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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24599| Título: | Estudo comparativo de métodos avançados de controle implementados no sistema bola e barra |
| Título(s) alternativo(s): | Comparative study of advanced control methods implemented in a ball and beam system |
| Autor(es): | Prunzel, Alan Henrique |
| Orientador(es): | Coca Salazar, Andrés Eduardo |
| Palavras-chave: | Sistemas de controle digital Controladores PID Análise multivariada Digital control systems PID controllers Multivariate analysis |
| Data do documento: | 11-Dez-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Toledo |
| Citação: | PRUNZEL, Alan Henrique. Estudo comparativo de métodos avançados de controle implementados no sistema bola e barra. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2019. |
| Resumo: | A escolha de métodos de controle adequados para a regulação de processos é fundamental no campo da engenharia, pois ajuda a definir qual o melhor segundo vários critérios, visando obter melhores resultados. No entanto, tal comparação nem sempre é fácil e direta, pois é necessária a prévia implementação dos diferentes métodos a comparar e o posterior exame analítico dos dados obtidos. Na área de controle, uma comparação entre diferentes métodos específicos de projeto de controladores torna-se necessária. Para tal fim, algumas pesquisas tem sido desenvolvidas, como o estudo comparativo de controladores PID, I-PD e PD-PI através de diversos índices de desempenho proposto por Sain (2016). No presente trabalho foram implementados algoritmos avançados de controle digital e o respectivo estudo comparativo segundo diferentes especificações de desempenho, com o qual obteve-se uma metodologia capaz de auxiliar o projetista na escolha do melhor método de controle. Para tal, foi escolhido o sistema bola e barra já implementado, que fora controlado e comparado com diferentes métodos de controle, como a lógica nebulosa (LN), redes neurais artificiais (RNAs) e um controlador PID com filtro derivativo (PIDn). O instável sistema bola e barra é regulado e supervisionado por meio de um software, já elaborado previamente mas com algumas atualizações introduzidas, nas quais o usuário pode definir o método de controle a ser utilizado diante dos novos métodos implementados, bem como alguns parâmetros dos mesmos. Dessa forma, a comparação foi realizada seguindo diretrizes estatísticas (MANOVA) para as diversas medidas baseadas no erro, sendo elas o IAE, ISE, ITAE e o ITSE, consagrando o PID modificado como a melhor estratégia de controle para a planta Bola e Barra ao nível de significância de 95%. O melhoramento do protótipo de estudo viabilizará aos estudantes futuros o aprendizado de controladores avançados, bem como suas diferenças e características. |
| Abstract: | The choice of suitable control methods for process regulation is fundamental in the engineering field, as it helps to define which one is the best according to several criteria, aiming to obtain better results. However, such a comparison is not always easy and straightforward, as it is necessary for the previous implementation of the different methods to compare and the subsequent analytical examination of the obtained data. Thus, in the control area, a comparison between different controller specific design methods becomes necessary. To this end, some research has been developed, such as the comparative study of PID, I-PD, and PD-PI controllers through various performance indexes proposed by Sain (2016). In the present work, advanced digital control algorithms were implemented and the respective comparative study according to different performance specifications, with which we obtained a methodology capable of assisting the designer in choosing the best control method. For this, the ball and beam system already implemented was chosen, which was controlled and compared with different control methods, such as fuzzy logic (FL), artificial neural networks (ANN), and a PID controller with a derivative filter (PIDN). The unstable ball and beam system is regulated and supervised employing a previously elaborated software but with some updates introduced, where the user can define the control method to be used before the newly implemented methods, as well as some parameters. Thus, the comparison was performed following statistical guidelines (MANOVA) for the various error-based measures, namely the IAE, ISE, ITAE, and ITSE, establishing the modified PID as the best control strategy for the ball and beam plant at the significance level of 95%. Improving the study prototype will enable future students to learn advanced controllers, as well as their differences and characteristics. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24599 |
| Aparece nas coleções: | TD - Engenharia Eletrônica |
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