Desenvolvimento de estratégia de controle preditivo aplicada a sistema de controle ativo de ruído em duto acústico
controle ativo de ruído; controle preditivo baseado em modelo; MPC; dutos acústicos; FxLMS.
Este trabalho investiga a aplicação de estratégias de Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) ao controle ativo de ruído tonal em dutos acústicos, com ênfase no tratamento explícito de restrições físicas impostas pelos dispositivos eletroacústicos. A motivação decorre das limitações de técnicas passivas de atenuação em baixas frequências e das dificuldades apresentadas por algoritmos adaptativos clássicos, como o FxLMS, quando submetidos a saturações, restrições de atuação e incertezas associadas ao caminho secundário. Para isso, foi utilizada uma bancada experimental de controle ativo de ruído composta por duto acústico, microfones, alto-falantes, amplificadores, filtros e sistema de aquisição e controle em tempo real. A dinâmica do sistema foi representada por modelos em espaço de estados, obtidos a partir da identificação experimental dos caminhos primário e secundário. Foram propostas, implementadas e avaliadas duas formulações de MPC: uma abordagem posicional com rastreamento de trajetória, na qual a referência é associada à predição do distúrbio com fase invertida, e uma abordagem incremental com rejeição de distúrbio, na qual o erro residual acústico é regulado diretamente. O desempenho das estratégias foi analisado em simulação numérica e em bancada experimental, considerando tempo de convergência, erro residual em regime permanente, atenuação tonal, redução de energia em banda, atendimento às restrições de controle e custo computacional. Os resultados indicam que as abordagens preditivas apresentam convergência significativamente mais rápida que o FxLMS, além de permitirem a incorporação direta das limitações físicas do atuador no problema de otimização. Observou-se, contudo, um compromisso entre desempenho transitório e erro residual em regime permanente, sendo o MPC uma alternativa promissora para aplicações de controle ativo de ruído em dutos, especialmente em cenários nos quais o respeito às restrições operacionais é um requisito crítico.