Dissertations/Thesis

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2019
Description
  • BRUNO FELDENS DOS SANTOS
  • Técnicas de Sintonia de Controlador Difuso Aplicado ao Controle de Processos
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Aug 29, 2019
  • Dissertação
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  • Todos os processos reais exibem algum nível de características não-lineares no qual controladores convencionais nem sempre serão capazes de prover alto e estável desempenho. Como uma alternativa, a lógica difusa é uma metodologia já bem estabelecida na literatura capaz de lidar com tais comportamentos. Controladores que usam dessa lógica no entanto, requerem o ajuste de seus parâmetros, obtidos geralmente através da experiência de especialistas ou de técnicas de otimização com características heurísticas. Neste trabalho, um algoritmo de enxame de partículas é desenvolvido para realizar a sintonia de um controlador difuso-PI para um sistema de aquecimento de água. Um segundo processo também é estudado, do controle da posição angular de uma haste movida por hélices, para esse processo são comparadas as sintonias obtidas através do método do enxame de partículas, do algoritmo genético e PID convencional.

  • FLAVIO COUVO TEIXEIRA MAIA
  • Estudo de Modelos e Técnicas de Detecção e Diagnóstico de Falhas Aplicados à Sistemas Fotovoltaicos
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Aug 26, 2019
  • Dissertação
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  • A demanda por energia elétrica vem crescendo ano a ano aumentando a preocupação a respeito das matrizes de geração de energia não-renováveis, que causam degradação ao meio ambiente. Por este motivo, diversos países vêm investindo em fontes renováveis, com destaque para a fonte fotovoltaica, que utiliza módulos fotovoltaicos para converter a energia da irradiância solar incidente sobre os mesmos em corrente elétrica. Como em qualquer sistema elétrico, estes sistemas também estão susceptíveis a falhas, que podem gerar perdas de potência ou até mesmo a interrupção da geração. A utilização de sistemas de monitoramento torna-se um importante aliado, pois permite identificar problemas, minimizando perdas. Para isso, um bom modelo matemático, que represente os módulos de forma precisa, possibilita a identificação das falhas comparando os sinais medidos e simulados. Neste sentido, este trabalho apresenta, primeiramente, um estudo de modelos matemáticos para a aplicação em um sistema composto por três módulos em série, a partir de dados de parâmetros obtidos da folha de dados dos módulos e de um analisador de curvas I-V para a definição dos parâmetros mais precisos. Depois, a partir do estudo de técnicas de detecção e diagnóstico de falhas em sistemas fotovoltaicos, definiu-se o método kNN para diagnosticar e identificar os módulos afetados pelo sombreamento, tirando vantagem do efeito de descasamento (mismatch) dos módulos, que os tornam eletricamente diferentes entre si. Os resultados demonstraram ser possível a identificação individual ou em grupos dos módulos sob efeito de sombreamento e o tipo de sombra (parcial ou total) sobre os mesmos.

  • ÍCARO DE VASCONCELOS BRITO
  • Análise do efeito da diversidade sociocultural na interação homem-robô por meio de gestos
  • Advisor : EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • Data: Feb 25, 2019
  • Dissertação
  • Show resume
  • Esta dissertação apresenta um estudo de elicitação intergrupos que visa a analisar o efeito da diversidade sociocultural na interação homem-robô baseada em gestos. Neste estudo, participantes organizados em pares de grupos, segundo os fatores gênero, nível de inserção tecnológica e cultura, são convidados a realizar gestos para controlar um robô móvel a partir de oito tarefas dadas. Os movimentos propostos são registrados por uma câmera e classificados pelos pesquisadores, que analisam estatisticamente o nível de concordância entre os pares de grupos. Além disso, para cada tarefa transmitida ao robô, os participantes avaliam o nível de assertividade do gesto por eles proposto em relação à ação pretendida, o nível de facilidade/conforto na execução do movimento e indicam qual modo de interação seria o mais adequado para aquele cenário. Os resultados mostram que os fatores socioculturais não influenciam o tipo de gesto utilizado e, na maioria dos casos, não têm efeito significativo na escolha dos gestos para a interação. Os tipos de movimentos gestuais mais comuns foram os dinâmicos, icônicos e com uma ou duas mãos, mas os usuários também recorreram a gestos mímicos e de corpo inteiro quando as tarefas foram mais abstratas. Os gestos sugeridos foram, em geral, bem avaliados pelos participantes nos quesitos assertividade e facilidade de execução, especialmente os estáticos, icônicos e com uma mão. Além disso, empregar gestos foi um modo de interação bem aceito pelos diferentes grupos socioculturais para a maior parte das tarefas. No entanto, o estudo destaca que, independentemente do perfil sociocultural, os usuários são menos positivos aos gestos e menos consistentes nas propostas quando são necessários comandos para funções abstratas. Nesses casos, os participantes demonstram preferir usar a voz como modo de interação.

  • ALANA DE SANTANA CORREIA
  • UMA INVESTIGAÇÃO A RESPEITO DE SISTEMAS DE ATENÇÃO VISUAL COMO EXTRATORES DE CARACTERÍSTICAS LOCAIS
  • Advisor : EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • Data: Feb 1, 2019
  • Dissertação
  • Show resume
  • A atenção é um sistema biológico responsável pelo gerenciamento de recursos dos seres vivos. É por conta do mecanismo de atenção que os animais conseguem caçar presas e fugir dos predadores ou rivais. Já nos seres humanos, a atenção tem papéis ainda mais complexos. Ela está relacionada a concentração na realização de tarefas, a coordenação de atividades motoras e até mesmo na percepção do ambiente. No que diz respeito a percepção, existe a atenção visual, que desempenha um papel extremamente importante. É por conta dela que é possível lidar com a grande quantidade de informações visuais captada pelo ambiente. Desse modo, toda informação percebida visualmente pelos seres vivos é filtrada, e somente os elementos perceptualmente mais importantes são armazenados na memória e suas características são utilizadas pelo sistema cognitivo no reconhecimento e recuperação de informação. Inspirados pelas descobertas da atenção visual biológica, se desenvolveu a atenção visual computacional, uma área destinada a construir sistemas atencionais em máquinas. Além dessa área, também se desenvolveu uma área ainda mais antiga, a área de extração de características locais, que tem como objetivo encontrar e descrever pontos que sejam resistentes à transformações básicas em uma imagem, como escala e rotação, por exemplo. Apesar de serem idéias provenientes de inspirações biológicas obtidas a partir de observações do sistema de atenção visual humano, essas áreas produzem ferramentas computacionais bem distintas. Enquanto que na extração de características locais a preocupação principal está em encontrar pontos de gradiente significativo, e que isso seja feito de forma cada vez mais eficiente, a área de atenção visual computacional é destinada a delimitar regiões da imagem que sejam de interesse visual humano, apresentando como produto final um mapa topográfico, que pondera áreas importantes com valores altos e menos importantes com valores baixos, esse mapa é chamado de mapa de saliência. Apesar das duas áreas seguirem caminhos distintos, já existem alguns esforços por parte dos pesquisadores em realizar uma junção entre as ferramentas de atenção com as ferramentas de extração, com o objetivo de realizar uma busca por pontos apenas nas áreas mais importantes dos mapas de saliência. No entanto, apesar dos esforços em realizar essa junção, na prática os resultados são insatisfatórios. Por conta dessas fragilidades, esse trabalho tem como objetivo realizar uma investigacão a respeito do uso direto de sistemas atencionais como extratores de características locais. Para isso, é feita uma investigação em modelos computacionais de atenção e uma investigação realizada diretamente em mapas construídos a partir da resposta atencional humana, chamados de mapas de densidade. Para a investigação em modelos computacionais, foram utilizados cinco modelos relevantes para a área, já para

    a investigação diretamente em mapas de densidade foi necessário criar uma base própria de mapas utilizando 313 voluntários. A investigação em modelos computacionais revelou que eles ainda não estão prontos para a tarefa de extração de características. No entanto, a investigação realizada diretamente com os dados da base construída revelaram que é possível e viável utilizar mapas de atenção visual como extratores locais de características. Os resultados dessa análise demonstraram que tanto qualitativamente quanto quantitativamente existe distinção e alta repetibilidade entre os pontos de fixação provenientes de humanos, mas que ainda precisam ser feitos inúmeros ajustes nos modelos computacionais e na própria área de atenção visual computacional para que a tarefa de extração de características seja realizável de forma eficiente pelos modelos computacionais de atenção.

  • WELLINGTON FRANCISCO DA SILVA
  • Desenvolvimento de um algoritmo de processamento de dados radiométricos obtidos por termografia ativa pulsada.
  • Advisor : DOUGLAS BRESSAN RIFFEL
  • Data: Jan 30, 2019
  • Dissertação
  • Show resume
  • Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um algoritmo capaz de detectar regiões defeituosas em materiais utilizando como base a técnica de reconstrução de sinais termográficos e os princípios físicos de transferência de calor. Como base experimental, utilizou-se ensaios realizados e cedidos pelo Laboratório de Ensaio Não Destrutivo, Corrosão e Soldagem (LNDC). Experimentalmente, utiliza-se um curto pulso térmico e monitora-se a temperatura da superfície do objeto ao longo do tempo através de uma câmera termográfica. Devido ao volume de dados, a primeira etapa do algoritmo é a compactação. Utilizou-se como base do fenômeno a lei de resfriamento de Newton e obteve-se uma taxa de compactação de 99\%. As principais contribuições do algoritmo desenvolvido são: compactação e tratamento dos dados de aquecimento (que são negligenciados pelas outras técnicas); utilização do conceito de mudança no sentido do fluxo de calor para delimitar as bordas das regiões de interesse (onde provavelmente estão os defeitos); detecção das bordas/interface entre o objeto e o fundo da imagem; consolidação em uma única imagem agregando os indicadores referentes ao conceito de constante de tempo de resfriamento/aquecimento, de máxima temperatura de cada \emph{pixel} e do contraste máximo. Finalmente, como resultado, apresenta-se uma única imagem com todas essas informações, diminuindo a subjetividade do operador e auxiliando na eficácia dessa técnica termográfica.

