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Alegre - ES

"Controle preditivo baseado em modelo com estimação de estados restrita para controle e monitoramento de processos não lineares".

Nome: Romero Florentino de Carvalho
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 15/02/2017
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
JULIO CESAR SAMPAIO DUTRA Orientador
WELLINGTON BETENCURTE DA SILVA Co-orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
FABRÍCIO THIENGO VIEIRA Examinador Interno
JULIO CESAR SAMPAIO DUTRA Orientador
OLIVIER FUDYM Examinador Externo
WELLINGTON BETENCURTE DA SILVA Coorientador

Resumo: O presente trabalho de mestrado discute sobre o problema de monitoramento e de controle preditivo com uma abordagem estocástica baseada em filtro de partículas com aplicação em problemas típicos da Engenharia Química, que em sua maioria, são não lineares e com incertezas não necessariamente gaussianas. O controle de processos químicos é de suma importância para que sejam garantidas as necessidades de qualidade, segurança e viabilidade econômica e operacional. No entanto, muitas das variáveis ligadas a esses objetivos não são medidas em linha ou apresentam incertezas significativas. Para isso, é necessário considerar ferramentas de estimação de estados para viabilizar o controle em linha. Neste sentido, a presente Dissertação investigou uma abordagem estocástica para o controle preditivo baseado em modelo (MPC), em que o esquema do MPC é combinado com filtro de partículas (PF), que é uma ferramenta de estimação sequencial do tipo Monte Carlo para sistemas não lineares e incertezas não gaussianas. Esta proposta considera também métodos de otimização para projeção das partículas que violam as restrições físicas ou operacionais, em uma região viável, chamado de CPF-MPC. Essa proposta estende resultados de trabalhos prévios ao incluir restrições nas variáveis de saída do processo. O CPF-MPC foi aplicado a dois estudos de caso: reator CSTR não isotérmico, com reação simples de primeira ordem e um CSTR com reação de van der Vusse. Por fim, o esquema PF – MPC foi aplicado em um circuito de moagem de minério de ferro e comparado com um controlador PI. Os resultados mostram que o CPF-MPC apresentou bons resultados e desempenho satisfatório para atender os objetivos de controle, garantindo um custo computacional relativamente baixo, redução de offset e perturbações nos parâmetros dos processos.

Palavras-chave: Processos estocásticos, estimação de estados, restrições operacionais, controle preditivo, filtro de partículas.

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