Banca de DEFESA: FREDERICO LUCAS DE OLIVEIRA MOTA

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: FREDERICO LUCAS DE OLIVEIRA MOTA
DATA: 31/01/2022
HORA: 14:00
LOCAL: Google Meet
TÍTULO:

A multi-objective MGGP approach to design soft sensors in a petrochemical process

PALAVRAS-CHAVES:

Soft Sensor. Petróleo. Modelos NARX. Identificação de Sistemas. Seleção de Estrutura. Estimação de Parâmetros. MGGP.

PÁGINAS: 116
GRANDE ÁREA: Engenharias
ÁREA: Engenharia Elétrica
SUBÁREA: Medidas Elétricas, Magnéticas e Eletrônicas; Instrumentação
ESPECIALIDADE: Sistemas Eletrônicos de Medida e de Controle
RESUMO:

A extração offshore de petróleo é um processo bastante complexo e são necessários diversos instrumentos para controlar a produção nos poços. Dentre vários, o sensor Permanent Downhole Gauge (PDG), localizado no interior da coluna de produção, é utilizado para aferir a pressão e temperatura do poço de petróleo. Este sensor é submetido a condições extremas de operação e, como consequência, possui uma vida útil muito curta. A troca ou manutenção deste sensor é raramente feita pois o mesmo é de difícil acesso e exige a que a produção seja paralisada. Sendo assim, objetivando superar o problema de produção sem os dados advindos do sensor PDG, o uso de sensores virtuais surge como uma alternativa. Os sensores virtuais são modelos matemáticos capazes de estimar uma variável de algum processo por meio de outras variáveis como entrada. Neste projeto é proposto o uso da metodologia de identificação de sistemas (i.e., i. Testes dinâmicos, coleta de dados e pré-processamento; ii. Escolha da representação matemática do modelo; iii. Seleção de estruturas para o modelo; iv. Estimação de parâmetros; e v. Validação do modelo.) com o fito de modelar um soft sensor a fim de estimar a saída de um sensor PDG, mas não se limita a esta aplicação que utilizada como motivação. Na etapa ii. da metodologia foi escolhida a representação polinomial Nonlinear Autoregressive with Exogenous Inputs (NARX). Já para a etapa iii. é proposta uma abordagem multi-objetiva, por meio do algoritmo evolucionário Multi-Gene Genetic Programming (MGGP), para realizar a tarefa de seleção de estruturas dos modelos NARX. Nesta otimização três objetivos são minimizados, sendo eles: i. o erro de predição um passo à frente (erro em regime dinâmico), ii. o erro em regime estático (é utilizada uma abordagem que reduz o custo computacional), e iii. o número de regressores do modelo. Na etapa iv. é proposta a estimação de parâmetros por meio dos mínimos quadrados ponderados, que utiliza informação do regime dinâmico e estático (informação auxiliar). Por fim, os modelos encontrados nos conjuntos Paretos-ótimos são validados (etapa v.) em simulação livre (em ambos os regimes) e um critério de decisão para selecionar o modelo mais adequado é aplicado. A fim de validar a metodologia proposta três experimentos são feitos. O primeiro utiliza um banco de dados de um sistema estocástico, em que diversas comparações de abordagens são feitas (e.g., diferença no número de objetivos na função custo). Como resultado é visto que a metodologia proposta consegue encontrar os regressores e estimar os parâmetros do modelo corretamente, com um custo computacional menor que outras abordagens. Já o segundo experimento aplica a metodologia em um sistema de bombeamento hidráulico real. O modelo encontrado pelo algoritmo se mostra competitivo em regime estático e dinâmico, além de ser parcimonioso. Por fim, a mesma metodologia é aplicada ao banco de dados do processo petroquímico, que possui como saída a pressão do PDG. O algoritmo proposto consegue selecionar um modelo com 12 regressores e parâmetros que possui um comportamento satisfatório em ambos os regimes quando comparado com outros trabalhos. Isso demonstra que demonstra que o MGGP multi-objetivo, utilizando informações auxiliares, é uma boa ferramenta para seleção de estruturas e estimação de parâmetros para modelos NARX.

MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - RODRIGO AUGUSTO RICCO - UFOP (Suplente)
Interno - RICARDO RODRIGUES MAGALHAES (Suplente)
Externo à Instituição - LEANDRO FREITAS DE ABREU - IFMG (Membro)
Interno - DANTON DIEGO FERREIRA (Membro)
Presidente - BRUNO HENRIQUE GROENNER BARBOSA (Membro)