Métodos para a análise do desempenho e da robustez de processos industriais orientados a dados

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2008Este trabalho apresenta um abrangente estudo direcionado ao monitoramento automático do desempenho de malhas de controle industriais. O estudo é estruturado em seis capítulos: Inicialmente é apresentada uma introdução, motivação e as contribuições. No segundo capítulo é apresentada a revisão do estado da arte, que inclui a evolução das linhas de pesquisa e as soluções comerciais. No terceiro capítulo é apresentado o sistema de suporte à decisão baseado na informação para o monitoramento, análise de dados, eventos e suporte de operação de processos industriais. É apresentado em detalhe o processamento da informação baseada em dados. No quarto capítulo são apresentados vários métodos usados na etapa de operação como na etapa de projeto para avaliar a condição de desempenho dos processos auto-regulatórios. Estes métodos, que são explorados numa abordagem determinística e estocástica, incluem métodos para a detecção do comportamento estacionário, oscilatório, e métodos para avaliação do comportamento servo e regulatório e para avaliar o desempenho robusto em nível de projeto. No quinto capítulo é apresentado um estudo sistemático de vários métodos para a avaliação da condição de processos não auto-regulatórios. O estudo inclui a análise das estruturas de controle, desempenho robusto em nível de projeto, sintonia dos controladores e avaliação do desempenho do sistema em operação baseada em padrões referenciais usando dados de campo. São tratadas as questões pertinentes à aplicação prática, apontadas as principais vantagens e desvantagens das técnicas e verificados os aspectos teórico/práticos através da simulação dos algoritmos. Finalmente, no sexto capítulo são apresentados os temas em aberto, atuais desafios e perspectivas futuras para continuidade do trabalho.This work presents a comprehensive study directed to the automatic performance monitoring of the industrial control loops organized in six chapters: The study begin by an introduction, then is presented the motivation and the contributions of the work. In the second chapter is presented a depth reviewing literature showing the state of the art of the knowledge in the area that includes the evolution research lines and the commercial solutions. In the third chapter is presented the information-based decision support system for the process monitoring, data analysis, events and operation support for industrial processes. Also it is presented in detail the data-based process information. In the fourth chapter is presented several approaches for condition monitoring of self-regulatory control loops. These methods explored in a deterministic and stochastic approach include methods for steady-state identification, detection of oscillatory loops and methods for assess servo and regulatory behavior of industrial loops. Also it is presented one method for assessing the robust performance of control loops in level of project. In the fifth chapter is presented a systematic study for condition monitoring of non self-regulatory (integrating) control loops. The study included the analysis of traditional and advanced control structures, the analysis of robust performance in level of project, methods for assessing the performance of these kind of controllers and ways for improving the performance thought the correct tuning of the parameters and thought the implementation of a new control structure. Are discussed the issues concerning to the practical implementation, pointed the principal advantages and disadvantages of the techniques and verified the theoretical/practical aspects through the simulation of the algorithms. Finally in the sixth chapter are presented the present challenges in the area, the future works that will be developed giving continuity to the work presented, the conclusions and the bibliographical references