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Type: Dissertação
Title: Uma avaliação crítica sobre técnicas baseadas em PCA para detecção de falhas em processos da indústria química
Author(s)/Inventor(s): Fadel, Fernando Elias de Freitas.
Advisor: Pinto, José Carlos Costa da Silva
Abstract: O objetivo desta dissertação foi estudar, desenvolver e implementar sistemas de monitoramento de processos químicos. Para compreender as limitações das técnicas de modelagem baseadas em dados, adotaram-se como ponto de partida as técnicas clássicas, como a Análise de Componentes Principais (PCA) e técnicas correlatas. Buscou-se construir uma visão crítica dos métodos clássicos usados para monitoramento de processos. Modelos baseados em dados são bastante limitados, já que modelos previamente aprendidos não se adaptam necessariamente bem a novas regiões de operação, cujos dados não estavam disponíveis durante a fase de modelagem. Além disso, é possível concluir que as técnicas baseadas em dados disponíveis atualmente, como PCA e suas variantes, não apresentam capacidade de realmente modelar o comportamento dinâmico de um processo. Esta foi a principal motivação para o estudo dos Gráficos de Recorrência. A partir do conceito de recorrência, foi desenvolvida uma nova técnica para monitoramento de processos com múltiplos pontos operacionais. Foi proposta uma nova carta de controle para acompanhamento de processos com múltiplos pontos de operação, fundamentada na Norma de Frobenius. Muitos outros aspectos relacionados ao tema de monitoramento, tais como seleção de variáveis, preprocessamento e remoção de valores espúrios, não foram abordados no trabalho, mas são de fundamental importância para a aplicação industrial. Finalmente, é importante ressaltar que, embora a metodologia de monitoramento proposta tenha sido inspirada no conceito de recorrência, ela, de fato, não é capaz de reconstruir o espaço de fases do processo.
Abstract: The aim of this dissertation was to study, develop and implement chemical process monitoring systems. In order to understand the limitations of Data Driven modeling techniques, classical techniques based on Principal Component Analysis (PCA) and related procedures were adopted as a starting point. It was sought to build a critical view of the classical methods of process monitoring. Data Driven models are quite limited, since previously learned models do not fit necessarily well new operating regions, whose data were not available during the modeling phase. In addition, it is possible to conclude that the techniques based on data currently available, such as PCA and its variants, do not have the capacity to actually model the dynamic behavior of a process. This was the main motivation for the study of Recurrence Plots. Based on the concept of recurrence, a new technique was developed to monitor processes with multiple operational points. A new control chart was proposed to monitor processes with multiple operation points, based on the Frobenius Norm. Many other aspects related to process monitoring, such as variable selection, preprocessing and removal of spurious values, were not addressed in this work, but are of fundamental importance for industrial application. Finally, it is important to note that, although the proposed monitoring methodology has been inspired by the concept of recurrence, it, in fact, is not able to reconstruct the phase space of the process.
Keywords: Modelagem estatística
Detecção de falhas
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jun-2018
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Química

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