MODELAGEM CAIXA PRETA DO TANQUE DE AQUECIMENTO DA PLANTA DIDÁTICA SMAR PD3: UMA ATUALIZAÇÃO

João Marcus Soares Callegari; André Gomes Tôrres; José Vitor Nicacio; Leonardo Bonato Felix

doi:10.18540/jcecvl5iss3pp0220-0227

Autores

João Marcus Soares Callegari Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEL) do CEFET-MG
André Gomes Tôrres Universidade Federal de Viçosa/Departamento de Engenharia Elétrica
José Vitor Nicacio Universidade Federal de Viçosa/Departamento de Engenharia Agrícola
Leonardo Bonato Felix Universidade Federal de Viçosa/Departamento de Engenharia Elétrica

DOI:

https://doi.org/10.18540/jcecvl5iss3pp0220-0227

Palavras-chave:

Modelo caixa-preta, Sistemas dinâmicos, Tanque de aquecimento.

Resumo

Este trabalho propõe a modelagem caixa-preta do tanque de aquecimento da planta SMAR PD3 (sistema) e o compara com o modelo teórico baseado na física do processo. O estudo se dá com a flutuação da temperatura da água no tanque (saída), de acordo com degraus de potência e vazão (entradas) aplicados no sistema. Os resultados apontam uma melhor performance dos modelos Box-Jenkins em relação aos demais, sob a ótica de dois critérios: análise de resíduos e do coeficiente de determinação. O modelo escolhido e o modelo baseado na física do processo apresentaram coeficiente de determinação médio de aproximadamente 90% e 80%, respectivamente, considerando 7 casos para validação. Além disso, o modelo proposto apresentou melhor desempenho estatístico em todos os casos quando comparado com o modelo teórico.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

João Marcus Soares Callegari, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEL) do CEFET-MG

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Viçosa (2018). Atualmente, é mestrando no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEL) do CEFET-MG. É integrante da Gerência de Especialistas em Sistemas Elétricos de Potência - GESEP, onde desenvolve trabalhos na área de confiabilidade e vida útil de dispositivos de potência de inversores PV e realiza projetos de placas de circuito impresso (PCI) para coleta de dados de variáveis climáticas.

André Gomes Tôrres, Universidade Federal de Viçosa/Departamento de Engenharia Elétrica

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Minas Gerais (1998), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Minas Gerais (2000) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Minas Gerais (2004). Atualmente é professor adjunto II da Universidade Federal de Viçosa. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, atuando principalmente nos seguintes temas: teste de epstein, perdas magnéticas, controle, motor de indução e aquisição de dados.

José Vitor Nicacio, Universidade Federal de Viçosa/Departamento de Engenharia Agrícola

Professor de 3° Grau da Universidade Federal de Viçosa, em regime de dedicação exclusiva, no curso de Engenharia Agrícola nas áreas de Eletrotécnica e Instalações Elétricas e Modelagem, Automação, Instrumentação e Controle de Processos Agrícolas. Possui Graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Viçosa (2008), Mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (2010) e Doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (2014). Atua, principalmente, nos seguintes temas: Microcontroladores, instrumentação, programação, economia de energia elétrica, desenvolvimento de sistemas de controle automáticos, bomba de calor, conforto térmico e processamento de grãos.

Leonardo Bonato Felix, Universidade Federal de Viçosa/Departamento de Engenharia Elétrica

Possui graduação em Engenharia Industrial Elétrica pela Universidade Federal de São João Del Rei (2002), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Minas Gerais (2004) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Minas Gerais (2006). Atualmente é professor associado da Universidade Federal de Viçosa, membro do Progama de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de São João del Rei e coordena o Núcleo Interdisciplinar de Análise de Sinais (NIAS/UFV). Atua nas área de Engenharia Biomédica (processamento de sinais biológicos), Processamento de Sinais, Inteligência Computacional, Microeletrônica e Detecção de Sinais.

Referências

AGUIRRE, L. A. Introdução à Identificação de Sistemas. 3rd ed., Minas Gerais: Editora UFMG, 2007.

ANDRADE, Alvaro Batista de; ARAÚJO, Diego Basilio. Desenvolvimento de um simulador para planta didática PD3 da SMAR utilizando estratégia de controle de feedback e cascata. Monografia - Curso de Controle e Automação, Instituto Federal Fluminense, Campos dos Goytacazes, RJ, 2013.

ARRUDA, Gustavo H. M.; BARROS, Péricles R. Estimação da função de sensibilidade baseada em experimento com relé em malha fechada. Sba Controle & Automação, Campinas, SP, vol.14, n.3, p.235-244, 2013.

CORRÊA, M. V.; AGUIRRE, L. A. Identificação não-linear caixa-cinza: uma revisão e novos resultados. Sba Controle & Automação, Campinas, SP, v. 15, n. 2, p. 109-126, abr./jun. 2004.

COUTINHO, E. R; SILVA, R. M; DELGADO, A. R. Utilização de Técnicas de Inteligência Computacional na Predição de Dados Meteorológicos. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 31, n. 1, p. 24-36, 2016.

DOMINGOS, N. B.; MORAES, C. R.; NICACIO, J. V.; TÔRRES, A. G. Planta didática SMAR pd3: ajuste dos parâmetros do controlador PI do tanque de aquecimento – parte B. The Journal of Engineering and Exact Sciences - JCEC, Viçosa, MG, v. 03, n. 3, p. 476-498, 2017.

GOMES, N. C.; NICACIO, J. V.; TÔRRES, A. G. Planta didática SMAR pd3: simulação e ajuste dos parâmetros do controlador de temperatura do tanque de mistura. The Journal of Engineering and Exact Sciences - JCEC, Viçosa, MG, v. 03, n. 7, p. 933-954, 2017.

JOHANN, G.; PEREIRA, N; SILVA, E. Avaliação de modelo matemático de parâmetros distribuídos aplicado à secagem de grãos de uva em camada fina. XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados, v.2, n. 1, p. 521-530, out. 2015, São Paulo.

KLUEVER, C. A. Sistemas dinâmicos: modelagem, simulação e controle. 1st ed., Rio de Janeiro: LTC, 2017.

MARQUES, I. S. Predição de Séries Temporais Utilizando Algoritmos Genéricos. 66 f. Tese (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, out. 2012.

MORAES, C. R.; DOMINGOS, N. B.; NICACIO, J. V.; TÔRRES, A. G. Planta didática SMAR pd3: modelagem e simulação do tanque de aquecimento – parte A. The Journal of Engineering and Exact Sciences - JCEC, Viçosa, MG, v. 03, n. 3, p. 454-475, 2017.

OLIVEIRA, L. M. et al. Utilização de uma planta didática smar para complementação do ensino de engenharia de controle e automação. In: Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, Belém, PA, set. 2012.

SANTOS, T. M. Técnicas de Realimentação Aplicadas na Planta Didática SMAR PD3 Foundation Fieldbus. 124 f. Monografia - Curso de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Ouro Preto, João Monlevade, 2016.

SMAR. Manual de instruções: Operação e manutenção – plantas didáticas. Maio, 2012. Disponível em: < http://www.smar.com/brasil/produto/pd3-planta-didatica-hart-foundation-fieldbus-e-profibus>. Acesso em 6 de julho, 2018.

WERNER, L; RIBEIRO, J. L. Previsão de demanda: uma aplicação dos modelos Box Jenkins na área de assistência técnica de computadores pessoais. Gestão & Produção, v. 10, n. 1, p. 47-67, abr. 2003.