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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33514| Título: | Controlando umidade relativa em câmaras frias: melhorias no sistema de medição e uma estratégia de controle baseada em sistemas de eventos discretos |
| Título(s) alternativo(s): | Controlling relative humidity in cold chambers: improvements in the measurement system and a control strategy based on discrete event systems |
| Autor(es): | Possato, Tiago |
| Orientador(es): | Costa, Jean Patric da |
| Palavras-chave: | Umidade Umidade - Medição Sistemas de controle supervisório Sistemas de tempo discreto Humidity Humidity - Measurement Supervisory control systems Discrete-time systems |
| Data do documento: | 13-Dez-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | POSSATO, Tiago. Controlando umidade relativa em câmaras frias: melhorias no sistema de medição e uma estratégia de controle baseada em sistemas de eventos discretos. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2023. |
| Resumo: | O cultivo da maçã é uma atividade agroindustrial que depende essencialmente da existência de câmaras frias para armazenar as frutas após a colheita, sob temperaturas em torno de 1°C e umidade relativa (UR) entre 92 e 95%rh. O controle de ambientes como esses é desafiador devido ao tamanho da câmara, suas entradas e zonas distintas e, especialmente, devido ao efeito que a temperatura e a UR impõem uma sobre a outra quando controladas em conjunto. Normalmente, espera-se que os ciclos de refrigeração associados a essas condições causem condensação no sensor de UR, afetando o monitoramento e o controle da UR. Este trabalho propõe uma estratégia para melhorar o controle da UR em câmaras frias. Primeiro, apresenta um novo Sistema de Medição (MS) que tolera altas taxas de UR, eventos de condensação e baixa ventilação. O sistema encapsula os dispositivos de medição em uma estrutura fechada que é controlada automaticamente para detectar a saturação e responder a ela adequadamente. Em seguida, com base no mapa de eventos observável a partir do MS proposto, surge um modelo formal orientado a eventos como forma de representar logicamente o sistema real, bem como suas regras para a coordenação esperada sob controle. Esse modelo é processado usando a Teoria de Controle Supervisório (TCS) de Sistemas de Eventos Discretos (SEDs) e leva a uma estratégia de controle que capta efetivamente a relação entre refrigeração e UR. O controlador é então convertido em código C usando uma ferramenta de geração automatizada, cujo desenvolvimento também faz parte das contribuições deste documento. São realizados experimentos para mostrar que o MS proposto reduz o tempo de resposta do sensor sob baixa ventilação e melhora a precisão da detecção de variações na UR. Além disso, a estratégia de controle, em conjunto com o MS, permite que o controlador antecipe as variações de UR, garantindo um controle mais preciso do processo e reduzindo o erro quadrático médio (RMSE) e o desvio padrão. |
| Abstract: | Apple cultivation is an agroindustrial activity that depends essentially on the existence of cold chambers to store fruits after harvest, under temperatures around 1°C and Relative Humidity (RH) between 92 and 95%rh. Controlling environments like these is challenging because of the size of the chamber, its entrances, and distinct zones, and especially because of the effect that temperature and RH impose on each other when orchestrated in conjunction. Typically, the refrigeration cycles associated with these conditions are expected to cause condensation in the RH sensor, affecting the monitoring and control of RH. This work proposes a strategy to improve RH control in cold chambers. It first introduces a novel Measurement System (MS) that tolerates high RH rates, condensation events, and low ventilation. The system encapsulates the measurement devices in a closed structure that is automatically controlled to detect saturation and respond to it accordingly. Then, based on the event map observable from the proposed MS, a formal event-driven model emerges as a way to represent the real system logically, as well as its rules for expected coordination under control. This model is processed using the Supervisory Control Theory (SCT) of Discrete Event Systems (DESs) and leads to a control strategy that effectively captures the relationship between refrigeration and relative humidity. The controller is then converted into C code using an automated generation tool, whose development is also part of the contributions of this paper. Experiments are conducted to show that the proposed MS reduces the sensor response time under low ventilation and improves the accuracy of detecting variations in RH. Furthermore, the control strategy, in conjunction with MS, enables the controller to anticipate variations of RH, ensuring more precise process control and reduced Root Mean Squared Error (RMSE) and standard deviation. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33514 |
| Aparece nas coleções: | PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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