Controle avançado de temperatura na fermentação de etanol usando um controlador PSO-PID com estratégia de controle de faixa dividida

A demanda global por energia está passando por um aumento notável devido ao crescente interesse em segurança energética. Fontes de energia renovável, como o etanol, estão se tornando mais viáveis. No presente estudo, foi sugerida a aplicação de um controlador PSO-PID (Otimização por Enxame de Partículas - Proporcional Integral Derivativo) com uma estratégia de controle de faixa dividida para a regulação da temperatura dentro do sistema de fermentação. Para otimizar o desempenho, um controlador POS-PID com um arranjo de faixa dividida utilizando duas válvulas de controle para utilidades quentes e frias foi construído. O estudo começou examinando a resposta dinâmica em malha aberta do sistema a perturbações de temperatura de entrada e concentração durante a fermentação da produção de etanol. Subsequentemente, um modelo de função de transferência foi desenvolvido por meio da linearização no ponto de operação em regime estacionário. A estrutura do controlador de faixa dividida, implementada otimizando os parâmetros do controlador PSO-PID usando PSO, demonstrou efetivamente o controle de temperatura em simulações de um modelo não linear. Nesta investigação, o sistema de fermentação de etanol foi modelado como um CSTR usando uma equação de Monod modificada para a cinética de crescimento microbiano. Várias perturbações comportamentais dinâmicas foram exploradas e verificadas no modelo com dados da planta neste estudo. Os resultados do modelo de simulação foram validados por meio de dados da planta. O método proposto mostrou desempenho em malha fechada superior com relação a erros, com os atuadores se mostrando mais eficazes do que outros métodos relatados para controle de temperatura.