00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10572
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Desenvolvimento de estratégia para projeto de controlador preditivo baseada em deep learning
Autor(es): Santos, Alef Tenorio
Primeiro Orientador: Carvalho, Frede de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee1: Araújo, Hugo Valença de
metadata.dc.contributor.referee2: Brandão, Rodolfo Junqueira
Resumo: Devido à busca pelo desenvolvimento industrial através de processos eficientes, a Indústria 4.0 vem ganhando espaço com atuação em diferentes áreas. Na indústria química pode ser destacado o desenvolvimento de processos interligados, com sistemas de controle mais estáveis, eficientes e robustos. Isso contribui para uma maior segurança de operações, adequação a especificações de produtos, assim como aumento na rentabilidade de processos. Diferentes tipos de controladores podem ser aplicados para se manter variáveis de processo nas condições desejadas, mas devido a não linearidades em sistemas de alta complexidade, tem crescido a utilização do Controle Preditivo baseado em Modelo (MPC). No MPC, basicamente, as condições do processo são aplicadas em um modelo dinâmico para a predição de comportamentos futuros e obtenção de melhores ações de controle. Algoritmos de Machine Learning (ML), como Redes Neurais Artificiais (RNA), têm ganho atenção no contexto Indústria 4.0 em uma gama de aplicações, em especial na utilização em modelos preditivos para MPC. Porém, para lidar com a dificuldade de generalização e a não aplicabilidade em alguns sistemas, na literatura especializada atual pode-se perceber a crescente investigação de estratégias para utilização de Deep Learning (DL), tipo de ML caracterizada por possuir estruturas de aprendizado com maior densidade de neurônios. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de estratégias para construção de controlador MPC utilizando algoritmos de ML e DL como modelo interno a partir da linguagem de programação Python, que vem ganhando destaque na indústria e na comunidade científica por ser de fácil utilização, possuir bibliotecas que abrem leques para diferentes aplicações e por possuir licença gratuita. As estratégias construídas foram avaliadas e validadas através da aplicação em um processo reativo em reator CSTR (continous stirred tank reactor) utilizado na verificação de estratégias de controle. A partir das avaliações dos controladores, sistemas com maior estabilidade foram obtidos a partir das estruturas de Deep Learning (redes recorrentes), contribuindo para maior estabilidade de processos no contexto Industrial 4.0.
Abstract: Thinking of the search for industrial development through efficient processes, Industry 4.0 has been gaining space with operations in different areas. In the chemical industry, the development of interconnected processes can be highlighted, with more stable, efficient and robust control systems. This contributes to greater security of operations, adaptation to product specifications, as well as increased profitability of processes. Different types of drivers can be selected to keep the process variables in the desired conditions, but due to non-linearities in highly complex systems, the use of Model-Based Predictive Control (MPC) has grown. In MPC, basically, process conditions are applied in a dynamic model to predict future behavior and obtain better control actions. Machine Learning (ML) algorithms, such as Artificial Neural Networks (RNA), have gained attention in the Industry 4.0 context in a range of applications, especially in the use of predictive models for MPC. However, to deal with generalization difficulty and the non-applicability in some systems, in the current specialized literature can perceive the growing investigation for the use of Deep Learning (DL), type of ML characterized by having structures with a higher density of neurons. In this context, the aim of this work is to develop strategies for building an MPC controller using ML and DL algorithms as an internal model based on the Python programming language, which has been gaining prominence in the industry and in the scientific community for being easy to use, it has libraries that open fans for different applications and for having a free license. The constructed strategies were evaluated and validated through the application in a reactive process in a CSTR reactor (continuous stirred tank reactor) used in the control verification. From the driver structures, systems with greater stability were sought from the Deep Learning structures (recurrent networks), contributing to greater process stability in the Industrial 4.0 context.
Palavras-chave: Indústria 4.0
Controle preditivo baseado em modelo (MPC)
Machine Learning
Deep Learning
Predictive control
Industry 4.0
CSTR
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Engenharia Química
Citação: SANTOS, Alef Tenorio. Desenvolvimento de estratégia para projeto de controlador preditivo baseada em deep learning. 2023. 45 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10572
Data do documento: 21-dez-2020
Aparece nas coleções:Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Desenvolvimento de estratégia para projeto de controlador preditivo baseada em deep learning.pdf1.63 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.