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dc.creatorMatos, Victor Santos-
dc.date.accessioned2024-04-19T11:56:13Z-
dc.date.available2023-05-16-
dc.date.available2024-04-19T11:56:13Z-
dc.date.issued2023-05-16-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufba.br/handle/ri/39289-
dc.description.abstractAdvanced control techniques have not yet been a consolidated reality in the oil and natural gas artificial lift sector, particularly in electric submersible pumping (ESP) systems. Model-based predictive controllers (MPC) require representative system models, which can be a costly task using a phenomenological approach due to the fluid-dynamic and thermodynamic complexity of an oil and gas well. Therefore, data-driven approaches are viable alternatives to achieve a balance between accuracy and time in obtaining the dynamic model of these production processes. Takagi-Sugeno-Kang (TSK) fuzzy inference systems have this characteristic, as they can approximate nonlinear dynamics through a set of linear submodels. By combining this approach with MPC, it is possible to use a simplified linear control structure that is computationally efficient, while still providing the necessary accuracy and representativeness for the process. This forms a favorable condition for use in artificial lift systems, which often have isolated installations and depend on dedicated control systems. The proposal of this work is the synthesis of a predictive controller with guaranteed feasibility, encapsulating a TSK fuzzy prediction model for ESP-type lifting systems with low computational cost. The focus is on the direct application of the technique through embedding it in microcontrollers, simulating the industrial control infrastructure. The implemented case studies on a BCS system using the hardware-in-the-loop (HIL) approach demonstrated a reduction of over 15% in control costs, an improvement of more than 10% in operational envelope constraint, and a computational time for the embedded optimization problem approximately 20 times shorter than the system’s sampling period. The representativeness of the TSK model and the control capability and feasibility of the technique were verified in the face of typical constraints and a reduced number of measured variables.pt_BR
dc.description.sponsorshipAgência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis do Brasil (ANP)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal da Bahiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectControle Preditivopt_BR
dc.subjectFuzzypt_BR
dc.subjectControle Embarcadopt_BR
dc.subjectElevação Artificialpt_BR
dc.subjectBCSpt_BR
dc.subjectÓleo e Gáspt_BR
dc.subject.otherPredictive Controlpt_BR
dc.subject.otherFuzzypt_BR
dc.subject.otherEmbedded Controlpt_BR
dc.subject.otherArtificial Liftpt_BR
dc.subject.otherESPpt_BR
dc.subject.otherOil and Gaspt_BR
dc.titleControle preditivo baseado em modelo fuzzy embarcável para poços de petróleo equipados com bombeio centrífugo submersopt_BR
dc.title.alternativePredictive control based on embedded fuzzy model for oil wells equipped with submerged centrifugal pumpingpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Mecatrônica da UFBA (PPGM) pt_BR
dc.publisher.initialsUFBApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::OUTROS::ENGENHARIA MECATRONICApt_BR
dc.contributor.advisor1Martins, Márcio André Fernandes-
dc.contributor.advisor1ID0000-0003-2390-1525pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0572461479663493pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Chagas, Thiago Pereira das-
dc.contributor.advisor-co1ID0000-0002-5866-0656pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8972879249813528pt_BR
dc.contributor.referee1Martins, Márcio André Fernandes-
dc.contributor.referee1ID0000-0003-2390-1525pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0572461479663493pt_BR
dc.contributor.referee2Chagas, Thiago Pereira das-
dc.contributor.referee2ID0000-0002-5866-0656pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8972879249813528pt_BR
dc.contributor.referee3Lima, Daniel Martins-
dc.contributor.referee3ID0000-0003-3929-8361pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6432435778545120pt_BR
dc.contributor.referee4Silva, Flávio Vasconcelos da-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/1108208002886617pt_BR
dc.creator.ID0000-0003-0764-6798pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4813015095509110pt_BR
dc.description.resumoTécnicas de controle avançado ainda não são uma realidade consolidada no setor de elevação artificial de petróleo e gás natural, principalmente em sistemas de bombeio centrífugo submerso (BCS). Os controladores preditivos baseados em modelo (MPC) requerem modelos representativos do sistema, sendo uma tarefa dispendiosa na abordagem fenomenológica, em virtude da complexidade fluidodinâmica e termodinâmica em um poço de petróleo e gás. Por isso, as abordagens orientadas a dados são alternativas viáveis para encontrar um equilíbrio entre precisão e tempo para obtenção do modelo dinâmico desses processos produtivos. Os sistemas de inferência fuzzy Takagi-Sugeno-Kang (TSK) têm essa característica, sendo capazes de aproximar as dinâmicas não lineares mediante um conjunto de submodelos lineares. Agregando essa abordagem ao MPC, é possível utilizar uma estrutura de controle linear e, portanto, numérico-computacionalmente simplificada, porém, com a precisão e representatividade adequadas ao processo. Formando-se uma condição favorável para o uso nos sistemas de elevação artificial, que comumente apresentam instalações isoladas e dependentes de sistemas dedicados de controle. A proposta deste trabalho caracteriza-se como a síntese de um controlador preditivo com garantia de factibilidade encapsulando um modelo de predição fuzzy TSK para sistemas de elevação do tipo BCS com baixo custo computacional. O foco é a aplicação direta da técnica através do embarque em microcontroladores, simulando a infraestrutura de controle industrial. Os estudos de caso implementados sobre um sistema BCS através da abordagem hardware-in-the-loop (HIL) apresentaram uma redução de mais de 15% no custo de controle, um rendimento superior a 10% sobre a restrição de envelope operacional e um tempo de cômputo do problema de otimização embarcado cerca de 20 vezes menor que o período de amostragem do sistema. Atestou-se a representatividade do modelo TSK e a capacidade de controle e factibilidade da técnica, frente ao conjunto de restrições típicas e ao número reduzido de variáveis medidas.pt_BR
dc.publisher.departmentEDUFBApt_BR
dc.relation.referencesMATOS, Victor Santos. Controle Preditivo Baseado em Modelo Fuzzy Embarcável para Poços de Petróleo Equipados com Bombeio Centrífugo Submerso. 2023. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Mecatrônica) - Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica, Escola Politécnica e Instituto de Computação, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2023.pt_BR
dc.type.degreeMestrado Acadêmicopt_BR
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