Proposta e testes computacionais de um controlador PI-preditivo

Abstract

O controlador MPC está ganhando cada vez mais espaço no âmbito industrial, principalmente por apresentar aplicação tanto para sistemas não lineares quanto lineares, sistemas mono e multivariáveis, limitação das ações de controle e uso de restrições. Porém apresenta baixo desempenho frente a distúrbios não medidos e baixa robustez. Nesse sentido, foi proposta e desenvolvida uma estratégia de controle chamada PI-Preditivo que visa compensar essa deficiência. Nela a trajetória predita é utilizada como referência para o controlador PI de maneira que este contribua, principalmente, para a rejeição de perturbações, enquanto a ação antecipatória mantém a otimização de mudanças de referência. A estratégia preditiva DMC foi utilizada e através de simulações em MATLAB® a proposta foi validada frente a uma planta linear de primeira ordem e a um ajuste empírico dos parâmetros. Os resultados obtidos comprovaram que o controle PI-Preditivo é mais eficiente na rejeição de perturbações quando comparado a um MPC isolado e um PI clássico em condições de saturação, sendo possível compensar satisfatoriamente os distúrbios não medidos na entrada do processo.

The MPC controller is gaining more space in the industrial field, especially for presenting application for both non-linear as linear systems, mono and multivariable systems, limitation of control actions and use of restrictions. But it provides poor performance against unmeasured disturbances and low robustness. Thus, it was proposed and developed one control strategy called PI-Predictive to compensate for this deficiency. Therein the predicted trajectory is used as a reference for the PI controller so that it contributes principally to disturbance rejection while anticipatory action keeps the optimization of reference changes. Predictive DMC strategy was used and through simulations in MATLAB the proposal was validated against a linear plant first order and an empirical parameter adjustment. The results indicated that the PI-Predictive control is more effective in rejecting disturbances when compared to a single MPC and a classical PI saturation conditions, it is possible to satisfactorily compensate for unmeasured disturbances in the process input.