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Title in Portuguese: Modelagem e controle de uma planta de dessalinização por osmose reversa
Author: Araújo, Jéssica Pessoa
Advisor(s): Nogueira, Fabrício Gonzalez
Co-advisor(s): Torrico, Bismark Claure
Keywords: Engenharia elétrica
Dessalinização da água
Reverse osmosis desalination
Modeling
Linearization
Issue Date: 30-Aug-2018
Citation: ARAÚJO, J. P. Modelagem e controle de uma planta de dessalinização por osmose reversa. 2018. 64 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Esta dissertação apresenta a modelagem, linearização e controle de um sistema de dessalinização da água por osmose reversa (OR). O sistema considerado apresenta como canais de controle/entrada duas válvulas proporcionais para controle das vazões de água de alimentação, a válvula de alívio (bypass) da pressão do sistema e de saída de concentrado na membrana. As saídas controladas são o fluxo de água potável e a pressão de entrada na membrana. A velocidade do sistema de bombeamento é considerada constante. Um modelo não linear de membrana OR foi utilizado para obter um modelo na forma de espaço de estados representativo do sistema de dessalinização. Para fins de projeto de controladores, o modelo foi linearizado em torno de uma região de operação. Durante processo de validação da linearização utilizando índices de desempenho ISE, IAE e ITAE, detectou-se que o modelo linearizado apresentou um desempenho satisfatório quando próximo do ponto de operação considerado. A estratégia de controle de alocação de polos via realimentação de estados e inclusão de ação integral foi utilizada para fins de seguimento de referências e rejeição de distúrbios nas variáveis de saída. Com a estratégia de controle implementada, testes de validação foram realizados tanto no modelo da planta linearizada quanto no não linear, analisou-se o desempenho dos mesmos através das especificações dos parâmetros tr, ts, Mp e valor de pico, e que através destes, confirmou-se rapidez e eficácia de resposta quanto ao segmento de referência e rejeição de distúrbios, além de a amplitude do sinal de erro em estado estacionário ser nula, portanto as saídas seguiram as referências desejadas, mesmo com o acoplamento entre variáveis.
Abstract: This dissertation presents the modeling, linearization and control of a reverse osmosis (OR) water desalination system. The system considered has two proportional valves for control of the feed water flows, the bypass valve of the system pressure and the outlet of concentrate in the membrane. The controlled outputs are the potable water flow and the inlet pressure in the membrane. The speed of the pumping system is considered constant. A nonlinear OR membrane model was used to obtain a model in the state space form representative of the desalination system. For controller design purposes, the model was linearized around an operating region. During the validation process of the linearization using ISE, IAE and ITAE performance indexes, it was detected that the linearized model presented a satisfactory performance when near the operating point considered. The strategy of polo allocation control via state feedback and inclusion of integral action was used for purposes of follow-up of references and rejection of disturbances in the output variables. With the control strategy implemented, validation tests were performed in both the linearized and non-linear model of the plant, and their performance was analyzed through the specifications of the parameters tr, ts, Mp, and peak value , and that through them, response speed and response efficiency was confirmed for the reference segment and disturbance rejection, in addition to the amplitude of the steady-state error signal being zero, so the outputs followed the desired references, even with the coupling between variables.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/44980
metadata.dc.type: Dissertação
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