Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The majorities of industrial systems may be considered as dynamic hybrid systems, that is, described by variables in the continuous and discrete domains. Therefore, due to the need to obtain high quality products with losses minimization, to have safer and environmental friendly process operation, is what justies the development of tools for evaluating fault propagation eects. In this work, some tools for the representation of dynamic hybrid systems were studied in order to address the abnormal behavior propagation. The rst tools are Petri nets that allow a qualitative mathematical representation, the analysis of the models and supply useful information on the structure and the dynamic behavior of the system. Another tool is the signed directed graph - SDG that includes the mechanisms of fault propagation and the development of a theory of modeling based on the knowledge of complicated systems. In this context, it was presented the qualitative modeling of dynamic systems by using Petri nets and SDG, with the occurrence of faults and the evaluation of their propagation during process operation. These techniques were applied to Chemical Engineering problems such as mixing tanks and batch reactors for Petri nets, tank systems and faulty continuous reactors with the use of SDG. In those processes, simulations were performed and the faults eects were evaluated for several operational scenarios. SDGs were also used to determine the fault propagation path, with the evaluation of each aected process variable of interest both in open and closed-loop operation. / A maioria dos sistemas industriais pode ser classificada como pertencente _a classe de sistemas híbridos dinâmicos, ou seja, sistemas compostos por variáveis no domínio contínuo e discreto. Assim, devido à necessidade de se obter produtos de alta qualidade com mínimo de perdas possíveis, operar com segurança respeitando o meio ambiente, gerenciar ou tolerar falhas é que se tem a necessidade do desenvolvimento de ferramentas de investigação dos efeitos de falhas em processos. Neste trabalho foram estudadas algumas ferramentas para a representação de sistemas híbridos dinâmicos com a finalidade de representar o comportamento anormal desses sistemas. Uma dessas ferramentas _e a rede de Petri que permite a representação matemática, análise dos modelos e fornece informações úteis sobre a estrutura e o comportamento dinâmico dos sistemas modelados. Outra ferramenta estudada são os grafos orientados - SDG (Signed Directed Graph) que incluem os mecanismos de propagação de falhas e o desenvolvimento de uma teoria de modelagem baseada no conhecimento de sistemas. Nesse contexto, foram apresentados nesta dissertação a modelagem qualitativa dos sistemas discretos utilizando redes de Petri e SDG, com a ocorrência de falhas e a avaliação da sua propagação nos processos. Essas técnicas foram aplicadas em problemas simples da Engenharia Química como tanques de mistura e reator em batelada para redes de Petri e sistemas com um e três tanques e CSTR para o SDG. Em cada um dos processos estudados foram feitas as simulações acopladas aos modelos qualitativos em diversos cenários de falhas. Com isso comparam-se os resultados para o sistema operando sob diversos cenários e avaliam-se as informações do modelo qualitativo. Para ilustrar a aplicação das técnicas investigadas, esse trabalho avaliou, com a utilização de SDG, os caminhos de propagação das falhas, obtendo as variáveis afetadas em cada cenário operacional investigado. / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-28T16:50:59Z No. of bitstreams: 1 WAGNER DE SOUZA PORTO - DISSERTAÇÃO PPGCC 2009..pdf: 3676431 bytes, checksum: 91bede14a64447aa4598ba5c6b3365a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-28T16:50:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WAGNER DE SOUZA PORTO - DISSERTAÇÃO PPGCC 2009..pdf: 3676431 bytes, checksum: 91bede14a64447aa4598ba5c6b3365a4 (MD5) Previous issue date: 2009-09-16 / Este trabalho apresenta o Auto-FDI (Automatic Fault Detection and Isolation), uma ferramenta de detecção e isolamento de falhas em sistemas. A ferramenta usa o conceito de redundância analítica, onde sinais obtidos do sistema (possivelmente com falha) são comparados com sinais esperados, obtidos de um modelo. O isolamento de falhas emprega uma técnica desenvolvida neste trabalho, chamada isolamento automático. A técnica usa uma abordagem baseada em grafos que considera a propagação de falhas e a falta de informação sobre determinados componentes do sistema. Falhas são localizadas de forma mais precisa possível, dado o nível de detalhe do modelo. No escopo deste trabalho foi abordado todo o processo de especificação, projeto, implementação e validação da ferramenta, utilizada como prova de conceito para a técnica desenvolvida. A validação da ferramenta foi feita através da realização de um estudo de caso por potenciais usuários, o que permitiu demonstrar a aplicabilidade da ferramenta e a da técnica desenvolvida. / This work presents Auto-FDI (Automatic Fault Detection and Isolation), a software tool for detection and diagnosis of faults in systems. The tool uses the analytical redundancy concept, where signals from the (possibly faulty) system are compared with expected signals from a model. The fault isolation employs a technique developed on this work, called automatic isolation. This technique uses a graph-based approach which considers the fault propagation and the lack of information about certain components of the system. Faults are pinpointed as accurately as possible given the level of detail in the model. In the scope of this work was addressed the whole process of specification, design, implementation and validation of the tool - used as proof of concept for the developed technique. The validation of the tool was made by conducting a case study for potential users, that has demonstrated the applicability of the tool and the technique developed.