  • ERICK SILVA DE SÁ
  • Estudo do comportamento dielétrico de equipamentos de manobra em média tensão através de software baseado no método dos elementos finitos.
  • Advisor : TARSO VILELA FERREIRA
  • Data: Jan 29, 2019
  • Dissertação
  • Show resume
  • Este trabalho propõe a análise do comportamento dielétrico e a modelagem dos fenômenos de ionização e desionização do ar em chaves de manobra/ proteção de média tensão, via mapeamento de campo elétrico. Para tal foram utilizados algoritmos numéricos e simulações em software baseado no método dos elementos finitos, considerando particularmente chaves seccionadoras, e chaves fusíveis frente a descargas atmosféricas padronizadas e não padronizadas. A partir dessa análise, pretende-se mapear as regiões críticas com maior probabilidade de falha e sugerir modificações geométricas e/ou funcionais na estrutura desses dispositivos. Tais modificações visam minimizar concentrações indesejáveis de campo elétrico, além de identificar os possíveis valores de tensão que podem ocasionar a ruptura do meio dielétrico desses equipamentos por meio da modelagem dos fenômenos de ionização de desionização do ar.

2018
Description
  • FILLIPE LEVI GUEDES MADUREIRA
  • Estudo Dimensional de Características Aplicadas à Leitura Labial
  • Advisor : JUGURTA ROSA MONTALVAO FILHO
  • Data: Aug 31, 2018
  • Dissertação
  • Show resume
  • Este trabalho é um estudo da relação entre a dimensão intrínseca de vetores de características aplicados à classificação de sinais de vídeo no intuito de realizar-se a leitura labial. Nas tarefas de reconhecimento de padrões, a extração de características relevantes é crucial para um bom desempenho dos classificadores. O ponto de partida deste trabalho foi a reprodução do trabalho de J.R. Movellan [1], que realiza a classificação de gestos labiais com HMM na base de dados Tulips1, utilizando somente o sinal de vídeo. A base é composta por vídeos das bocas de voluntários enquanto esses pronunciam os primeiros 4 numerais em inglês. O trabalho original utiliza vetores de características de dimensão muito alta em relação ao tamanho da base. Consequentemente, o ajuste de classificadores HMM se tornou problemático e só se alcançou 66,67% de acurácia. Estratégias de extração de características e esquemas de classificação alternativos foram propostos, a fim de analisar a influência da dimensão intrínseca no desempenho de classificadores. A melhor solução, em termos de resultados, obteve uma acurácia de aproximadamente 83%.

  • MATHEUS OLIVEIRA SOUZA
  • SENSOR DE NÍVEL TIPO DESLOCADOR COM AUTOCOMPENSAÇÃO DA DENSIDADE DO LÍQUIDO
  • Advisor : ELYSON ADAN NUNES CARVALHO
  • Data: Aug 17, 2018
  • Dissertação
  • Show resume
  • A medição de nível desempenha um papel crucial em várias aplicações industriais e científicas, tais como produção e refino do petróleo, agricultura, hidrologia, ciências do solo, indústrias alimentícias, indústrias farmacêuticas, dentre outras. Devido à necessidade de mensurar nível em ambientes distintos e para diferentes líquidos, sólidos granulados ou pó, vários métodos de medição de nível têm sido desenvolvidos, por exemplo, o sensor capacitivo, infravermelho, hidrostático, ultrassônico, radar, \textit{laser}, óptico, deslocador, dentre outros. Cada um com suas vantagens e desvantagens. Em particular, o sensor de nível tipo deslocador tem alta linearidade, precisão e exatidão, além de ser uma tecnologia de baixo custo e instalação simples. Entretanto, esse tipo de sensor estima o nível indiretamente medindo a força empuxo em um deslocador conectado a uma célula de carga, o que o torna muito sensível a variações na densidade do mensurando, como consequência o mesmo também é sensível a variações na temperatura do líquido, pois a densidade é sensível à temperatura. Isso inviabiliza a aplicação dessa tecnologia em atividades que a densidade ou a temperatura do líquido não é mantida em uma faixa pequena de variação, como nas indústrias farmacêuticas, alimentícias e petrolíferas. Para viabilizar a aplicação do sensor de nível tipo deslocador em tais atividades, neste trabalho é proposto e construído um método de medição de nível tipo deslocador com autocompensação da densidade do líquido. O método proposto usa a relação entre as forças de empuxo medidas por dois deslocadores e duas células de carga para tornar o sensor idealmente insensível às variações na densidade do mensurando, e como consequência, insensível a variações na temperatura do líquido, tal característica é observada nos resultados por simulação. Os resultados experimentais com o protótipo mostram que o sistema tem alta linearidade, é capaz de mitigar a sensibilidade à densidade do mensurando, e tem potencial para fazer medições precisas.

  • MATEUS VENTURA SOUZA
  • DETECÇÃO DE BARRAS FALHADAS EM MOTORES DE INDUÇÃO UTILIZANDO UM FILTRO GAUSSIANO PASSA FAIXA
  • Advisor : DOUGLAS BRESSAN RIFFEL
  • Data: Aug 15, 2018
  • Dissertação
  • Show resume
  • Os motores de indução trifásicos são provavelmente hoje as máquinas rotativas mais importantes no setor industrial já que são amplamente utilizados nas mais variadas aplicações e estão presentes em praticamente todos os tipos de acionamentos. Estima-se que quase 80\% do total de motores elétricos usado em indústria para transformação de energia elétrica para energia mecânica são de Indução. Naturalmente isso proporciona a busca por ferramentas que ofereçam maior eficiência e segurança aos sistemas de manutenção dos motores. Um problema de fundamental importância no processo de manutenção preditiva desses motores elétricos, é a detecção de falhas de maneira antecipada para evitar a parada de produção. Esse trabalho se propõe a detectar falhas nas barras dos rotores. Na literatura existem várias técnicas abordadas, algumas usando o motor em seu estado estacionários e outras utilizando a partida do motor. Em todas elas a detecção da falha na barra acontece, em seu melhor caso, após a falha completa da primeira barra. Esse trabalho, então, propõe uma nova metodologia para detecção da falha na barra quando essa ainda não estiver completamente falhada, mas com aumento da resistência no circuito da barra falhada. Para tal, utilizou-se um filtro passa faixa gaussiano com seleção otimizada da largura de faixa e largura de banda de frequência. Esse filtro funciona como uma otimização da Transformada Wavelet Discreta e detecta a presença da falha na barra utilizando o sinal de partida do motor. A técnica proposta foi aplicada em motores com rotores fabricados, pela empresa WEG, especificamente para esse trabalho e com falhas características previamente conhecidas e também foi aplicada em rotores simulados. A quantificação do grau de severidade da falha foi feita utilizando a ferramenta de Energia Teager. Os experimentos foram feitos através de simulações em um software de simulação matemática e em motores reais com testes em bancada e os resultados comprovaram a eficácia do método proposto.

  • WESLLEY ALVES FARIAS
  • Comparação entre controladores fuzzy e neural desenvolvidos via simulação e transferidos para ambientes reais no âmbito da robótica evolutiva
  • Advisor : EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • Data: Jul 26, 2018
  • Dissertação
  • Show resume
  • Uma das grandes limitações da Robótica Evolutiva diz respeito à transferência de controladores evoluídos por simulação e transferidos ao ambiente real. Tal limitação deve-se sobretudo a simplificações de modelo e dificuldades na representação de características dinâmicas, tanto do robô quanto do ambiente, e isso resulta na queda de desempenho do controlador evoluído após a transferência, fenômeno denominado de reality gap. Muitas soluções vêm sendo propostas desde a década de 1990, em virtude deste problema ser uma limitação para aplicações práticas e complexas da robótica evolutiva. Até o momento, a maioria dos trabalhos de pesquisa desenvolvidos utilizam estratégias de controle baseadas em redes neurais artificiais por permitirem que algoritmos possam ser evoluídos com menor influência do projetista. Por outro lado, a lógica fuzzy também pode ser usada para o desenvolvimento de controladores no âmbito da robótica evolutiva. Portanto, nesta dissertação é investigado se sistemas de controle fuzzy são mais robustos que sistemas de controle neurais, ambos otimizados por um algoritmo genético em simulação e posteriormente transferidos para um robô real em ambiente físico na tarefa de navegação autônoma evitando obstáculos. Como resultado, obteve-se que nas condições analisadas, os controladores fuzzy apresentam uma melhor transferência, com destaque para a suavidade da trajetória executada, e um desempenho equivalente, quando comparados com controladores neurais.

