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Simulação e controle em tempo real para sistemas de aeração de grãos

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Academic year: 2017

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DANIELA DE CARVALHO LOPES

SIMULAÇÃO E CONTROLE EM TEMPO REAL PARA

SISTEMAS DE AERAÇÃO DE GRÃOS

Tese apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, para obtenção do título de “Doctor Scientiae”.

VIÇOSA

MINAS GERAIS – BRASIL

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vii

RESUMO

LOPES, Daniela de Carvalho, D. S., Universidade Federal de Viçosa, fevereiro de 2006. Simulação e controle em tempo real para sistemas

de aeração de grãos. Orientador: José Helvecio Martins. Conselheiros:

Paulo Marcos de Barros Monteiro, Evandro de Castro Melo e Daniel Marçal de Queiroz.

Neste trabalho, um sistema de controle para aeração de grãos

armazenados com base em dados obtidos em tempo real e na simulação do

processo foi desenvolvido. Assim, um programa computacional foi escrito

utilizando-se a plataforma de programação Java, sendo responsável pelo

gerenciamento da transmissão de dados e pelas ações relacionadas à

estratégia de controle do sistema de aeração. Esse programa, denominado

AERO, é capaz também de realizar simulações do processo de aeração para

análises dos comportamentos de outros sistemas de aeração. A estratégia de

controle utilizada para o manejo da aeração relacionou quatro condições que

dependem dos dados obtidos em tempo real e dos dados estimados pelo

modelo unidimensional de simulação, sendo executada com o objetivo de

manter a homogeneidade de temperatura dentro da estrutura de

armazenagem e resfriar a massa de grãos sempre que possível. A aquisição

de dados foi realizada por um sistema de transmissão de dados com base

na tecnologia 1-WireTM. A utilização deste tipo de rede de transmissão de

dados se mostrou adequada ao monitoramento dos grãos armazenados e no

controle do sistema de aeração, com potencial para ser empregada em

outros processos agrícolas. Os dados observados na massa de grãos e os

simulados não apresentaram diferenças significativas, confirmando a

eficiência do modelo implementado no estabelecimento de estratégias de

controle preditivas para aeração de grãos e, também, na estimativa dos

parâmetros do processo. A estratégia de controle utilizada também

apresentou resultados satisfatórios, alcançando os objetivos pretendidos com

a aplicação da aeração. Utilizando-se um programa computacional adequado

esta estratégia pode ser adaptada com facilidade a outros sistemas de

aquisição de dados e de controle, assim como a sistemas de aeração

utilizando a tecnologia 1-wireTM para gerenciamento de várias estruturas de

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ABSTRACT

LOPES, Daniela de Carvalho, D. S., Universidade Federal de Viçosa, February of 2006. Simulation and real time control for grains aeration

systems. Advisor: José Helvecio Martins. Committee Members: Paulo

Marcos de Barros Monteiro, Evandro de Castro Melo and Daniel Marçal de Queiroz.

In this work, an aeration system for stored grains aeration control was

developed based on real time data acquisition and on the process simulation.

Thus, a software was written by using the Java programming platform, being

able to manage the data transmission and to execute actions related to the

aeration control strategy. This software, called AERO, is also capable to

simulate the aeration process for the behavior analysis of other aeration

systems. Four conditions were related in the control strategy used for the

aeration process management. These conditions were dependent on real

data and on data estimated by a one-dimensional simulation model. The

aeration was applied with the objectives to homogenize the temperature

inside the bin and to cool the grain mass whenever was possible. The data

acquisition was accomplished by a data transmission system based on the

1-WireTM technology. This kind of data transmission net was adequate to stored

grain monitoring and aeration systems control, with potential to be employed

in other agricultural processes. The observed data agreed well with the

simulated ones, confirming the efficiency of the implemented model in

predictive control strategies and for simulation of actual characteristics of the

aeration process. The control strategy used in this work also presented

satisfactory results, reaching the intended aeration objectives. With an

adequate software, this strategy could be easily adapted to other data

acquisition and control systems, such as aeration systems which use the

1-WireTM technology for management of several storage structures or large size

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