Desenvolvimento de regulador de velocidade para turbina Indalma com sintonia PID baseado em Otimização por Enxame de Partículas (PSO)

Abstract

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.