  • MATHEUS CANUTO OLIVEIRA
  • ANÁLISE E IMPLEMENTAÇÃO DE UM SISTEMA DE CONTROLE EMBARCADO PARA REGULAÇÃO DAS TAXAS DE GLICOSE EM UM MODELO DE PACIENTE COM DIABETES TIPO 1
  • Advisor : EDWARD DAVID MORENO ORDONEZ
  • Data: Feb 8, 2018
  • Dissertação
  • Show resume
  • A necessidade de ter mecanismos e tecnologias para o controle dos níveis de glicose no sangue é essencial para pessoas que possuem diabetes de qualquer tipo, visto que esta é uma doença que ainda não possui cura e é um dos principais fatores de riscos para doenças cardiovasculares, como infarto, AVC, complicações renais e etc. O número de pessoas diabéticas no mundo e no Brasil é alarmante, além disso, tem-se que os brasileiros ocupam o quarto lugar no ranking mundial de acordo com o último levantamento do ano de 2015 feito pela International Diabetes Federation (IDF). Vários estudos têm sido realizados no intuito de obter o melhor controle da glicemia de pessoas com diabetes, uma das formas de controle que está sendo pesquisada atualmente é o desenvolvimento de um pâncreas artificial. Através da união de três sistemas, sendo estes: o sistema de monitoramento da glicemia, o sistema de algoritmo de controle e o sistema de atuador através de bomba de infusão de insulina, é possível que sejam obtidos resultados eficientes no controle da glicemia como já têm mostrado alguns estudos. Este trabalho consiste em desenvolver um protótipo de um sistema de controle embarcado, Hardware in Loop (HIL), de baixo custo e de baixo consumo de energia que possa controlar o nível de glicose no sangue de um modelo de um paciente com diabetes tipo 1, considerando algumas perturbações e ruídos, utilizando o filtro de Kalman como estimador. Os resultados obtidos com a implementação do controlador são analisados buscando a obtenção de um melhor desempenho.

2017
Description
  • MARCOS ANTONIO ANDRADE SILVA
  • Análise de desempenho do protocolo DNP3 encapsulado sobre PLC para aplicação em Redes Inteligentes
  • Advisor : LEOCARLOS BEZERRA DA SILVA LIMA
  • Data: Aug 28, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • A utilização de redes inteligentes de energia é uma realidade em diversos países desenvolvidos, sendo uma evolução natural para a rede elétrica de qualquer país em vias de desenvolvimento, como é o caso do Brasil. Essa evolução dá-se por uma interação dos sistemas de comunicação com as redes elétricas, em uma comunicação bidirecional, tanto de dados como de fluxo de energia, utilizando para isso protocolos e tecnologias de comunicação diferentes, cuja validação ocorre com uma instalação física dos equipamentos associados, ou, como alternativa, por simulação computacional. Este trabalho demonstra através de simulações a viabilidade do uso do protocolo DNP3 (do inglêsDistributed Network Protocol) encapsulado em PLC (do inglês Power Line Communication) para aplicações em redes inteligentes, exceto para atividades que necessitem de comunicação em tempo real. Foram empregados o software de simulação de redes NS-2 para modelagem do canal PLC e do protocolo DNP3 e verificados parâmetros de qualidade, como perda de pacotes, latência e vazão de dados sob diversos cenários de aplicações.

  • WILLIAM PEDROSA MAIA
  • Projeto, Implementação e Desempenhos dos Algoritmos Criptográficos AES, PRESENT e CLEFIA em FPGA
  • Advisor : EDWARD DAVID MORENO ORDONEZ
  • Data: Aug 24, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • O desenvolvimento de sistemas dedicados de criptografia, para aplicações que exigem baixo custo e consumo tem sido enfoque atual de pesquisas. Este trabalho aborda o projeto e análise de desempenho dos algoritmos de criptografia AES-128 (padrão NIST), PRESENT-80 e CLEFIA-128 (padrão ISO/IEC para Criptografia Leve), implementados em FPGA (Basys 3 Artix-7 – tecnologia de 28 nm), utilizando VHDL. Foram analisadas e comparadas as métricas de desempenho: área ocupada no FPGA, velocidade de processamento (Mbps), eficiência (Mbps/slice) e consumo de corrente. As métricas foram obtidas através da ferramenta de síntese e implementação em FPGA, Vivado Design Suites (Xilinx), e por meio de um protótipo de medição de corrente, que utiliza a placa sensor Adafruit INA219 (sensor da Texas Instruments) e microcontrolador Arduino Uno (Atmega328 - Atmel). Foram analisadas também a representação gráfica do consumo de corrente através do modelo matemático baseado no periodograma de Welch, aplicado sobre as variáveis de consumo de corrente durante o processo de encriptação de dados. Os resultados mostram curvas de corrente que facilitam a identificação e comparação dos algoritmos. Os dados de consumo de área, velocidade processamento e eficiência no FPGA obtiveram desempenho satisfatório, em comparação com outras implementações existentes na literatura, além de fornecer informação relevante para escolha de um algoritmo de criptografia.

  • GUILHERME MOURA AFONSO DA SILVA
  • Reconciliação Dinâmica de Dados baseada em Estimadores em uma malha de controle MPC
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Apr 27, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • A reconciliação de dados em controle de processos é extremamente importante no que diz respeito às indústrias, pois a partir dessa é possível obter uma maior eficiência no desempenho em malhas de controle de processos industriais visando à minimização dos custos e maximizando a qualidade do produto. Neste trabalho aborda-se técnicas de estimação de dados para a implementação de um sistema de reconciliação dinâmica de dados on-line a fim de reduzir os ruídos e as incertezas de medições que estão submetidas nas variáveis do processo. As técnicas aqui empregadas são: o Filtro de Kalman, o Algoritmo DDR Preditor-Corretor, o Estimador de Horizonte Móvel (MHE) e o Filtro de Kalman Estendido com Restrições (CEKF). As análises são efetuadas aplicando o sistema de reconciliação dinâmica de dados em um processo simulado, característico da indústria química, operando sob controle preditivo (MPC). Também é efetuado o aprimoramento no desempenho do controlador MPC utilizando os dados reconciliados na malha de realimentação do controlador.

  • DIEGO DÉDA GONÇALVES BRITO CRUZ
  • Detecção de Erros Planta-Modelo em Sistemas de Controle Preditivo (MPC) Utilizando Técnicas de Informação Mútua
  • Advisor : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
  • Data: Mar 23, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • Estratégias de controle preditivo têm-se tornado o padrão para aplicações de controle avançado na indústria de processos. Os benefícios significativos são gerados a partir da habilidade do MPC de assegurar que a planta opere dentro das restrições de forma mais lucrativa. Porém, como todo algoritmo de controle, depois de algum tempo em operação, os sistemas MPC raramente funcionam como quando foram inicialmente projetados. Uma grande porcentagem da degradação do desempenho dos sistemas MPC estão associadas à deterioração do modelo que o controlador usa para fazer a predição das saídas do processo e calcular as entradas. O objetivo do presente trabalho é a implementação de métodos matemáticos que possam ser utilizados para a detecção de erros planta-modelo em sistemas de controle MPC lineares e não lineares. Neste trabalho, técnicas baseadas em correlação cruzada, correlação parcial e informação mútua são implementadas e testadas por simulação numérica em estudos de caso característicos da indústria petroquímica, representados por modelos lineares e não lineares, operando sob controle MPC. Os resultados obtidos são analisados e comparados quanto à sua eficiência no objetivo proposto avaliando seu potencial para aplicações industriais reais.

  • FELIPE SANTANA SANTOS
  • PLANEJAMENTO INTEGRADO DE FILTROS HARMÔNICOS E REGULADORES DE TENSÃO EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO UTILIZANDO UM ALGORITMO MULTIOBJETIVO
  • Advisor : ANDREA ARAUJO SOUSA
  • Data: Feb 24, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • O aumento de cargas, lineares e não-lineares, vivenciado pelo Brasil nos últimos anos, tem alterado a maneira com as redes de distribuição são planejadas e operadas. Além disso, a competitividade do mercado e exigência pela melhoria nos índices de qualidade da energia fazem com que os esforços atuais sejam cada vez mais direcionados para áreas como o controle do perfil de tensão e o controle das distorções harmônicas de tensão. Esta dissertação trata, exatamente, do controle integrado de tensão e distorção harmônica de tensão (volt/dht) em sistemas de distribuição, no âmbito do planejamento, através da inserção de filtros harmônicos passivos e reguladores de tensão. Para resolver o problema em questão, um algoritmo multiobjetivo, o NSGA-II, é aplicado, uma vez que o problema apresentado é tratado como um problema de otimização combinatória. O método da soma de potências é utilizado como alternativa para a resolução do fluxo de carga. Enquanto que o método da injeção de correntes é utilizado como cálculo do fluxo de harmônicos. Os modelos matemáticos dos componentes da rede foram apresentados, levando-se em consideração a influência da frequência, de forma detalhada. O algoritmo proposto foi aplicado em sistemas teste de 34 e 104 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação e validação dos resultados.

