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OTIMIZAÇÃO DE CONTROLADOR MULTIVÁRIVEL APLICADO A UM PROCESSO EXPERIMENTAL BALL-AND-PLATE
Marcelo Wicthoff Pessoa1
Leandro dos Santos Coelho1
1. Pontifícia Universidade Católica do Paraná
INTRODUÇÃO:Os métodos de otimização e busca estocástica baseados nos princípios e modelos da evolução biológica natural, têm recebido crescente interesse nas últimas décadas, devido principalmente a sua versatilidade e robustez para a resolução de problemas complexos, nas áreas de otimização e aprendizado de máquina. Os algoritmos evolutivos são algoritmos computacionais em seu significado usual, mas formam uma classe de métodos regidos por princípios oriundos do “mundo biológico” são baseados na teoria da evolução Darwiniana. Nesta teoria a sobrevivência do organismo mais apto em um ambiente sob mudanças é proposta.METODOLOGIA:O problema principal a ser tratado neste projeto é a otimização de um controlador desacoplado multivariável do tipo PID (Proporcional, Integral e Derivativo) usando Evolução Diferencial (ED). A ED combina uma procura adaptativa aleatória com gerador aleatório com distribuição uniforme. Entre as vantagens da ED deve-se destacar: a simplicidade de estrutura, a facilidade no uso e a rapidez da convergência do procedimento de otimização. Na ED clássica, cada variável (indivíduo) é representada por um valor real (ponto flutuante). O controlador PID multivariável foi testado e validado no controle de um processo não-linear e multivariável denominado ball-and-plate. A metodologia de otimização adotada foi da implementação de uma estratégia de ED denominada DE/rand/1/bin, onde o indivíduo da ED é dado pelos ganhos de dois controladores PID. Os controladores PID foram otimizados de forma iterativa em malha fechada pela ED. Os PIDs servirão para o controle do processo ball-and-plate. O objetivo é controlar a posição (coordenadas cartesianas (x,y)) de uma bola de tênis de mesa que desliza sobre uma superfície (chapa) escura. Neste caso, a posição da bola é repassada para o computador por uma câmera de vídeo.RESULTADOS:A bola seguiu com sucesso a trajetória desejada para as coordenadas da bola. No entanto, houve um pequeno erro em regime permanente.CONCLUSÕES:Neste trabalho é realizada uma análise sobre o desempenho da otimização usando ED para sintonia de controladores PID. O resultado obtido foi bom levando em consideração que o sistema é não linear, multivariavél e a bola não é perfeitamente esférica.
Instituição de fomento: Pontíficia Universidade Católica do Paraná
Trabalho de Iniciação Científica
Palavras-chave: PID, Evolução Diferencial, Ball-and-Plate
E-mail para contato: celowp@gmail.com
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