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Title: Redes neurais artificiais LSTM aplicadas na previsão de padrões um forno de reaquecimento de tarugos.
Other Titles: LSTM artificial neural networks applied in prediction of standards a billet reheating furnace.
???metadata.dc.creator???: RODRIGUES, Nahanni Taynah Jácome.
???metadata.dc.contributor.referee1???: VASCONCELOS, Luis Gonzaga Sales.
???metadata.dc.contributor.referee2???: RAMOS, Wagner Brandão.
???metadata.dc.contributor.referee3???: BRITO, Romildo Pereira.
???metadata.dc.contributor.referee4???: MORAIS JÚNIOR, Arioston Araújo de.
Keywords: Engenharia química;Redes neurais artificiais LSTM;Forno de aquecimento;Controle de temperatura;Chemical engineering;LSTM artificial neural networks;heating oven;Temperature control
Issue Date: 25-Mar-2022
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: RODRIGUES, Nohanni Taynah Jácome. de. Redes neurais artificiais LSTM aplicadas na previsão de padrões de um forno de reaquecimento de tarugos. 2022. 72 fl. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2022.
???metadata.dc.description.resumo???: O processo de reaquecimento de tarugos dentro da indústria de laminação é uma etapa crucial para a obtenção de produtos com a qualidade desejada, visto que ela garante que as peças tenham as propriedades mecânicas ideias, como dureza, elasticidade, ductibilidade e resistência a tração. A temperatura dentro do forno precisa ser controlada dentro de uma faixa de 1000 a 1300°C, que varia de acordo com o funcionamento do forno, para que não ocorra fusão das peças ou perca das propriedades desejadas, assim como desperdício de peças fora de qualidade e de combustível usado para promover transferência de calor através da combustão nas zonas do forno. Desse modo, o presente trabalho apresenta a criação de Rede Neurais do tipo LSTM para previsão de padrões no processo de reaquecimento de tarugos, para que possa ser utilizada na construção de controladores do tipo PI, a serem empregados nas oito zonas presentes do forno em estudo. Diferentes métodos foram utilizados para tratar os dados de entrada para criação do modelo, como normalização, variação da taxa de amostragem, eliminação de valores outliers, com o objetivo de descobrir a influência dos mesmos na acurácia da RNA obtida. Os resultados mostram que as RNA desenvolvidas foram satisfatórias para prever dados de processos complexos que envolvem muitas variáveis, como o estudado, assim como apresenta a obtenção de um controlador PI que permite manter cada zona do forno dentro dos valores de temperatura desejados para a mesma. A RNA obtida para a taxa de amostragem de 30 segundos apresentou um melhor aprendizado dos dados do processo. O controlador desenvolvido foi capaz de manter as temperaturas de setpoint estabelecidas para cada zona, mostrando uma ferramenta eficaz visando obter peças com a qualidade desejada para o laminador, evitando desperdício, aumentando a vida útil do laminador, e consumindo a quantidade necessária dos combustíveis que alimentam o forno e promovem a combustão necessária para transferir calor para as peças.
Abstract: The billet reheating process within the rolling industry is a crucial step in obtaining products with the desired quality, as it ensures that the parts have the ideal mechanical properties, such as hardness, elasticity, ductility and tensile strength. The temperature inside the oven needs to be controlled within a range of 1000 to 1300°C, which varies according to the operation of the oven, so that the parts do not melt or lose the desired properties, as well as waste of out-of- quality parts. and fuel used to promote heat transfer to the parts through combustion in the oven zones. Thus, the present work presents the creation of Neural Networks of the LSTM type to predict patterns in the billet reheating process, so that it can be used in the construction of PI type controllers, to be used in the eight zones present in the furnace under study. Different methods were used to process the input data to create the model, such as normalization, sampling rate variation, elimination of outliers, in order to discover their influence on the accuracy of the RNA obtained. The results show that the developed RNA were satisfactory to predict data of complex processes that involve many variables, as the one studied, as well as presents the obtaining of a PI controller that allows to keep each zone of the oven within the desired temperature values for it, however. The RNA obtained for the sampling rate of 30 seconds showed a better learning of the process data. The controller developed was able to maintain the setpoint temperatures established for each zone, showing an effective tool to obtain parts with the desired quality for the mill, avoiding waste, increasing the mill's useful life, and consuming the necessary amount of fuels that feed the oven and promote the combustion necessary to transfer heat to the parts.
Keywords: Engenharia química
Redes neurais artificiais LSTM
Forno de aquecimento
Controle de temperatura
Chemical engineering
LSTM artificial neural networks
heating oven
Temperature control
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27646
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