  • PHILLIPE CARDOSO SANTOS
  • Arquitetura de Subsunção Baseada em Objetivo de Controle Principal
  • Advisor : ELYSON ADAN NUNES CARVALHO
  • Data: Feb 17, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • Um aspecto muito importante na robótica e a tomada de decisão e execução que o sistema utiliza para alcançar seus objetivos. Na literatura, existem vários trabalhos diferentes para abordar como o robô deve se comportar diante de várias situações diferentes a fim de trazer uma maior robustez ao sistema, sendo a arquitetura de subsunção uma das mais utilizadas e referenciadas na área. Nesta arquitetura, a tarefa global e dividida em subtarefas que são executadas por comportamentos organizados em camadas de forma hierárquica. No entanto, pouco se pesquisa no que diz respeito a análise de estabilidade desta arquitetura, sendo que as mudanças de comportamento implicam em chaveamento de controladores, que por sua vez podem levar o sistema a instabilidade mesmo em casos em que todos os controladores sejam estáveis. Desta forma, neste trabalho e apresentada uma arquitetura de subsunção com prova de estabilidade garantida com base na teoria de controle chaveado com objetivo de controle principal. Além disso, um formalismo capaz de permitir a modelagem dos comportamentos de forma simples e rápida e proposto com base na teoria de sistemas a eventos discretos. Testes em ambientes reais foram realizados com o robô Pioneer P3-DX e os resultados obtidos comprovam a eficácia da abordagem proposta.

  • STEPHANIE KAMARRY ALVES DE SOUSA
  • Planejamento de Movimento para Robôs Móveis Baseado em uma Representação Compacta da Rapidly-Exploring Random Tree (RRT)
  • Advisor : LUCAS MOLINA
  • Data: Feb 17, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • A evolução na área de robótica móvel tem direcionado as pesquisas nesse campo para a solução de tarefas cada vez mais complexas. Nessas tarefas, quando comportamentos otimizados são especificados, faz-se necessário um processo de deliberação para determinar a melhor ação a ser tomada antes de executá-la. Em arquiteturas de navegação, o processo de deliberação é normalmente realizado por uma estratégia de planejamento de movimento. Uma das técnicas de planejamento de movimento que tem recebido grande parte da atenção dos pesquisadores dessa área nos últimos tempos é a Rapidly-exploring Random Tree (RRT), pela sua capacidade de reduzir a dimensão da representação de forma rápida. A maioria dos trabalhos de pesquisa desenvolvidos utilizando RRT, até o momento, tem como foco principal desenvolver variantes dessa técnica para problemas específicos, sem apresentar análises aprofundadas quanto a influência das diferentes variáveis do algoritmo clássico. Neste trabalho de mestrado o foco é, justamente, suprir essa carência, investigando a influência das diferentes variáveis que compõem o algoritmo clássico da RRT, ou seja, uma análise detalhada dos graus de liberdade da RRT e sua influência no resultado final. Além disso, diferentemente da maioria dos trabalhos em RRT, em que o objetivo é encontrar o melhor caminho entre dois pontos, esta dissertação apresenta uma nova abordagem nas pesquisas em RRT ao combinar a busca por uma representação compacta e completa do espaço de configuração com um baixo custo computacional e com o conhecimento a priori apenas da configuração de destino do robô. Para validar e analisar os resultados obtidos, testes por simulação são realizados.

  • JEFFERSON FRANÇA SANTOS
  • Amostragem Assíncrona Baseada em Cruzamentos por Zero
  • Advisor : ELYSON ADAN NUNES CARVALHO
  • Data: Jan 31, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • A amostragem síncrona é o método mais amplamente utilizado na conversão analógica/digital para sinais do cotidiano, principalmente devido a facilidade de implementá-lo, pois a taxa de amostragem é constante. Entretanto, a taxa de amostragem fixa pode causar ativações desnecessárias do circuito de Sample and Hold, gerando um alto consumo energético. Os conversores analógicos/digitais assíncronos, podem ser utilizados para resolver este problema, amostrando somente quando eventos particulares são acionados, tais como os cruzamentos de níveis de amplitude (em inglês - Level Crossing). Esta abordagem está sendo intensamente estudada nas últimas décadas, e surgiu como alternativa à amostragem síncrona. Outra alternativa de amostragem assíncrona é a abordagem proposta por Voelcker (1966), onde os instantes de amostragem são os cruzamentos por zero do sinal. Segundo ele, para que seja possível obter a perfeita reconstrução do sinal, além dos zeros reais, os zeros complexos devem ser amostrados. Embora eles sejam fisicamente indetectáveis, Voelcker (1966) propôs que estes podem ser “transformados” em zeros reais a partir das informações de todos os zeros reais das n-ésimas derivadas do sinal. Contudo, isto pode ser impraticável, e neste trabalho será proposto o uso do Zero Crossing utilizando uma quantidade limitada de derivadas. Tal abordagem é justificada pela possibilidade, aqui apresentada, de que ao realizar muitas derivadas do sinal, os zeros reais tendem a ficar muito próximos, ou até se repetir, não agregando mais informação sobre o sinal original. Diante disso, será verificado neste trabalho a aplicabilidade do método proposto para sistemas que necessitem de um baixo consumo energético e uma boa reconstrução do sinal amostrado, sendo apontado a partir dos resultados deste trabalho como uma boa solução de compromisso entre a amostragem síncrona e o Level Crossing.

  • ABRAHÃO DA SILVA FONTES
  • Aplicação e Comparação de Técnicas de Diagnóstico e Detecção de Falhas em Motores Elétricos de Indução Baseados em Assinatura de Corrente
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Jan 31, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • Os motores elétricos de indução são utilizados em todo mundo nos mais variados ramos industriais. Diversas técnicas de manutenção são aplicadas para aumentar o tempo de operação e a vida útil destes motores. Dentre estas, as técnicas de manutenção preditiva, tais como Motor Current Signature Analysis (MCSA), Motor Square Current Signature Analysis (MSCSA), Park’s Vector Approach (PVA) e Park’s Vector Square Modulus (PVSM) são utilizadas para detectar e diagnosticar falhas em motores elétricos, caracterizadas por padrões no espectro de frequência da corrente estatórica. Neste trabalho, estas técnicas são aplicadas e comparadas em motores reais, os quais apresentam as falhas de excentricidade no entreferro, curto circuito entre espiras e barras quebradas. Utilizou-se um modelo teórico de um motor elétrico de indução sem falhas, com a mesma tensão de suprimento, com o objetivo de auxiliar a comparação entre os padrões do espectro de frequência de corrente estatórica com e sem falhas. Foram propostas e aplicadas métricas que avaliam a sensibilidade de cada técnica na detecção da falha. Os resultados apresentados neste trabalho mostraram que as técnicas acima mencionadas foram adequadas para as falhas supracitadas, cuja comparação entre estas evidenciou a adequabilidade de cada uma.

  • LUIZ MIRANDA CAVALCANTE NETO
  • Recuperação de trajetória de ponta de caneta em assinaturas offline com referencial online
  • Advisor : JUGURTA ROSA MONTALVAO FILHO
  • Data: Jan 30, 2017
  • Dissertação
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  • A assinatura manuscrita é uma forma de identificação pessoal amplamente aceita, tanto social como juridicamente, utilizada há séculos para autenticar documentos como cheques bancários, cartas, contratos e todo tipo de serviço que necessite prova de autoria. Ao assinar, um indivíduo insere uma grande quantidade de informação para transformar o movimento de sua mão em um elemento identificador. Velocidade de escrita, trajetória percorrida, inclinação da caneta, pressão aplicada, todos esses dados são articulados (na forma de variáveis latentes) para resultar em uma figura estática no documento assinado. Essa dissertação investiga o problema de extração de trajetória da caneta que gera essa assinatura a partir da imagem estática resultante. Para isso, o trabalho foi divido em três passos principais que são: Computar o esqueleto da assinatura ''offline'', Extrair suas características utilizando um conceito abordado neste trabalho chamado UCSS, e, com o auxílio de assinaturas ''online'' registradas previamente, Estimar o caminho que a caneta percorreu sobre o esqueleto. Em cada um desses passos, foi feita uma revisão de trabalhos relevantes sobre os temas para só então iniciar as implementações. Foram realizados três experimentos durante este trabalho, o primeiro foi feito com o objetivo de comparar os resultados obtidos com o algoritmo desenvolvido e os resultados obtidos em um trabalho de referência, os outros dois foram realizados durante a produção de um artigo destinado a publicação anexado a este trabalho.

  • NAYANNE MARIA GARCIA REGO FONTES
  • MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE SISTEMAS MPC UTILIZANDO MÉTODOS ESTATÍSTICOS MULTIVARIADOS
  • Advisor : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
  • Data: Jan 30, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • O monitoramento de sistemas de controle de processos é extremamente importante no que diz respeito às indústrias, para garantir a qualidade do que é produzido e a segurança do processo. Os controladores preditivos, também conhecidos pela sigla em inglês MPC (Model Predictive Control), costumam ter um bom desempenho inicialmente. Entretanto, após um certo período, muitos fatores contribuem para a deterioração de seu desempenho. Isto evidencia a importância do monitoramento dos sistemas de controle MPC. Neste trabalho aborda-se ferramentas, baseada em métodos estatísticos multivariados, aplicados ao problema de monitoramento e avaliação de desempenho de controladores preditivos. Os métodos aqui apresentados são: o PCA (Análise por componentes principais) e o ICA (Análise por componentes independentes). Ambas são técnicas que utilizam dados coletados diretamente do processo. O primeiro é largamente utilizado na avaliação de desempenho de controladores preditivos. Já o segundo, é uma técnica mais recente que surgiu, principalmente, com o intuito de ser utilizado em sistemas de detecção de falhas. As análises são feitas quando aplicadas em processos simulados característicos da indústria petroquímica operando sob controle MPC.

