Produção assistida por computador na indústria dos processos químicos. 1 vol., Coimbra. 1998, 244 p. - Afonso, Paulo Alexandre Ferreira Neto Alves (1999)
A actividade desenvolvida no presente trabalho caracterizou-se por uma forte componente experimental, tendo decorrido numa instalação piloto existente no Departamento de Engenharia Química da Universidade de Coimbra. A parte inicial do presente projecto consistiu em automatizar uma instalação piloto, ou seja, torná-la susceptível de ser controlada por computador. Para o efeito foram criadas ferramentas de comunicação entre sistemas informáticos distintos a correr em sistemas operativos diferentes, que permitiram o desenvolvimento experimental de algoritmos de controlo. Deduziu-se um modelo do processo e descreveram-se os ensaios específicos que permitiram identificar o sistema. Paralelamente, efectuou-se a simulação experimental de reacções químicas exotérmicas, o que possibilitou o teste de algoritmos de controlo na presença de reacção. O controlo da instalação piloto foi realizado recorrendo a duas formulações distintas. A primeira, baseada na abordagem clássica, é assente em anéis de controlo SISO (Single Input/Single Output) do tipo PI (Proporcional-Integral) ; a segunda é uma formulação de controlo óptimo predictivo designada por MPC (Model Predictive Control). Foi proposto um método de detecção e identificação de falhas, o qual foi testado e demonstrado experimentalmente. O processo de detecção de falhas baseia-se na alteração das propriedades estatísticas dos parâmetros do modelo. A utilização de um filtro de Kalman como observador de estado, permitiu efectuar a identificação de falhas (por comparação entre as leituras provenientes dos sensores e as suas previsões) e realizar o controlo da instalação piloto em caso de falha. Com esta estratégia, conseguiu-se o controlo eficaz da instalação por um período de tempo considerado mais do que razoável para intervir no processo de uma forma satisfatória, introduzindo deste modo, a noção de controlo tolerante a falhas. Para finalizar, pode assim reclamar-se como contribuição fundamental deste trabalho, a realização experimental de uma formulação automática de detecção e identificação de falhas, cujos excelentes resultados sugerem a sua aplicação ao nível industrial.