| Summary: | Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. === Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-05-11T20:16:00Z
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Previous issue date: 2018-05-15 === Fundação Rondônia de Amparo ao Desenvolvimento das Ações Científicas e Tecnológicas e à Pesquisa do Estado de Rondônia (FAPERO). === Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um regulador de velocidade para a Turbina Indalma, que surgiu como uma alternativa para atender comunidades isoladas da amazônia, dada sua robustez, simplicidade de operação e baixo impacto ambiental. No entanto, era necessária a implementação de um regulador de velocidade afim de otimizar o ganho no seu potencial mecânico, aumentando assim a capacidade de geração elétrica. Deste modo, propôs-se o projeto e construção de um regulador de velocidade, que fosse de fácil instalação, de baixo custo, mantivesse o padrão de robustez do equipamento, possuísse um método fácil e eficiente de sintonia dos parâmetros do controlador, de modo a garantir a máxima eficiência, estabilidade da máquina e otimização do controle utilizado. Para este fim, é apresentada uma análise preliminar da problemática que envolve este tema, sua importância, bem como uma análise da turbina em questão. É feita a modelagem da turbina, via diagrama de blocos, a nível de sistema, com: 1) modelo linear, 2) modelo simplificado, 3) modelo linearizado e 4) modelo não linear, comparando os 4 modelos propostos com a resposta do sistema real. São apresentadas as fases de projeto e desenvolvimento dos componentes: mecânico, eletrônico e supervisório SCADA desenvolvidos para esta aplicação. Ademais, apresenta-se o desenvolvimento de um controlador PID embarcado na placa eletrônica, onde serão implementadas e testadas 3 diferentes sintonias, sendo elas: sintonia manual e duas sintonias via Otimização por Enxame de Partículas - PSO, através dos modelos linear e simplificado, que são apresentados no capítulo 3. Todas as etapas foram desenvolvidas e testadas no laboratório de sistemas hidrelétricos da Universidade de Brasília - UnB, afim de garantir a viabilidade e exequibilidade necessárias para implementação in Loco da tecnologia desenvolvida. Na fase de testes e validação da proposta, foram realizados 12 testes para cada uma das sintonias, afim de analisar o comportamento do sistema. Uma função custo é apresentada com a qual verifica-se todas as respostas e, deste modo, chega-se a um resultado da melhor sintonia testada. Por fim, têm-se a sintonia utilizado PSO baseado no modelo linear como a melhor resposta, dado os parâmetros analisados. === This work presents the development of a speed regulator for Indalma Turbine, which emerged as an alternative to attend isolated communities of the amazon, given their robustness, simplicity of operation and low environmental impact. However, it was necessary to implement a speed regulator in order to optimize the gain in its mechanical potential, thus increasing the electric generating capacity. In this way, the design and construction of a speed regulator for the Indalma turbine, which is easy to install, low cost, maintain the standard of robustness of the equipment, which has an easy and efficient method of tuning the parameters of the controller, in order to ensure maximum efficiency, stability of the machine and optimize the control used. For this purpose, a preliminary analysis is presented of the issues involved in this theme, their importance, as well as an analysis of the turbine in question. The turbine modeling is done, via block diagram, with: 1) linear model, 2) simplified model, 3) linearized model and nonlinear model, comparing the 4 proposed models with the real system response. The phases of design and development of the mechanical, electronic and SCADA supervisory components developed for this application is also presented. In addition, it is shown the development of a PID controller boarded on the electronic board, where three different tunings will be implemented and tested, being: manual tuning and two tunings via Particle Swarm Optimization (PSO) through linear and simplified models, which is presented in Chapter 3. All the steps were developed and tested in the laboratory of hydroelectric systems of the University of Brasília - UnB - Brazil, in order to guarantee the feasibility necessary for the implementation of the developed technology. In the phase of testing and validation of the proposal, 12 tests were performed for each of the tunings, in order to analyze the behavior of the system. A cost function is presented which all the answers are verified and, thus, one arrives at a result of the best tuned test. At least, we have the tuning used PSO based on the linear model as the best answer, given the parameters analyzed.
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