  • ROBERTO FELIPE ANDRADE MENEZES
  • Programação Diária da Operação de Sistemas Termelétricos Utilizando Algoritmo Genético Adaptativo e Método de Pontos Interiores
  • Advisor : ANDREA ARAUJO SOUSA
  • Data: Jan 26, 2017
  • Dissertação
  • Show resume
  • O crescimento do consumo de energia elétrica nos últimos anos vem gerando a necessidade de um aumento na quantidade de fontes geradoras, fazendo com que o setor elétrico passe por grandes mudanças. Isso tem proporcionado a busca por ferramentas que ofereçam maior eficiência e segurança aos sistemas de potência. Um problema considerado de extrema importância na operação diária dos sistemas elétricos é o planejamento da Alocação das Unidades Geradoras. O objetivo desse problema é definir a programação horária das unidades do sistema, determinando quais máquinas deverão estar ligadas ou desligadas, e quais serão seus respectivos pontos de operação. Essas unidades geradoras devem operar de forma eficaz, mediante a variação da carga, respeitando restrições operativas e de segurança do sistema. Este trabalho propõe a resolução do problema para o planejamento de curto prazo, levando em consideração uma série de restrições relacionadas a geração térmica e ao sistema elétrico. Entre elas, podemos destacar as restrições de variação de potência de saída das máquinas e as restrições de segurança do sistema de transmissão, evitadas na maioria dos estudos de Alocação de Unidades Geradoras. Este problema tem característica não-linear, inteiro-misto e de grande escala. A metodologia utilizada para resolução do problema envolve a utilização de um Algoritmo Genético Adaptativo, para Alocação das Unidades, e o Método de Pontos Interiores Primal-Dual Preditor-Corretor, para a resolução do Fluxo de Potência Ótimo DC no problema do Despacho Econômico. Além disso, este trabalho propõe a implementação dos operadores de \textit{cross-over} e mutação do Algoritmo Genético com base em uma metodologia anelar aplicada na matriz de alocação de unidades. Os resultados foram obtidos através de simulações no software MATLAB, utilizando os sistemas testes do IEEE de 30 barras com 9 geradores e 24 barras com 26 geradores, e a validação do algoritmo foi feita comparando os resultados obtidos com os outros trabalhos da literatura.

2016
Description
  • LIVIA DO VALE GREGORIN
  • Robótica Evolutiva Aplicada ao Problema de Perseguição-Evasão de Pior Caso com Múltiplos Robôs
  • Advisor : EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • Data: Dec 20, 2016
  • Dissertação
  • Show resume
  • Com o passar dos anos, é crescente a demanda pela utilização de robôs em tarefas de auxílio aos seres humanos, em especial àquelas que envolvam riscos, como resgates e buscas. Para tais atividades, tem sido comum a utilização do trabalho conjunto e coordenado entre vários robôs, e uma das formas de estudar e modelar estas aplicações envolve o problema de perseguição-evasão. Este trabalho propõe o uso de uma abordagem baseada em robótica evolutiva para solucionar o problema de perseguição-evasão de pior caso, em que os evasores são considerados infinitamente rápidos e oniscientes, enquanto os perseguidores têm capacidade de sensoriamento e comunicação limitados. Nesta pesquisa, não é considerado nenhum conhecimento prévio a respeito dos ambientes, que são tratados de forma discreta e podem ser multiplamente conectados. É proposto um sistema de controle descentralizado para múltiplos robôs baseado em uma máquina de estados finitos cujo mapeamento de estados em ações é definido por meio de um algoritmo genético, aplicado nos termos da robótica evolutiva. Os resultados mostram que o sistema proposto é capaz de descontaminar significativos mapas, porém sem robustez para todas as inicializações de posição, devido à incompletude na definição do mapeamento do autômato. Por isso, é apresentada uma abordagem complementar em que o método random walk é utilizado em conjunto com o autômato evoluído, indicando ações aleatórias nos casos de estados pouco visitados durante a evolução, o que contribuiu para melhoria dos resultados e aponta caminhos para trabalhos futuros. Além disso, é também realizada uma análise comparativa da abordagem evolutiva proposta com outro método de solução para o mesmo problema, sendo discutidas vantagens e desvantagens de cada trabalho.

  • WELLINGTON ALVES SANTANA JUNIOR
  • DIAGNÓSTICADOR AUTÔMATO TEMPORIZADO PARA UM SISTEMA MODULAR DE MANUFATURA
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Aug 31, 2016
  • Dissertação
  • Show resume
  • O problema do diagnóstico de falhas, utilizando a teoria de Sistemas a Eventos Discretos, tem sido largamente abordado pela comunidade acadêmica. Entretanto, a aplicação desta teoria a sistemas reais é um campo onde há muito a ser explorado. Neste trabalho é apresentado um método para diagnóstico on-line de falhas permanentes, a nível de equipamentos (sensores e atuadores), para sistemas modulares de manufatura. A estratégia, para detecção de falhas, baseia-se na utilização de uma rede de autômatos temporizados composta pelo autômato que descreve o comportamento do processo e por autômatos diagnosticadores para cada tipo de falta. Os diagnosticadores detectam, isolam e anunciam as falhas a partir da observação do atraso de determinadas transições do autômato G (processo) e de eventos indicadores de falhas. A metodologia proposta para modelagem do processo destes sistemas e projeto de diagnosticadores aplica, mais especificamente, a linguagem adotada pelo software UPPAAL, que se baseia no formalismo autômatos seguros temporizados. Cinco estações pertencentes a um sistema modular de produção didático foram utilizadas como estudo de caso.

  • MIGUEL ANGEL AHUMEDO GRIMALDOS
  • Implementação de um sistema de controle Fuzzy multivariável em uma planta didática.
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Aug 29, 2016
  • Dissertação
  • Show resume
  • O presente trabalho tem como objetivo avaliar de forma prática diferentes estratégias de aplicação da lógica fuzzy no controle de processos de uma planta didática (PD 3). Este estudo procura ampliar as possibilidades de implementação de estratégias de controle da PD 3, adicionando um controle fuzzy às estratégias convencionais de controle industrial, com as quais o sistema vem configurado de fábrica. As estratégias convencionais utilizam controladores do tipo PID e suas variações (P, PI e PD) cujos parâmetros são pré-ajustados e “implantados” nos instrumentos. Foram realizadas três estratégias de controle fuzzy com a temperatura como variável principal do processo e a vazão como variável secundaria a controlar. A primeira estratégia foi o controle de temperatura Fuzzy-PID, na qual foi utilizado o controlador PID local da PD 3 e foi desenvolvida uma estratégia em lógica fuzzy, em uma estação de trabalho externa, para a sintonia em tempo real dos parâmetros PID. Desta maneira se realizou o controle da temperatura no processo. A segunda estratégia, denominada temperatura Fuzzy-PID + vazão, continuou usando o mesmo controlador de temperatura Fuzzy-PID mas foi adicionado um controle fuzzy para a variável vazão do processo. Este controle fuzzy foi desenvolvido na estação de trabalho e aplicado diretamente sobre o atuador da válvula de controle inteligente. Por último, foi desenvolvida uma estratégia 100% fuzzy para controlar as variáveis temperatura e vazão do processo. Das três estratégias implementadas, a que apresentou melhor performance foi a do controlador 100% fuzzy quando comparadas todas as métricas e índices de desempenho.

  • DAMI DÓRIA NARAYANA DUARTE
  • Um estudo da relevância da dinâmica espectral na classificação de sons domésticos
  • Advisor : JUGURTA ROSA MONTALVAO FILHO
  • Data: Feb 19, 2016
  • Dissertação
  • Show resume
  • Este trabalho é um estudo da característica da dinâmica espectral em sinais sonoros, numa análise para verificar as regularidades que podem ser modeladas em sons tipicamente domésticos, com o objetivo de classificá-los. O ponto de partida é o trabalho de Sehili et al. [1], no qual é proposto um sistema de classificação de sons domésticos baseado em GMM. O sistema de Sehili é reproduzido neste trabalho como marco zero na análise da dinâmica espectral, seguindo o mesmo roteiro dos experimentos, uma taxa de reconhecimento de 73\% é obtida. A partir daí, três conjuntos de experimentos são realizados, organizados de forma que, a cada novo experimento, uma técnica -- que destaca um aspecto diferente da dinâmica espectral -- seja incorporada. A primeira técnica analisada é a inserção da informação de gradiente discreto dos vetores de características, estratégia que representa uma análise de dinâmica espectral local e que resulta num aumento perceptível na taxa de classificação. O próximo experimento é realizado com um classificador baseado em HMM, no qual a informação de dinâmica espectral deve ser codificada na matriz de probabilidades de transição de estados do modelo. Os testes com o HMM não resultam em melhora na taxa de reconhecimento das classes de sons. O último experimento é baseado num extrator de características proposto pelo autor, chamado de Padrões de Envelopes de Energia por Banda (PEEB). O PEEB é um extrator que destacam os padrões de evolução espectro-temporais do sinais. Nos testes de reconhecimento de sons domésticos, o sistema de classificação baseado numa combinação das estratégias PEEB, MFCC e GMM resultaram numa melhora significativa em relação a todos os outros sistemas testados. Conclui-se, com base nos resultados, que a dinâmica espectral dos sinais da base estudada desempenha um papel relevante na tarefa de classificação. No entanto, as maneiras de extração da informação de dinâmica espectral estudadas neste trabalho não são definitivas, pois podem ser desenvolvidas. Por exemplo, no caso do PEEB nota-se que a taxa de classificação é dependente da classe sonora, sugerindo formas mais elaboradas de fusão das características PEEB e MFCC para cada classe.

