O controle da concentração de alumina no banho de cubas eletrolíticas é de vital
importância para um rendimento eficiente do processo de produção de alumínio.
Este controle tem por objetivo promover, em uma visão macro, um retorno justificável perante ao planejamento global das metas de produção de uma fábrica de
alumínio. O desenvolvimento de uma metodologia baseada no ajuste dos ganhos
de um filtro tipo Kalman Padrão é o principal enfoque científico e tecnológico
desta pesquisa. A síntese da metodologia e a implementação do filtro de Kalman
Padrão e Escalar em um computador que controla a quantidade de alumina no
banho eletrolítico. Considera-se as restrições de software e de hardware na im-
plantação do algoritmo de Kalman no sistema que executa o controle de processo
por computador.
Desenvolve-se um modelo de sintonia do Filltro de Kalman utilizando-se o
princípio da dualidade das matrizes Q e R. O objetivo é estabelecer um conjunto
de ganhos que representem da melhor forma a quantidade de alumina dentro da
cuba. Assim, faz-se uma análise considerando-se mudanças nas matrizes Q e R,
e apresenta-se os resultados obtidos. Analisa-se a largura de banda do Filltro,
verificando-se diminuição ou aumento de banda µa medida que as matrizes Q e R
sofrem alterações em seus elementos.
As estratégias de monitoramento são verificadas para diversas situações de
operação(dinâmica) da planta, e as variações paramétricas do modelo são levadas
em consideração para garantirmos uma operação robusta e estável do Filltro. O
desempenho do Filtro é verificado em paralelo com um sistema de Filtragem e
de controle historicamente utilizados na estimação do percentual de alumina no
banho eletrolítico.
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A tunning model for Kalman Fillter based on QR duality principle is presented
to measure the state variables of the electrolytic bath in aluminium production
cells. The main goal is to establish a set of Fillter gains that better represents the
percentual of alumina in the bath. The Fillter bandwidth tunning is performed by
increasing or decreasing the Fillter bandpass from the Q and R variations. The
design and analysis of the Q and R covariance matrices are performed to find
a pattern of the resistance variations that could be associated with the alumina
concentration in the bath. The technical solution encloses on-line evaluation of the
Kalman Fillter in order to prove its capableness of response when used to control
real production cells.
The Standard Kalman is coded upon a scalar form to reduce the use of com-
puting resources when the ¯lter is processed. The line current and pot voltage are
directly read from the hardware interface and then transformed in a third vari-
able, the resistance, which is used to infer the alumina concentration in the bath.
Moreover, the Fillter implementation goes in the direction of pratical aspects limits
of the indirect measurement system implementations, its robustness is appraised
by observability, roundo® and modeling errors.
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