CONTROLADOR FUZZY PARA PREDIÇÃO DE SÉRIES TEMPORAIS Alexandre Almeida de Paula

1, Edquel Bueno Prado Farias

2, Nilton Cesar Furtado Canto

3

1, 2, 3Universidade Nove de Julho, São Paulo, Brasil

alexandre.almeida@iastech.com, edyhardman@hotmail.com, nilton.canto@gmail.com

Introdução O controle de processos industriais é uma técnica

bastante utilizada desde os anos 70 com aplicações nas

mais diferentes áreas. Na área química, o controle

preditivo tem sido utilizado para controlar e compensar

desvios de desempenho devido a características não

lineares da planta[1]. No caso particular da produção de

cervejas, a fermentação é a principal etapa do processo

de produção, a qual pode durar de 4 a 10 dias e sua

conclusão depende de várias etapas anteriores. Neste

trabalho são apresentados os resultados preliminares do

desenvolvimento de um controlador fuzzy para previsão

de término do processo de fermentação da cerveja.

Métodos/Procedimentos Para o experimento foi utilizado um controlador lógico

programável da Rockwell, família 5000 (Controllogix)

[2]. A figura 1 descreve as etapas de execução do CLP

fuzzy:

Figura 1 – Diagrama de funcionamento do CLP fuzzy.

1: Entrada de dados - o CLP recebe os valores de

concentração do extrato (V0) e o tempo decorrido entre

a coleta do extrato para análise e a entrada dos dados no

sistema (V1).

2: Fuzzificação - as variáveis de entrada e saída são

definidas em termos de conjuntos fuzzy. A tabela I

apresenta os intervalos utilizados.

Tabela I– Intervalo das variáveis de entrada e saída

Mínimo Máximo

Concentração V1 (ºP) 0 20

Intervalo V2 (h) 0 240

Término da fermentação V3 (h) 0 240

3: processamento - consiste na análise das regras

linguísticas e inferência fuzzy. A tabela II apresenta um

conjunto de regras linguísticas que relaciona a

concentração do extrato e o instante da análise com o

tempo previsto para o término do processo.

Tabela II – Regras lingüísticas

TEMPO DECORRIDO ENTRE O INÍCIO DO PROCESSO DE FERMENTAÇÃO E O

INSTANTE DA ANÁLISE

BAIXO MÉDIO ALTO BAIXA Baixo Baixo Baixo

MÉDIA Alto Médio Alto

CONCENTRAÇÃO

ALTA Alto Alto Baixo

4: defuzzificação - o conjunto fuzzy resultante é

novamente convertido em um número real que

representa a estimativa em horas para o término do

processo de fermentação.

Resultados Os resultados das simulações com o CLP demonstraram

a eficiência dos controladores fuzzy na previsão de

séries temporais aleatórias. A simulação evidenciou a

simplicidade de implementação quando comparado aos

métodos estatísticos tradicionais. Contudo, a acurácia na

previsão depende da ampliação do conjunto de regras

linguísticas do controlador.

Conclusões A simulação evidenciou a simplicidade de

implementação do CLP Fuzzy quando comparado aos

métodos estatísticos tradicionais e demonstrou a

necessidade de ajustes nas regras do controlador. Na

próxima fase do projeto, será proposto um conjunto de

regras mais amplo e o CLP será instalado em uma

planta industrial para teste e validação.

Referências [1] DRAGONE, G.; MUSSATTO, S.I. e SILVA,

J.B.A. Utilização de mostos concentrados na produção

de cervejas pelo processo contínuo: novas tendências

para o aumento da produtividade. Ciência e Tecnologia

de. Alimentos. 27, 1, 37-40, 2007.

[2] Mendel, J.M. "Fuzzy logic systems for engineering:

a tutorial". Proc. IEEE, 83(3): 345-377, 1995.

[3] Rindell, J. PLC Programming with RSLogix 5000 -

How to Program Allen-Bradley ControlLogix and

CompactLogix PLCs with Rockwell Automation's

RSLogix 5000, 2009.