Investigação de estratégias de controle de ordem fracionárias aplicadas a sistemas elétricos e industriais

O uso de técnicas de controle é de grande importância para manter desempenhos competitivos, para sistemas elétricos e industriais, tendo em vista um rastreamento de pontos de ajuste de comportamento tão próximo quanto possível de um ponto de ajuste de operação desejado, visando a um desvio e oscilação reduzidos. Neste trabalho, são investigadas técnicas de controle automático fracionário para melhoria do desempenho de sistemas industriais. Duas técnicas de controle de ordem fracionária são estudadas. Primeiramente, um do tipo Lead-Lag de ordem fracionária (FOLL, do inglês), baseada no método de resposta em frequência e aplicada à melhoria de estabilizadores de sistemas de potência (ESP). As leis de controle são implementadas sob a forma de controle digital em um sistema embarcado em um microcontrolador. O desempenho dos compensadores é avaliado através da realização de vários testes experimentais em um sistema de potência em escala reduzida, de 10 kVA, localizado no Laboratório de Engenharia Elétrica da UFPA. São realizados testes de variação a um impulso na referência de tensão do gerador em diversos pontos de operação de potência do sistema micro gerador, além da análise de robustez do sistema utilizando uma ferramenta de plot robusto do diagrama de Bode, conhecida como RBode. Em um segundo momento, há a investigação de uma técnica de alocação de polos fracionária (FOPP) que leva em consideração critérios de resposta temporal de sistemas fracionários a três termos que, no caso deste trabalho, são o sobressinal e tempo de assentamento, aplicados em um sistema de dois tanques acoplados, e em um conversor CC/CC Buck. A técnica de controle (FOPP) é comparada com outras duas técnicas: sendo elas a técnica clássica de alocação de polos de ordem inteira (IOPP), e uma técnica de sintonia de controladores FOPID baseadas em Margens de Ganho e Margens Fase (GMPM). Os resultados são corroborados por simulações em Ambiente Matlab/Simulink. Os resultados apresentam uma redução de pelo menos, aproximadamente, 15% nos valores dos índices ITAE e ISE relacionados aos desempenhos dinâmicos dos sistemas abordados neste estudo relacionado à variável controlada, com a inserção dos controladores fracionários baseados tanto na topologia utilizando o FOLL quanto utilizando as técnicas FOPP e GMPM, comparados aos valores obtidos desses índices dos controladores sintonizados pelas técnicas de ordem inteira convencional.