Optimização evolutiva de equipamento de processamento de polímeros

Abstract

Nesta dissertação descreve-se a aplicação de algoritmos evolutivos ao processo de extrusão de polímeros, mais especificamente ao design de parafusos convencional e barreira. Otimizam-se parâmetros como a geometria e as condições operatórias de parafusos, com objetivos como a melhoria do consumo de energia e do grau da mistura. Após um estudo ao espaço de pesquisa implícito no simulador de extrusão utilizado, comparou-se o desempenho de dois operadores de recombinação em domínios reais, tendo sido escolhido este último, sobre o qual se efetuaram igualmente estudos teóricos. Para tornar a execução do algoritmo mais rápida desenvolveu-se uma versão que realiza a avaliação das soluções em vários computadores em paralelo. Testou-se um grande número de hipóteses para a codificação do problema e escolheu-se aquela que era estatisticamente superior e que permitia a maior redução possível no espaço de pesquisa (por partilha, através de uma estrutura hierárquica, de variáveis comuns a ambos os tipos de parafusos). /ABSTRACT - ln this study, the application of evolutionary algorithms to the polymer extrusion process is described, more specifically to the design of conventional and barrier screws. The problem parameters like the geometry and the operating conditions are optimized, with objectives like the improvement of mechanical power consumption and mixing degree. After studying the search space implicit in the extrusion simulator used, the performance of the SBX and PCX recombination operators for real parameters was compared, having the latter been chosen, and theoretical studies conducted on it. In order to speed up the algorithm's run time, a new version that conducts the evaluation of solutions in parallel was developed. A significant number of alternatives were tested for the problem's encoding and the one which was statistically better and allowed for the greatest reduction in the search space (by sharing, by a hierarchical structure, variables common to both screw types) was chosen.