Publicação: Projeto e otimização de controladores para rotores com mancais magnéticos: Projeto Robusto
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Resumo
O presente trabalho é dedicado à síntese de controladores utilizados em rotores
supercríticos suportados por mancais magnéticos. Em primeiro lugar, construiu-se
um modelo numérico/computacional em ambiente MATLAB®/Simulink com base nas
especificações fornecidas pelo fabricante da bancada. Dai, em conjunto com o processo de validação experimental correspondente, resultou um modelo representativo
do comportamento dinâmico do sistema físico real. O passo seguinte foi o projeto
de 3 controladores para o sistema, a saber, o PID baseado nas características fornecidas pelo fabricante, o PID adaptativo que tem por premissa a atualização da sua
referência e o PID Fuzzy, que proporciona o ajuste dos ganhos do controlador. Todos
foram avaliados a partir de suas funções de transferência em malha fechada e sob o
ponto de vista da sua reposta ao desbalanceamento, sendo esta conduzida de acordo
com as diretrizes da norma API 684 e classificada com base nos critérios definidos na
norma ISO 14839-2. Com base nestes resultados, foi possível analisar as dificuldades de projeto dos controladores e criar, então, o controlador Neuro Fuzzy Robusto,
que teve por objetivo considerar as incertezas presentes no sistema e que não foram
consideradas nos controladores anteriores. O novo controlador proposto foi avaliado
utilizando os mesmos critérios aplicados aos três primeiros controladores. Com base
nos resultados obtidos, é possível afirmar que a principal contribuição deste trabalho é caracterizada pela sistematização da utilização de um controlador Neuro Fuzzy
ótimo-robusto para o estudo e projeto de rotores supercríticos suportados por mancais
magnéticos
Abstract
The present work is dedicated to synthesis of controllers used in supercritical rotors
supported by magnetic bearings. First, a numerical/computational model was built in a
MATLAB ®/Simulink environment as based on the specifications provided by the bench
manufacturer. Then in conjunction with the experimental validation process, a representative model of dynamic behavior of the real physical system resulted. Next step
was the design of three controllers for the system, namelly, the PID controller based
on the characteristics provided by the manufacturer, the adaptive PID which is based
on the update of its reference, and the PID Fuzzy, which permits the adjustment of the
controller’s gains. The three controllers were evaluated based on their transfer functions in closed loop and from the point of view of their unbalance responce, which was
conducted according to the guidelines of the API 684 standard and classified according
to the criteria defined in the ISO 14839-2 standard . Considering the obteined results
from the three previous controllers, it was possible to analyze the design difficulties
and create the so-called Neuro Fuzzy Robust controller, which is designed so that the
uncertainties found in the system are taken into account. It is worth mentioning that
these uncertainties were not considered in the previous controllers. The proposed new
controller was evaluated by using the same criteria applied to the previous controllers.
Based on the obteined results, it was possible to point out that the main contribution of
this research work is the systematization of the use of an optimal-robust Neuro Fuzzy
controller for the study and design of supercritical rotors supported by magnetic bearings
Palavras-chave
Controle Robusto, Robust Control, AMB, PID, Vibrações, Vibration, Neuro-Fuzzy
Citação
CARVALHO, Felipe Carmo. Projeto e otimização de controladores para rotores com mancais magnéticos: Projeto Robusto. 2020. 151 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.494