  • FELIX ESTEVAM DE JESUS BRITO
  • Seleção e Alocação de Dispositivos Limitadores de Corrente de Curto-Circuito utilizando o algoritmo evolucionário multiobjetivo NSGA II
  • Advisor : ANDREA ARAUJO SOUSA
  • Data: Feb 16, 2016
  • Dissertação
  • Show resume
  • A condição de funcionamento dos sistemas elétricos de transmissão é um fator que demanda muita preocupação por parte dos fornecedores e usuários de energia. Manter condições adequadas para a operação do sistema é importante em todos os aspectos. Para este fim, vários equipamentos são utilizados, dispositivos elétricos de monitoramento e proteção, por exemplo. Entre eles, estão os dispositivos limitadores de corrente de curto-circuito, com este dispositivo é possível limitar a corrente de falta nas barras ou linhas do sistema elétrico. Neste trabalho, propõe-se realizar a seleção e alocação de dispositivos limitadores de corrente de curto-circuito em sistemas elétricos de modo a minimizar a corrente de curto-circuito, considerando o custo do dispositivo e o custo devido à perdas técnicas. Para isso, foi utilizado o algoritmo genético multi objetivo NSGAII por sua já conhecida eficiência em problemas de otimização em sistemas elétricos. O algoritmo proposto foi aplicado em sistemas teste de 30 e 57 barras e os sistemas foram simulados com e sem apresença dos dispositivos para efeito de comparação e validação dos resultados.

  • ANTÔNIO RENATO CRUZ GONÇALVES
  • Problema de Perseguição-Evasão baseado em RandomWalk
  • Advisor : ELYSON ADAN NUNES CARVALHO
  • Data: Jan 29, 2016
  • Dissertação
  • Show resume
  • Uma das principais motivações do uso de sistemas robóticos em detrimento de seres humanos é evitar situações de risco, como as encontradas em atividades de busca, vigilância e resgate. O problema de perseguição-evasão é uma base teórica fundamental para a aplicação da robótica nestes casos. Esta dissertação apresenta uma abordagem para solução do problema de perseguição-evasão sem um conhecimento a priori do mapa, que deverá ser simplesmente conectado, através da coordenação de múltiplos robôs com visão limitada. A abordagem aqui proposta é baseada na randomwalk, por esta ser uma formalização matemática probabilisticamente completa, sendo contemplados ambientes planos e sem obstáculos, que serão tratados discretamente por meio de uma grade de ocupação regular. Ainda nesta dissertação, foi proposta uma variação dessa abordagem, porém com a ponderação de probabilidades da randomwalk, com o objetivo de aprimorar a anterior, diminuindo número de iterações necessárias para solução do problema. Para a validação da abordagem proposta, foi desenvolvido um ambiente de simulações para abordagens discretas de múltiplos robôs, que viabiliza os testes necessários. Finalmente, são discutidos os resultados obtidos nos testes realizados e propostos trabalhos futuros para melhoria desta abordagem.

2015
Description
  • DANILO DIAS TANNUS
  • Análise de Wavelets na Detecção e Diagnóstico de Oscilações em Malhas de Controle de Processos
  • Advisor : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
  • Data: Dec 16, 2015
  • Dissertação
  • Show resume
  • Uma das principais causas da degradação do desempenho em malhas de controle são as oscilações, as quais têm um efeito negativo sobre o desempenho dessas malhas e pode forçar a planta a operar em condições abaixo do ideal. Um dos passos fundamentais para a avaliação do desempenho de malhas de controle industriais são a detecção e diagnóstico dessas oscilações, motivados também pela crescente ênfase na segurança e capacidade de lucro das instalações. O presente trabalho usa a análise de Wavelet combinada com outras técnicas de análise de sinais, tais como a Função de Autocorrelação e a Causalidade de Granger, para fazer o diagnóstico completo de oscilações em malhas de controle de processos. Testes de simulações numéricas são apresentados para demonstrar a eficácia da metodologia proposta. Primeiramente, as técnicas são utilizadas para o diagnóstico de uma malha de controle simples no formato de controle por modelo interno. Posteriormente, os métodos são aplicados numa unidade de craqueamento catalítico operando sob controle preditivo (MPC). Os resultados obtidos mostram a potencialidade da metodologia proposta para aplicações reais.

  • DIEGO BITENCOURT BULHÕES
  • Estratégias de Previsão de Geração de Energia Eólica utilizando Redes Neurais Artificiais.
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Feb 27, 2015
  • Dissertação
  • Show resume
  • Atualmente, com o aumento da demanda de carga elétrica, possível escassez de combustíveis fósseis e rígidas restrições para implantação de novas hidrelétricas, tem-se observado uma crescente conscientização para uso de uma fonte de energia ambientalmente limpa. Com isso, a geração de energia através do vento tem sido uma alternativa amplamente difundida no Brasil e no mundo.

    No entanto, a expansão acelerada da geração de energia eólica é um desafio, devido à necessidade de conhecer os possíveis impactos na operação, manutenção e interligação com o sistema energético existente. A previsão da geração de energia vem sendo empregada com o intuito de minimizar esse desafio, tendo em vista que a velocidade do vento não depende da intervenção humana.

    Sendo assim, no presente trabalho têm sido estudadas as potencialidades de utilização dos modelos de previsão baseados em redes neurais artificiais na previsão de geração eólica em horizontes de muito curto prazo (alguns minutos até horas à frente) e curto prazo (algumas horas até alguns dias à frente), com o objetivo de analisar o desempenho para os diferentes horizontes.

2014
Description
  • CHRISTIANE RAULINO ALMEIDA MOLINA
  • Extratores de características acústicas inspirados no sistema periférico auditivo
  • Advisor : JUGURTA ROSA MONTALVAO FILHO
  • Data: Oct 8, 2014
  • Dissertação
  • View Dissertation/Thesis   Show resume
  • Extrair informações de sinais acústicos é uma tarefa bastante comum dentro das áreas
    de processamento de sinais e reconhecimento de padrões. De uma maneira geral, os
    sistemas de processamento tem como tarefa inicial obter uma representação de baixa
    dimensão do sinal acústico, obtida a partir de métodos computacionais denominados
    extratores de características. Tal representação propõe apresentar o som de uma
    forma mais conveniente à tarefa de extração e utilização da informação contida no
    sinal. Dentro deste contexto, nesta dissertação foi realizado um estudo detalhado de
    três métodos clássicos para extração de características de sinais acústicos, existentes
    na literatura, a saber: os Mel-Frequency cesptrum coefficients (MFCC); o modelo
    Emsemble Interval Histogram (EIH); e o modelo Zero-Crossing with Peak Amplitudes
    (ZCPA). Sendo que, ainda para revisão bibliográfica, um estudo do sistema auditivo
    periférico humano foi realizado, visto que os métodos EIH e ZCPA são baseados em
    modelos do ouvido humano. Em seguida, um novo método de extração baseado em
    detecção de cruzamentos de nível foi desenvolvido ao longo do trabalho, denominado
    Eventos Acústicos Elementares (EAE). São apresentados, ainda, experimentos
    realizados a fim de comparar os métodos revisados e desenvolvido. Na primeira etapa
    deste trabalho, foram realizados experimentos com ruídos aditivos e com efeitos
    convolutivos de canal, para análise de robustez dos métodos. Referente à segunda etapa
    da análise comparativa dos métodos, foram realizados experimentos relativos à tarefa
    de reconhecimento de palavras isoladas, utilizando o método de alinhamento temporal
    Dynamic Time Warping (DTW) e o método de modelagem dinâmica da voz humana
    Hidden Markov Model (HMM). Por fim, ainda no contexto da segunda etapa dos
    experimentos, foi desenvolvida uma aplicação no campo de fonoaudilogia, a partir do
    método de extração de características desenvolvido neste trabalho, o EAE.

  • LUCIANO DA SILVA
  • Análise Modal e Controle de Plataformas Offshore Sujeitas a Perturbações Persistentes
  • Advisor : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
  • Data: May 26, 2014
  • Dissertação
  • View Dissertation/Thesis   Show resume
  • A exploração offshore tem crescido muito nos últimos anos, e grandes estruturas e equipamentos tem sido projetados e construídos para a retirada do petróleo que se encontra abaixo da superfície marinha. Para utilização de plataformas offshore fixas tipo jaqueta é necessário levar em consideração os problemas decorrentes da exposição dessas instalações ao ambiente oceânico hostil. Além da gravidade e da própria carga operacional, elas estão continuamente sujeitas a perturbações ou carregamentos dinâmicos oscilatórios, principalmente vento, ondas e correntes marinhas, e ainda de outras como marés e terremotos. Estas perturbações induzem a excessivas vibrações nas estruturas, afetando o conforto e a estabilidade das instalações. Para garantir a segurança da plataforma, a velocidade e o deslocamento horizontal das estruturas devido às vibrações precisam ser limitados. Ainda mais, para oferecer estabilidade e conforto das instalações, a aceleração também precisa ser restringida. Para isto, faz-se necessário o uso de ferramentas para monitoramento da integridade da estrutura, assim como técnicas de controle ativo de vibrações visando eliminar ou minimizar a influência de perturbações dinâmicas persistentes em plataformas offshore.

