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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Controle de temperatura em reatores de polimerização baseado em modelos simplificados do balanço de energia com estimação de parâmetros em tempo real
Other Titles: Temperature control of polymerization reactors based on simplified models of energy balance and real time parameter estimation
???metadata.dc.creator???: Delduga, Ivan 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Meleiro, Luiz Augusto da Cruz
First advisor-co: Almeida, André de
???metadata.dc.contributor.referee1???: Meleiro, Luiz Augusto da Cruz
???metadata.dc.contributor.referee2???: Souza, Maurício Bezerra de
???metadata.dc.contributor.referee3???: Henriques, Anderson Wilson da Silva
???metadata.dc.contributor.referee4???: Domiciano, Márcia Peixoto Vega
???metadata.dc.contributor.referee5???: Mendes, Marisa Fernandes
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho propôs-se a desenvolver uma estratégia de controle através da estimação de parâmetros em tempo real baseada na técnica de filtragem de sinais com o Filtro de Kalman, que apresenta potencial para o desenvolvimento de estratégias de controle mais eficientes para reatores de polimerização descontínuos. Procurou-se desenvolver, através da utilização do filtro de Kalman estendido, a estimação simultânea dos valores do calor de reação (Qr) e do coeficiente global de transferência de calor e a área de troca térmica (UA), a partir de modelos simplificados de balanço de energia no reator e na jaqueta utilizando apenas as medidas das temperaturas do processo. O modelo estocástico do processo, definido no filtro de Kalman estendido, utilizou a estratégia de passo aleatório (random walk) e foi desenvolvido o projeto de um controlador por antecipação (feedforward), que através das estimativas de Qr e UA, determina o novo setpoint para o controlador escravo (PI) em uma malha em cascata. A fim de testar a estratégia de controle proposta nesta dissertação e devido à indisponibilidade de um reator de polimerização real, utilizou-se a técnica de simulação computacional para descrever o comportamento dinâmico de um reator real. Para tanto, optou-se pelo reator de polimerização benchmark proposto por Chylla e Haase (1993) para teste de estratégias de controle, cujo modelo matemático foi validado pelos autores em uma planta de polimerização real. Ao término do trabalho, concluiu-se que a estratégia de controle baseada na estimação de parâmetros em tempo real foi capaz de manter a temperatura de reação adequadamente controlada diante de diversas perturbações, como variação das condições ambientais, físicas e químicas, incrustações e parâmetros mal sintonizados. A estratégia de controle proposta mostrou-se robusta e generalista, visto que é capaz de estimar parâmetros de processo com base em modelos simplificados do balanço de energia tendo como variáveis medidas apenas as temperaturas do reator e da jaqueta, mostrando que o controlador é adequado para aplicações multipropósitos.
Abstract: This work aimed to develop a control strategy through the estimating parameters based on the real-time signal filtering technique with the Kalman Filter, which has potential for the development of more effective control strategies for batch polymerization reactors. This study sought to develop, using the extended Kalman filter, the simultaneous estimation of values of the heat of reaction (Qr) and the overall coefficient of heat transfer and heat exchange area (UA) through the simplified models of the energy balance in reactor and in jacket using only measurements of process temperatures. The stochastic process defined in extended Kalman filter, used the strategy of random walk and was developed to design a feedforward controller, through which the estimates of Qr and UA determines the new setpoint for the slave controller (PI) in a loop cascade. In order to test the control strategy proposed in this dissertation and due to the unavailability of a real reactor polymerization, we used the technique of computer simulation to describe the dynamic behavior of a real reactor. Therefore, we opted to use the benchmark polymerization reactor proposed by Chylla e Haase (1993) to test control strategies, whose mathematical model was validated by the authors in a real polymerization plant. After completion of this study, it was concluded that the control strategy based on the estimation of parameters in real-time is capable of maintaining the reaction temperature properly controlled against various disturbances, such as varying environmental conditions, physical and chemical and parameters barely tuned. The proposed control strategy proved to be robust and general since it is able to estimate process parameters based on simplified models of energy balance, with the only variables measured the temperatures of the reactor and jacket, showing that the controller is suitable for multipurpose applications.
Keywords: Filtro de Kalman
Reatores em batelada
Controle em cascata
Kalman filter
Batch reactors
Cascade control
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
???metadata.dc.publisher.initials???: UFRRJ
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Tecnologia
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citation: DELDUGA, Ivan. Controle de temperatura em reatores de polimerização baseado em modelos simplificados do balanço de energia com estimação de parâmetros em tempo real. 2013. 194 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2013.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/3371
Issue Date: 18-Feb-2013
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química

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