Desenvolvimento de um Software Utilizando um Sistema Hibrido com Lógica Fuzzy e Controle PID em Inversores

Abstract

RESUMO: Atualmente, a grande maioria dos sistemas de controle industriais utiliza o controlador PID (Proporcional, Integral e Derivativo) convencional. Neste tipo de controle os parâmetros de ganhos são fixos durante toda a operação, tornando esse controlador ineficiente para o controle de sistemas que possuem distúrbios ou fatores desconhecidos durante a operação. Por outro lado, a lógica Fuzzy dispensa o conhecimento da modelagem matemática do processo controlado, sendo composta por regras que sintetizam o conhecimento e a experiência do engenheiro de controle. Diante desse contexto, o objetivo principal deste trabalho é desenvolver um software para utilização de um controlador híbrido, composto do controlador PID existente em inversores de tensão utilizados para alimentação de motores de indução acrescido de um sistema Fuzzy. O software proposto é utilizado para ajustar os ganhos do controlador PID, conseguindo assim um refinamento no controle de velocidade do motor de indução trifásico. A comunicação entre o software e o inversor é realizada através da porta serial do computador, permitindo que a aplicação possa ser adaptada para ser utilizada em outros inversores. Antes da implementação do software realiza-se a simulação do sistema proposto, para análise e comparação dos resultados obtidos. A ferramenta computacional Matlab/Simulink®, através do Fuzzy Logical Toolbox, foi utilizada para a implementação do controle Fuzzy. Os resultados obtidos através das simulações foram satisfatórios considerando a comparação com o sistema utilizando PID convencional, sendo a principal contribuição da dissertação o desenvolvimento de um software que altera os ganhos do controle PID em um inversor de tensão comercial.

ABSTRACT: Presently, the great majority of industrial control systems use a conventional PID controller (Proportional, Integral and Derivative). On this type of control, the PID parameters or gains do not change during the entire operation, which makes this controller not effective when used on systems with disturbances or unknown factors during operation. Furthermore, the fuzzy logic does not require knowledge of the controlled process mathematical modeling. It consists of rules that synthesize the knowledge and experience of the control engineer. Given this context, the main objective of this work is to develop software using a hybrid controller. This controller is composed of the PID controller from the voltage inverter used in induction motors supply and of a Fuzzy System. The proposed software is used to adjust the PID controller gains, reaching an improvement in the speed control of three-phase induction motors. The communication between the software and the inverter is performed via the computer serial port, allowing the application to be adapted in order to be used in other inverters. Before implementing the software, it is necessary to simulate the proposed system for analysis and comparison of the results obtained. The Fuzzy Logical Toolbox from Matlab/Simulink® was used for the implementation of the fuzzy control. As the main contribution is the development of software that changes the gains of a PID controller in a commercial voltage inverter, the results obtained through the simulations were satisfactory when compared to the system using conventional PID.