  • RODRIGO DA SILVA BRITTO
  • Detecção de falhas com PCA e PIS aplicados a uma planta didática
  • Advisor : LEOCARLOS BEZERRA DA SILVA LIMA
  • Data: Feb 27, 2014
  • Dissertação
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  • Um sistema de monitoramento de falhas em geral, que além da detecção inclui etapas de isolamento, diagnóstico e recuperação das falhas, é uma área de pesquisa de grande interesse, uma vez que uma ocorrência de falhas pode ter consequências negativas em diversos níveis, com impactos socioeconômicos e ambientais. Em processos industriais cada vez mais complexos, é necessária uma rápida detecção de falhas, exigindo um sistema de gerenciamento de falhas otimizado, de modo a evitar perdas de recursos materiais e humanos. Este trabalho desenvolve um estudo sobre técnicas estatísticas de detecção de falhas aplicadas numa planta didática. A planta didática empregada no estudo compreende um processo industrial simples controlado. Para a detecção das falhas nesse processo, foram aplicados os principais métodos estatísticos: Análise de Componentes Principais (PCA) e Mínimos Quadrados Parciais (PLS). Estes métodos foram implementados e aplicados ao processo objetivando uma análise comparativa entre os mesmos. Como resultado, os métodos foram capazes de detectar todos os diferentes tipos de falhas emuladas, com pouco ou nenhum atraso na detecção, e com desempenhos similares.

    Fault monitoring systems, which includes detection, isolation, diagnosis and fault recuperation steps, are a research area of great interest, since a fault occurrence may lead to negative consequences on different levels on social, economical and environmental bases. Considering the increasing complexity of the industrial processes, it is often necessary a quick detection leading to an optimized fault management system and therefore avoiding a loss of material and human resources. This work develops a study on fault detection statistical techniques applied to a didactic plant. The didactic plant deployed in this study comprises a simple controlled industrial process. For the fault detection in this process it were applied the main statistical methods: Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Squares (PLS). Those methods were implemented and applied on the process aiming a comparative analysis about them. As a result, the methods were able to detect every kind of emulated faults, with little or none detection delay, and with similar performances.

  • RÔMULO DINIZ ARAÚJO
  • Alocação e Ajuste Ótimos de Dispositivos FACTS em Sistemas de Distribuição de Energia Elétrica Utilizando Algoritmos Genéticos
  • Advisor : ANDREA ARAUJO SOUSA
  • Data: Feb 26, 2014
  • Dissertação
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  • Em sistemas elétricos de transmissão e distribuição, grande parte das preocupações está em manter o sistema operando dentro de seus limites operacionais com a menor parcela de perdas possível. Para esse fim, vários equipamentos elétricos e eletrônicos, grande parte automatizados, são usados. Entre eles, estão os reguladores de tensão, bancos de capacitores, compensadores síncronos e, mais recentemente em estudos, os dispositivos FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems), também chamados por alguns autores de D-FACTS (Distribution–FACTS) quando aplicados em sistemas de distribuição de energia elétrica. Com os FACTS é possível obter-se uma regulação mais precisa dos limites operacionais do sistema elétrico, pois o ajuste de seus parâmetrosé contínuo (e não discreto) e realizado de forma automática. Neste trabalho, propõe-se realizar a alocação eajuste ótimos dos dispositivos STATCOM, SSSC e UPFC em sistemas de distribuição de modo a minimizar as perdas técnicas. Para isso, são utilizados algoritmos genéticos por sua já conhecida eficácia em problemas de otimização em sistemas elétricos. O programa de fluxo de carga desenvolvido utiliza o Método da Soma de Potências (MSP), por seu melhor desempenho em sistemas de distribuição. Os modelos matemáticos dos dispositivos foram apresentados detalhadamente, de forma que a inclusão dos controladores no MSP foi claramente estabelecida. O algoritmo proposto foi aplicado em alimentadores-teste de 34, 37, 66 e 104 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação.

  • RONALDO ANDRUSYSZYN CELINO
  • “Aplicação da norma IEC-61400-25 na automação e controle de parques eólicos no Brasil”
  • Advisor : MILTHON SERNA SILVA
  • Data: Feb 7, 2014
  • Dissertação
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  • O objetivo desta Dissertação é desenvolver um sistema de supervisão, comunicação e controle, implementado em um software de supervisão livre o SCADABR, para parques eólicos instalados e/ou a serem instalados no Brasil, a partir das considerações e recomendações da norma IEC 61400-25. A construção de parques eólicos completos, com automação total, tem levado os empreendedores a colocar um olhar no negócio, na lucratividade, na produtividade e outro nos seus ativos intangíveis: capital humano, sistemas de gestão, domínio tecnológico e comunicação em todos os níveis. Assim é que, das formas mais primitivas de relacionamento, das evoluções no processamento da informação com a comunicação, abriram-se as fronteiras com novas formas de relacionamento, com a crescente tendência na área de automação industrial, do uso de arquiteturas de redes distribuídas, nas quais diferentes dispositivos podem comunicar com outros de uma maneira cooperativa. Os maiores fabricantes de usinas de geração eólica ainda oferecem soluções proprietárias “Caixas Pretas” para as redes de campo, o que resulta numa diversidade de protocolos de sistemas, levando o cliente a plena dependência desses fornecedores. Visando a interoperabilidade e flexibilidade de operação, grupos de pesquisadores defendem normas de padrão aberto, como a solução de redes e protocolos para todos, deixando os clientes livres dessa dependência. Na luta pela padronização de protocolos, a organização mais conhecida na área de energia eólica é a norma IEC 61400-25, especificamente para o sistema de monitoramento e comunicação livre entre diferentes fornecedores de equipamentos, sendo que a comunicação interna dos componentes da usina de energia eólica não está no âmbito da IEC 61400-25. A faixa de aplicação da norma abrange parte da operação da usina eólica, incluindo turbina de vento, sistema de medição meteorológica, sistema elétrico e sistema de gestão, mas não inclui a linha relevante de alimentação e informação da subestação. Daí a interação com o sistema supervisório ScadaBR, desenvolvido em modelo “open-source” e licença gratuita. É uma aplicação multi-plataforma baseada em Java, a partir de um servidor de aplicações, sendo o Apache Tomcat a escolha padrão. A Norma IEC 61400-25-2, base desta Dissertação, define um modelo de informação para monitoração e controle de usinas eólicas considerando as exigências do modelo de comunicação (a - modelo de informação, b - modelo de intercâmbio de informações e c - mapeamento dos modelos a e b para perfis de comunicação padrão), ao desenvolver um modelo de informação, com o simulador de dados MatrikonOPC, interagindo o cliente/servidor OPC DA (Object Linking and Embedding for Process Control Data Access), com o software ScadaBR.

2013
Description
  • JOÃO FONSECA NETO
  • “COMPARAÇÃO ENTRE SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO DIGITAL OPERANDO COM MONOPORTADORA E MULTIPORTADORAS/OFDM SOB CANAL COM MULTIPERCURSOS E EFEITO DOPPLER”
  • Advisor : LEOCARLOS BEZERRA DA SILVA LIMA
  • Data: Nov 29, 2013
  • Dissertação
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  • Em sistemas de comunicação digitais móveis, nos quais sinais são transmitidos via rádio, multipercursos provocam distorções lineares que se manifestam como interferência intersimbólica, ISI (do inglês intersymbol interference), em razão de múltiplas cópias de um mesmo sinal chegarem ao receptor com diferentes atrasos temporais. Para combater os efeitos da ISI, uma das ferramentas utilizadas é a multiplexação por divisão em frequências ortogonais, OFDM (do inglês orthogonal frequency division multiplexing). OFDM é uma técnica de modulação de sinais digitais que emprega simultaneamente diversas subportadoras, atualmente usada com grande sucesso tanto em sistemas de comunicação com fio, quanto em sistemas de transmissão via rádio. Ela tem sido especialmente utilizada na transmissão de sinais em sistemas digitais móveis, com altas taxas de dados, através de canal de comunicação com multipercursos, ruidoso, com severo desvanecimento seletivo em frequências, pois uma das mais importantes características desta técnica é ter grande robustez à ISI e a interferências interportadoras, ICI (do inglês Intercarrier Interference), mesmo em condições adversas. Objetiva-se com este trabalho apresentar um estudo comparativo, baseado em simulação, sob a ótica de desempenho, entre sistemas de comunicação digital operando com monoportadora e com multiportadoras/OFDM, mediante análise de curvas de taxa de erro de bits, BER (do inglês bit error ratio) versus Eb/N0. Nesse estudo serão considerados especialmente efeitos de deslocamento Doppler e de multipercursos empregando modelo de Rayleigh para o canal.

  • DAVI DE OLIVEIRA CALDAS
  • “PLANEJAMENTO DE CAMINHOS EM AMBIENTES DESCONHECIDOS BASEADO EM UMA ABORDAGEM GEOMÉTRICA”
  • Advisor : EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • Data: Nov 18, 2013
  • Dissertação
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  • Frequentemente, robôs móveis autônomos possuem algoritmos de planejamento de caminho como um componente de seu sistema de navegação. Tais algoritmos têm como função primária a identificação de um caminho livre de obstáculos, preferencialmente otimizado, para que o robô alcance seu objetivo. Nesse âmbito, existem diversas heurísticas para a solução desse problema, cada uma direcionada a tipos de mapas, robôs e obstáculos diferentes. Essas heurísticas podem ser adequadas para ambientes previamente conhecidos, parcialmente conhecidos ou completamente desconhecidos. O avanço da pesquisa em robótica tem proporcionado algumas heurísticas baseadas em outras áreas de pesquisa, como é o caso das redes elásticas - uma abordagem inicialmente prevista para problemas de otimização. Neste trabalho é apresentado um algoritmo geométrico inspirado nos métodos de redes elásticas lineares e travessia em C-Space, para o caso de um ambiente completamente desconhecido.

