Controle adaptativo tipo gain scheduling aplicado ao controle de nível de vaso separador de petróleo e gás natural

Resumo

Os conceitos de modelagem e simulação aplicados ao controle de nível em processamento primário de petróleo e gás constituem uma ferramenta de grande importância por permitirem a realização de testes que provavelmente  não poderiam ser viáveis devido a restrições operacionais e de segurança. Embora a dinâmica do nível seja bem conhecida do ponto de vista físico, sempre haverá não-linearidades inerentes que deverão ser verificadas mediante a realização de procedimento de identificação de modelo, necessitando razoável precaução na aplicação de ferramentas de modelo linear. De modo a garantir o desempenho desejado, uma estratégia de controle adaptativo foi proposta para realizar o controle de nível de um separador de petróleo e gás natural usando a técnica Gain Scheduling Control (GSC). Tomando por base o modelo de um processo de primeira ordem (First Order Process – FOP) sem tempo morto, os ganhos estáticos e constantes de tempo foram determinados para cada ponto pertencente a faixa (range) operacional do equipamento e, pelo método de sintonia IMC, encontrada a matriz de sintonia para um controlador do tipo PI, implementado em um controlador PI comercial usando-se a metodologia de interpolação polinomial. O separador horizontal bifásico foi simulado utilizando-se o pacote computacional MATLAB/SIMULINK® e dados de processo de um vaso separador em planta real foi usado para identificar e validar a modelagem proposta em um esforço de testar a estratégia de controle adaptativo para aplicações práticas. Por simulação do modelo não linear, foi possível confirmar, através de índices de qualidade, melhor desempenho do controlador GSC comparado a um controlador PI convencional tanto para o problema servo quanto para o problema regulatório com redução de até 17,65% no índice IAE, 29,88% no índice ISE, 16,38% no índice ITAE, 29,00% no índice ITSE e 13,20 % no esforço de controle (CE).