Portuguese
Na literatura de controle, os controladores preditivos disponíveis apresentam aplicações limitadas em processos com características integradoras. Uma dessas limitações está relacionada às propriedades estabilizantes que surgem da lei de controle quando o sistema é colocado em malha fechada. O principal objetivo dessa dissertação é desenvolver um algoritmo de controle preditivo, nominalmente estável, baseado num horizonte de predição infinito das saídas do sistema. Para essa finalidade, uma representação existente em variáveis de estado é analisada e estendida para ser capaz de ser aplicável para processos estáveis e integradores, com tempo morto. Dois métodos distintos que garantem a estabilidade de sistemas integradores foram desenvolvidos com um MPC de horizonte infinito. Para o caso de realimentação de estado, a estabilidade nominal do MPC proposto foi provada para os dois métodos e a eficiência dos controladores foi verificada através de exemplos da literatura de controle. Um dos controladores foi também aplicado em um processo de destilação de uma refinaria de petróleo. O algoritmo desenvolvido foi estendido para o caso de realimentação das saídas com a inclusão do filtro de Kalman para a estimativa dos estados do modelo. A aplicação do controlador em um sistema com diferentes tempos mortos entre as variáveis integradoras foi também estudada.
Title in English
Infinite horizon predictive control of integrating processes with delay time.
Keywords in English
delay time
infinite horizon
integrating process
Kalman filter
nominal control
process control
recycle
Abstract in English
In the control literature, the available predictive controllers show limitations to be applied in processes that have integrating behavior. One of these limitations is related to the stabilizing properties of the resulting control law when the system is in closed loop. The main objective of this work is to develop a nominal stable control algorithm based on infinite prediction of system outputs. For this purpose an existing state space representation is explored and extended in order to be able to be applied to stable and integrating process with dead time. Two distinct methods to assure stability of integrating systems were developed for the infinite horizon MPC. For the case of state feedback, nominal stability of the resulting MPC was proved for the two methods and the efficiency of the controllers was verified through examples of the control literature. One of the controllers was also applied to an industrial distillation process of a petroleum refinery. The developed algorithm was extended to the output feedback operation with the inclusion of a Kalman filter for estimation of the model states. The application of the controller to a system with different dead times between integrating variables was also studied.
 
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Publishing Date
2004-12-20
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • ODLOAK, D., and CARRAPIÇO, O L. A stable model predictive control for integrating processes. Computers and Chemical Engineering [online], 2005, vol. 29, p. 1089-1099. Available from: www.elsevier.com/locate/compchemeng.
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