Controle adaptativo de uma coluna piloto de destilação em batelada com inferenciação de composição atraves de redes neurais artificiais

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DATA DE PUBLICAÇÃO

1998

RESUMO

A destilação em batelada é um processo de separação bastante utilizado na purificação de produtos químicos ou bioquímicos de alta tecnologia e/ou alto valor agregado. A maior vantagem das colunas em batelada é sua versatilidade, pois podem processar diversas misturas sob diferentes condições experimentais. Esta flexibilidade juntamente com a não-linearidade e a natureza não estacionária do processo tomam as técnicas convencionais de controle inadequadas, constituindo um desafio no projeto de sistemas de controle. Além disso, a busca da obtenção de produtos com pureza especificada e a necessidade de minimizar produtos fora de especificação mostram claramente a importância do projeto, do desenvolvimento e da implementação de sistemas de controle para o monitoramento destes processos. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação experimental de um sistema de controle digital direto para uma coluna piloto de destilação em batelada. Estratégias de controle "feedback" convencionais foram primeiramente implementadas no microcomputador 486 DX 33MHz acoplado a coluna, mostrando um comportamento insatisfatório para o processo descontínuo em questão. Diante das exigências do processo, posteriormente optou-se pela implementação de algoritmos de controle adaptativo. Um algoritmo de controle auto-ajustável (STR) baseado em identificação recursiva de parâmetros do processo foi desenvolvido. O processo é representado por um modelo discretizado de uma função transferência de primeira ordem com atraso de transporte. O método de Programação Quadrática Sucessiva aplicado a mínimos quadrados, da biblioteca matemática NAG, foi utilizado para a estimação "on-line". O equivalente digital de um controlador PI e o algoritmo de Dahlin foram individualmente testados como leis de controle. Tais controladores foram então comparados com um Controlador Adaptativo Programável (PAC). O projeto e o desempenho do PAC mostraram-se altamente dependentes da qualidade da mistura a ser destilada enquanto o STR atuou de maneira adequada para todas as separações efetuadas, apesar de seu projeto genérico. Para que os valores das composições de topo e fundo pudessem ser inferenciados a partir de medições de temperatura na coluna, foram utilizados dados de equilíbrio líquido vapor para a separação do sistema binário (n-hexano/n-heptano) e inferenciação via Redes Neurais Artificiais (RNA) para a separação do sistema temário (n-hexano/cicloexano/nheptano). O sistema de controle desenvolvido tomou o equipamento de destilação em batelada convencional mais eficiente e fácil de operar. Os experimentos realizados sobre uma coluna piloto confirmaram os resultados de simulações de trabalhos anteriores

ASSUNTO(S)

controladores auto-ajustaveis destilação controle de processo redes neurais (computação)

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