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Controle preditivo aplicado a um sistema HVAC: Estudo de caso: Sala limpa do Instituto itt-Chip/UNISINOS

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Autor Santos, Cristian Figueiredo dos;
Lattes do autor http://lattes.cnpq.br/0401731210989612;
Orientador Mejia, Rodrigo Ivan Goytia;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/7899183834952426;
Co-orientador Trierweiler, Jorge Otávio;
Lattes do co-orientador http://lattes.cnpq.br/5718970374865864;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Sigla da instituição Unisinos;
País da instituição Brasil;
Instituto/Departamento Escola Politécnica;
Idioma pt_BR;
Título Controle preditivo aplicado a um sistema HVAC: Estudo de caso: Sala limpa do Instituto itt-Chip/UNISINOS;
Resumo O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle avançado em nível de aplicação visando melhorias nos níveis de consumo energético nas instalações das salas limpas do instituto itt-Chip/Unisinos. Sistemas HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) são responsáveis por grande parcela no custo de produção de semicondutores por conta da necessidade do controle de temperatura, umidade e pressão interna dos ambientes controlados. Além disso, grande parte das edificações do mundo necessitam de sistemas de climatização, realizados por sistemas HVAC em uma versão simplificada. Por conta do grande potencial de contribuição ao mercado de semicondutores, foi desenvolvido um sistema de controle preditivo multivariável em nível de aplicação visando o atendimento das especificações de controle requeridas pelas salas limpas do instituto tecnológico. De modo a obter-se a síntese do controlador preditivo, foi necessária uma prévia avaliação do sistema de controle original, caracterização dos processos e modelagem paramétrica a partir de ensaios de resposta. Uma aplicação de Simulink® foi desenvolvida com as bibliotecas de MPC (Model Predictive Control) e OPC® (Open Platform Communications) para processamento das leis de controle e comunicação com os atuadores através dos controladores lógicos programáveis locais. Em nível de aplicação foram desenvolvidos ensaios do comportamento servo e regulatório do controlador preditivo e a avaliação de um indicador de consumo energético (ECI) como forma de comparação entre o controle legado PID do itt-Chip e a nova estratégia de controle avançada implementada. Os resultados indicaram um bom comportamento servo e regulatório do controle MPC e uma redução no indicador de consumo energético que pode variar entre 80 e 90%, dependendo da sintonia escolhida para o controle preditivo.;
Abstract This work presents the development of an advanced, application-level control system, aimed at improving energy consumption levels in the itt-Chip / Unisinos cleanroom facilities. Heating Ventilation and Air Conditioning (HVAC) systems account for a large portion of semiconductor production costs due to the need for temperature, humidity and internal pressure control of controlled environments. Considering that most of the world’s buildings require climate control systems, there is a need for simplified HVAC systems. To address the great potential for new contributions to the semiconductor market, an application-level, multivariable predictive control system was developed to meet the control specifications required by the clean rooms of the technological institute. To obtain the synthesis of the predictive controller, an evaluation of the original control system was necessary, including process characterization and parametric modeling from response test analysis. A Simulink® application was developed using Model Predictive Control (MPC) and Open Platform Communications (OPC®) toolboxes for processing control laws and communication with actuators through local programmable logic controllers. At the application level, servo and regulatory behavior tests of the predictive controller, and the evaluation of an energy consumption indicator (ECI) were developed to compare the itt-Chip PID legacy control and the new advanced control strategy was implemented. The results indicated a good servo and effective regulatory behavior of the MPC control, and a reduction in energy consumption where the indicator read values between 80 and 90%, depending on the tuning chosen for the predictive control.;
Palavras-chave HVAC; Controle Preditivo; MPC; Sala limpa; ECI; HVAC; Predictive Control; MPC; Clean Rooms; ECI;
Área(s) do conhecimento ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Elétrica;
Tipo Dissertação;
Data de defesa 2019-09-23;
Agência de fomento HT Micron;
Direitos de acesso openAccess;
URI http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9065;
Programa Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica;


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