ESTIMADORES DE ESTADOS E PARÂMETROS – FILTRO DE KALMAN E SOFT-SENSORS UMA BREVE REVISÃO

Diego Dias CARNEIRO

De acordo com Raïssi (2004) quando se deseja implementar um controlador ou regulador em um sistema, normalmente assume-se que os estados do sistema são bem conhecidos. Entretanto, na maioria das vezes, os estados apresentam dificuldades ou impossibilidade de medição. Uma solução para esse problema é a estimação de estados, que se baseia na estimativa de um estado atual baseado nas saídas obtidas de medidas possíveis.
Um bom esquema de estimação de estado e parâmetros é de muito valor para fermentações em batelada – caso encontrado nas cervejarias – principalmente pela falta de uso de instrumentos de medidas disponíveis para …ver más…

Um exemplo é o fato que processos em batelada são processos de transição com um estado fixo não muito bem definido fazendo com que o uso de técnicas de estimação não lineares são sempre necessárias. Outro fato é a necessidade da estimação da incerteza do estado inicial ou alimentação, que deve ser modelada (normalmente como variável aleatória). Isso é importante pois uma alta incerteza na condição inicial pode resultar em baixa performance do estimador, principalmente na velocidade de convergência.
De acordo com Assis et al. (1996) o mais simples, porem menos preciso, método para obter os dados estimados é negligenciar todos os erros de medidas, ruídos instrumentais etc. e correlacionar as medidas obtidas experimentalmente com as variáveis desejadas. Não obstante, uma aproximação mais sofisticada é modelar os erros negligenciados e ruídos no estimador. Quando esses fatores são modelados estatisticamente, o estimador é chamado de filtro.
Filtro de Kalman
Um método muito utilizado para a estimação de estados e/ou parâmetros de um sistema, a fim de obter um melhor controle de processo, é o uso de algoritmos de filtragem.
O termo “filtro” é mais comum em sistemas físicos de separação, como os utilizados para separar misturas líquido/sólido e gás/sólido e até soa estranho o uso do termo “filtro” para esses métodos matemáticos, porém, na década de 30 e 40 esse termo foi estendido para a separação de sinais dos ruídos