Modelagem e otimização de protótipo de controlador fuzzy de temperatura para cultivo de microalgas em fotobiorreator para biodiesel

dc.contributor.advisor1Horta, Antonio Carlos Luperni
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5923938048634505
dc.contributor.authorConceição, Alessandro Hiroyuki Iwai Da
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7309066653167795
dc.date.accessioned2025-12-17T17:08:15Z
dc.date.issued2025-12-08
dc.description.abstractThis project modeled and optimized a prototype of a fuzzy temperature controller for use in microalgae cultivation in a photobioreactor, employing Simulated Annealing for controller tuning and optimization of the fuzzy defuzzification equations. The prototype consisted of a thermal bath with two temperature sensors, a vessel with electric heating, a cooling water vessel, a water pump, a solenoid valve, and the use of an open-source prototyping platform in C++ (Arduino), LabVIEW for thermal control supervision, and MATLAB for system modeling and optimization. The fuzzy controller was developed using temperature membership functions: Very Low, Low, Optimal, High, and Very High. These parameters were incorporated into the manipulation of electrical heating power, associated with adjustable constants, so that the optimizer could tune the controller to maintain the photobioreactor temperature as close as possible to the desired value. For cooling, the membership functions were also incorporated into the manipulation of the cold-water valve opening, along with other constants. To optimize the constants used in the fuzzy logic, the system developed experimentally was modeled in MATLAB using an energy balance and the Simulated Annealing optimization method. As a result, it was possible to determine the best parameters for the defuzzification equations of this system for application in the temperature controller prototype.eng
dc.description.resumoEste projeto modelou e otimizou um protótipo de controlador fuzzy de temperatura para utilização em cultivo de microalgas em fotobiorreator e Recozimento Simulado (Simulated Annealing) para sintonia do controlador e otimização das equações fuzzy de defuzzificação. Para isto, o protótipo consistiu em um banho térmico com dois sensores de temperatura, uma dorna com aquecimento elétrico, uma dorna com água de resfriamento, bomba d’água, válvula solenóide, utilização de plataforma de prototipagem livre em linguagem C++ (Arduino), LabVIEW para supervisão do controle térmico e MATLAB para modelagem e otimização do sistema desenvolvido. O controlador fuzzy foi desenvolvido utilizando as funções de pertinência de temperatura: Muito Baixa, Baixa, Ótima, Alta e Muito Alta. Estes parâmetros foram incorporados à manipulação da potência elétrica de aquecimento, associados a constantes ajustáveis, para que o otimizador sintonize o controlador para manter a temperatura do fotobiorreator o mais próximo possível do desejável. Para o resfriamento, as funções de pertinência também foram incorporadas à manipulação da válvula de abertura de água fria, junto a outras constantes. Com o propósito de otimizar as constantes utilizadas na lógica fuzzy, modelou-se no MATLAB, utilizando balanço de energia e o método de otimização Simulated Annealing, o sistema desenvolvido experimentalmente. Com isso, foi possível encontrar os melhores parâmetros para as equações de defuzzificação deste sistema para utilização no protótipo de controlador de temperatura.
dc.description.sponsorshipOutra
dc.description.sponsorshipIdAgência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e da FAPESP por meio do PRH/ANP para o Setor de Biocombustíveis.
dc.identifier.citationCONCEIÇÃO, Alessandro Hiroyuki Iwai Da. Modelagem e otimização de protótipo de controlador fuzzy de temperatura para cultivo de microalgas em fotobiorreator para biodiesel. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23267.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23267
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQ
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectFuzzy Logiceng
dc.subjectProcess Simulationeng
dc.subjectBioprocesseng
dc.subjectLógica Fuzzy
dc.subjectSimulador de Processo
dc.subjectBioprocesso
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleModelagem e otimização de protótipo de controlador fuzzy de temperatura para cultivo de microalgas em fotobiorreator para biodiesel
dc.title.alternativeModeling and optimization of a temperature fuzzy controller prototype for microalgae cultivation in a photobioreactor for biodiesel productioneng
dc.typeTCC

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