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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11872
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Redes neurais e SVM aplicadas no desenvolvimento de sensores virtuais e detecção e diagnóstico de falhas em processos reacionais complexos |
Autor(es): | Juvêncio, Mario Henrique Cosme |
Primeiro Orientador: | Imamura, William |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Carvalho, Frede de Oliveira |
metadata.dc.contributor.referee1: | Brandão, Rodolfo Junqueira |
metadata.dc.contributor.referee2: | Rocha Neto, João Batista Maia |
Resumo: | A evolução da indústria ao longo dos séculos tem sido marcada por revoluções que transformaram a forma como os produtos são fabricados e os processos são gerenciados. A Quarta Revolução Industrial, também conhecida como Indústria 4.0, representa um salto significativo em direção a sistemas de produção inteligentes e conectados, onde a integração de tecnologia de ponta desempenha um papel crucial no aumento da eficiência, produtividade e segurança dos processos industriais. Neste contexto, o desenvolvimento de sensores virtuais e técnicas de detecção e diagnóstico de falhas em processos se destaca como uma área de pesquisa vital, com potencial para melhorar o controle e a segurança dos processos. Nesse sentido, este trabalho teve como finalidade o desenvolvimento de algoritmos computacionais em Python com o objetivo de modelar um sistema reacional complexo com foco na criação de sensores virtuais e modelos de detecção e diagnóstico de falhas, utilizando Redes Neurais Artificiais (RNA) e Máquinas de Vetores de Suporte (SVM). A modelagem matemática de um reator CSTR, operando com a reação de Van de Vusse, foi implementada em Python e empregada na geração de dados históricos do processo que serviram de base para o desenvolvimento dos sensores virtuais e modelos de detecção e diagnóstico de falhas. Os resultados indicam que os modelos de RNA apresentaram alta precisão e eficácia na estimação da concentração do produto B, enquanto os modelos de SVM mostraram-se inadequados para essa tarefa. Na detecção e diagnóstico de falhas, o modelo de RNA obteve uma acurácia de 97%, com desempenho superior na detecção de falhas em comparação ao de SVM. Por outro lado, o SVM apresentou melhor desempenho no diagnóstico das falhas, identificando corretamente os tipos específicos em mais de 99,98% dos casos. Uma possível melhoria no processo seria a integração das técnicas, utilizando RNA na detecção e SVM na identificação do tipo de falha. Os modelos e estratégias propostas podem ser aplicadas para aprimorar o controle e monitoramento de processos reacionais complexos e otimizar o desempenho dos reatores. |
Abstract: | The evolution of industry throughout the centuries has been marked by revolutions that have transformed the way products are manufactured and processes are managed. The Fourth Industrial Revolution, also known as Industry 4.0, represents a significant leap towards intelligent and connected production systems, where the integration of cutting-edge technology plays a crucial role in increasing the efficiency, productivity, and safety of industrial processes. In this context, the development of virtual sensors and fault detection and diagnosis techniques in processes stands out as a vital area of research, with the potential to improve process control and safety. In this regard, this work aimed to develop computational algorithms in Python with the objective of modeling a complex reaction system focusing on the creation of virtual sensors and fault detection and diagnosis models, using Artificial Neural Networks (ANN) and Support Vector Machines (SVM). The mathematical modeling of a CSTR reactor, operating with the Van de Vusse reaction, was implemented in Python and used to generate historical process data that served as the basis for the development of virtual sensors and fault detection and diagnosis models. The results indicate that the ANN models showed high accuracy and effectiveness in estimating the concentration of product B, while the SVM models proved unsuitable for this task. In fault detection and diagnosis, the ANN model achieved 97% accuracy, with superior performance in fault detection compared to SVM. On the other hand, SVM showed better performance in fault diagnosis, correctly identifying the specific types in more than 99.98% of cases. A possible improvement in the process would be the integration of the techniques, using ANN for detection and SVM for identifying the type of fault. The proposed models and strategies can be applied to enhance the control and monitoring of complex reaction processes and optimize reactor performance. |
Palavras-chave: | Redes Neurais (Computação) Máquinas de Vetores de Suporte Sensores Virtuais Detecção e Diagnóstico de falhas Reação de Van de Vusse Python (Linguagem de programação de computador) Artificial Neural Networks Support Vector Machines Virtual Sensors Fault Detection and Diagnosis Van de Vusse Reaction Python Engenharia química |
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: | JUVÊNCIO, Mario Henrique Cosme. Redes neurais e SVM aplicadas no desenvolvimento de sensores virtuais e detecção e diagnóstico de falhas em processos reacionais complexos. 2023. 51f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11872 |
Data do documento: | 24-mai-2023 |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC |
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