Sintonia de controlador PID aplicado a um grupo motor gerador com a utilização de algoritmos bioinspirados

Abstract

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um controlador proporcional integral derivativo (PID) para um grupo motor gerador com a utilização de algoritmos bioinspirados, e propõe uma alternativa para atender a sintonia em ambientes offshore. A sintonização do controlador foi realizada a partir da formulação de um problema de otimização, cuja análise de desempenho é feita fazendo o seguimento de trajetória, aplicando perturbações ao incrementar e decrementar cargas no sistema de potência, fornecendo assim os dados necessários para otimizar o sistema e elevar o potencial mecânico, reduzir instabilidades e manutenção e aumentar a eficiência energética. É apresentada uma análise preliminar dos componentes e variáveis envolvidos no sistema motor gerador, a saber: motor de combustão interna, gerador elétrico, controlador e o sistema de aquisição de dados. Foi feita uma modelagem não linear simplificada, a partir de uma função de transferência de um servossistema. O modelo obtido foi usado para extrair um conjunto de parâmetros de desempenho do controlador que guiam o processo de busca dos algoritmos de otimização por enxame de partículas (PSO) e por evolução diferencial (DE), assim como suas variações, utilizando Matlab/Simulink. Para efeitos comparativos, foi usada a função do PID Tune, permitindo avaliar o desempenho dos algoritmos bioinspirados. Com os parâmetros PID obtidos foram realizadas simulações do projeto e discussões. Posteriormente, os parâmetros PID foram implementados no controlador, realizando ensaios de seguimento de trajetória com um motor Wartsila, acoplado a um gerador elétrico Leroy Somer da instalação offshore plataforma 65 da Petrobras. Finalmente, é feita uma discussão sobre a validade da proposta de otimização do controlador com a sintonia selecionada e uma análise dos parâmetros do grupo motor gerador é apresentada, assim como as conclusões e sugestões para continuação da pesquisa.