Controlador preditivo para válvulas redutoras de pressão

Carlos Pereira¹; André Murilo¹; Anderson Quadros²; Walter Britto¹

¹ Universidade de Brasília; ² Compesa

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0447

Resumo

Os recursos hídricos vêm se tornando escassos em decorrência de sazonalidades climáticas, aumento do consumo de água da população, atividades de agricultura, entre outros. Além disso, as perdas físicas e aparentes contribuem para a escassez da água. Neste contexto, as Válvulas Redutoras de Pressão - VRP são utilizadas em redes de distribuição de água para controlar a pressão a jusante da válvula, reduzir oscilações demasiadas de pressão, que contribui para a redução de rupturas da tubulação e de vazamentos. Esse processo contém não linearidades e restrições, o que o conduz a um modelo de complexidade elevada. Neste artigo, é proposto o controle preditivo baseado em modelo não linear (Nonlinear Model Predictive Control- NMPC) aplicado ao processo da VRP, representado por um modelo fenomenológico simplificado, combinado a uma rede hidráulica. O NMPC é uma técnica que utiliza explicitamente o modelo do processo, considerando suas não linearidades e restrições, para predizer o comportamento futuro do processo em um horizonte de predição e encontrar uma sequencia ótima de controle a cada instante de amostragem. Uma técnica de parametrização exponencial foi aplicada a fim de reduzir o número de comandos no problema de otimização on-line, corroborando para um melhor desempenho do controlador. Para as simulações, foram consideradas condições realísticas de operação da rede hidráulica, dessa forma, o controlador não conhece a demanda futura de água na rede, mas conhece o estado e todas variáveis do modelo. Os resultados apontam maior eficiência do controlador preditivo em relação a controladores PID existentes na literatura

Palavras-chave: NMPC parametrizado; válvulas redutoras de pressão; Controle de pressão em redes hidráulicas