Modelagem e controle de laminadores tandem de tiras a frio

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Alves, Péricles Guedes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Laminação; Tira metálica; Modelo de controle; Controle LQG; Ação integral; Laminador de tiras a frio; Laminadores em tandem; Modelamento; Engenharia Metalúrgica; Produção intelectual; Rolling; Strip metal; Control model; Identification systems; SIMF; LQG control; Integral action
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/27053

O controle de laminadores tandem de tiras metálicas é ainda um desafio de engenharia. A complexidade das interações das múltiplas variáveis de processo, as não-linearidades e atrasos de transporte, todos extremamente dependentes das condições operacionais são as principais razões para a necessidade de se utilizar controladores com grande acurácia e sistemas geradores de referência otimizados para este importante processo metalúrgico. Contudo, esta tarefa tem sido realizada através da divisão do problema em vários sub-problemas. O projeto de controladores que possam agir globalmente no processo tem sido foco de ampla pesquisa. Este trabalho tem como objetivo principal contribuir nesta área de pesquisa. Um modelo linear em espaço de estados de ordem 30 foi desenvolvido para um laminador tandem de 5 cadeiras. São 10 variáveis de entrada, com 5 para controle de velocidade das cadeiras e 5 para controle de posição dos cilindros, e 14 variáveis de saída, 5 espessuras de saída, 4 tensões entre cadeiras e 5 forças de laminação, além disso, existem 3 entradas de perturbação, espessura de entrada do laminador, tensões mecânicas na entrada e na saída do laminador. Este modelo pode ser usado como ferramenta básica para projetos de controle baseados em técnicas computacionais. O modelo desenvolvido também apresentou boa representatividade quanto à dinâmica da planta utilizando dados de literatura e dados reais de um laminador industrial, validando o mesmo. O modelo em questão pode também ser utilizado como gerador de dados para identificação de modelos em espaço de estados com ordem reduzida. Foram agregadas algumas melhorias ao modelo básico, tais como efeito da taxa de deformação na resistência à deformação do material e modelagem do atrito na mordida, fórmula de Grudev, buscando-se obter melhorias na representatividade de casos reais. O controle LQG foi testado e os resultados para a resposta transitória mostraram-se satisfatórias para os padrões industriais. Alguns estudos de rejeição à perturbações em estado estacionário foram realizadas, onde se constatou a necessidade de inclusão da ação integral para saídas críticas. Tendo-se exemplificado esta inclusão para a espessura de saída do laminador.