  • RODRIGO RIBEIRO SANTOS
  • Avaliação de Desempenho de Controladores Preditivos Multivariáveis
  • Advisor : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
  • Data: Nov 11, 2013
  • Dissertação
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  • Em controle avançado de processos, o controlador preditivo ou MPC (Model Predictive Control) pode ser considerado como a mais importante inovação dos últimos anos e a ferramenta padrão para aplicações industriais, devido ao fato do MPC manter a planta operando dentro das suas restrições de forma mais lucrativas. Entretanto, como todo algoritmo de controle, o MPC depois de algum tempo em operação dificilmente funciona como quando fora inicialmente projetado. Dessa forma, com o objetivo de manter os benefícios dos sistemas MPC por um longo período de tempo, seu desempenho precisa ser monitorado e avaliado durante a operação. Esta tarefa requer a presença de ferramentas efetivas e confiáveis para detectar quando o desempenho do controlador estiver abaixo do desejável, para definir a necessidade, ou não, de um recomissionamento do sistema. Destarte, aborda-se nesse trabalho a aplicação de técnicas para monitoramento e avaliação de desempenho de controladores preditivos multivariáveis, sendo estudadas técnicas baseadas em modelo, com foco no LQG benchmark, assim como técnicas baseadas em dados, com ênfase nos métodos estatísticos multivariados PCA e ICA. Os resultados parciais obtidos são satisfatórios e coerentes com as teorias pesquisadas, principalmente no tocante a aplicação do LQG benchmark no sistema de controle MPC do processo de separação trifásica água-óleo-gás. No final deste trabalho, pretende-se comparar os resultados obtidos a partir de simulações numéricas, a fim de comprovar as vantagens e desvantagens de cada técnica na avaliação de desempenho de sistemas MPC. Espera-se que as conclusões deste estudo sirvam como suporte à tomada de decisões para futuras aplicações industriais.

  • ULYSSES DE BRITO CRUZ
  • "AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE TÉCNICO-ECONÔMICA DE PROJETOS DE GERAÇÃO EÓLICA NO BRASIL"
  • Advisor : MILTHON SERNA SILVA
  • Data: Aug 28, 2013
  • Dissertação
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  • A energia oriunda dos ventos tem se mostrado relevante não apenas por ser uma fonte de energia limpa e renovável, mas também por ser viável economicamente. Atento a esse cenário, o Brasil vem procurando diversificar sua matriz energética com a implantação da energia eólica em larga escala como fonte alternativa sustentável. O Clima e o relevo aqui existentes contribuem para concentração dos ventos. Além disto, a função complementar da energia eólica em relação à energia hidrelétrica e a redução do custo médio de produção surgem como principais atrativos à realização de novos investimentos no setor.

    O primeiro passo para isso foi dado com a criação do Novo Modelo do Setor Elétrico, porém não foi o bastante. Entraves de ordem técnica, contratual, ambiental, regulatório e governamental precisam ser eliminados ou reduzidos. Dados recentes consolidados pela ANEEL apontam que até 2015 estão previstos para entrar em operação no Brasil 8.579,45MW de fonte eólica. Contudo, deste total, apenas 27,17% dos projetos estão com a licença ambiental vigente e cronograma de obras em dia. A maioria dos projetos (72,83%) apresenta problemas relacionados, por exemplo, a obras não iniciadas, com atraso ou paralisadas por causa da suspensão do processo de licenciamento ambiental, solicitação de revogação da autorização, demandas judiciais e declaração de inviabilidade ambiental do empreendimento.

    Este trabalho procura investigar aspectos relacionados à viabilidade técnico-econômica de projetos de geração eólica no Brasil, com auxílio do programa RETScreen4, apresenta possíveis soluções que eliminem ou atenuem os entraves identificados, a fim de contribuir para fixação da fonte eólica na matriz energética brasileira.

  • THIAGO FREIRE GUTH
  • "AVALIAÇÃO DA IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE RECOMPOSIÇÃO AUTOMÁTICA EM REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA."
  • Advisor : MILTHON SERNA SILVA
  • Data: Jul 9, 2013
  • Dissertação
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  • O desafio atual das empresas de distribuição de energia é proporcionar uma qualidade de fornecimento cada vez melhor por um menor custo operacional. A regulação do setor tem incentivado o aumento de eficiência através de captura na tarifa dos ganhos de produtividade e penalizado uma eventual perda de qualidade por meio de ressarcimento financeiro aos consumidores.

    Como uma das soluções para enfrentar este desafio, a automação do sistema de distribuição, tem sido fortemente incentivada. Uma nova tecnologia associada a automação é a da recomposição automática. Esta tecnologia pode ser uma aliada importante na redução dos indicadores de descontinuidade, por oferecer recursos de identificação remota de pontos de defeito, seccionamento e transferência automática sem intervenção humana.

    Existe, no entanto, uma dificuldade natural de separar qual é a parcela de melhoria de qualidade oriunda da automação e da recomposição automática por si só. O escopo deste trabalho consiste em simular e avaliar os ganhos de qualidade exclusivos com a aplicação desta tecnologia através da metodologia MLE (Matriz Lógica Estrutural) e do desenvolvimento de um simulador em planilha eletrônica que possa ser integrado com o sistema de operação de uma distribuidoras de energia.

    Também faz parte desse trabalho aplicar a metodologia de decisão multicritério (Analytic Hierarchy Process- AHP) para em função dos ganhos individuais indicar a melhor opção de instalação (priorização de circuitos).

  • CARLOS EDUARDO GAMA DA SILVA
  • Previsões de Curto Prazo da Produção de Energia Elétrica de um Parque Eólico
  • Advisor : MILTHON SERNA SILVA
  • Data: Apr 9, 2013
  • Dissertação
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  • A natureza intermitente da produção de energia eólica, devido às incertezas e variações imprevistas das condições de vento, implica num novo desafio para os agentes do setor elétrico nacional especialmente para as agências regulatórias, tendo em vista a proliferação e os grandes investimentos previstos nessa modalidade de produção de energia elétrica no Brasil para a década em curso.

    Para os sistemas eólicos em operação, é necessário o conhecimento prévio da geração de energia prevista para o curto prazo, horizonte máximo de uma semana. Uma boa previsão de curto prazo da produção de energia de uma usina eólica permite a definição de suas condições operacionais limítrofes, fornecendo subsídios para sua integração ao sistema elétrico e outorgando principalmente informações ao Operador Nacional do Sistema - ONS.

    O processo de previsão aplicado no presente trabalho é uma abordagem estatística envolvendo cinco etapas: a primeira refere-se à coleta diária de dados reais da velocidade dos ventos, atualizando-se um banco de dados; em segundo lugar, é efetuado um refinamento estatístico desses dados, decompondo-se a série de velocidade do vento em duas componentes: uma componente de aproximação e outra componente de detalhe, a fim de otimizar a precisão das previsões de curto prazo; terceiro: nessas séries temporais são aplicados o modelo estatístico ARIMA (Box and Jenkins) e adaptações, sendo efetuadas as previsões das velocidades de vento no horizonte de curto-prazo; em quarto lugar, considerando-se as curvas de potência dos geradores, são realizadas as previsões da geração de energia; em quinto lugar, finalizando o processo, uma análise estatística das previsões realizadas é efetuada, objetivando aferir a qualidade das projeções do modelo implementado.

  • MICHAEL ANGEL SANTOS ARCIERI
  • Controle de Vibrações Mecânicas Tipo "Stick-Slip" em Colunas de Perfuração.
  • Advisor : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
  • Data: Mar 8, 2013
  • Dissertação
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  • Vibrações mecânicas são inevitáveis nas operações de perfuração. Vibrações torcionais stick-slip são vibrações que ocorrem em colunas de perfuração, as quais são produzidas pelas variações periódicas de torque e caracterizadas por grandes oscilações da velocidade da broca. Estas vibrações são prejudiciais, mais pela característica cíclica do fenômeno que pela amplitude da mesma, podendo originar fadiga da tubulação, falhas nos componentes da coluna de perfuração, deformações nas paredes do poço, desgaste excessivo da broca, baixa taxa de penetração e, inclusive, colapso do processo de perfuração. A frequência destas oscilações indesejadas pode ser reduzida pela aplicação de técnicas de controle automático. O objetivo deste trabalho é avaliar, mediante simulações numéricas, a aplicação de técnicas de controle convencional, como o controle proporcional-integral (PI), e não linear, como o controle por modos deslizantes (SMC) e o controle por linearização entrada-saída (IOLC) para eliminar a presença de oscilações stick-slip em colunas de perfuração. Os controladores são desenvolvidos principalmente para manter constante a velocidade do sistema de rotação, mediante a manipulação do torque do motor, para assim controlar inferencialmente a velocidade da broca, fornecendo desta maneira condições ótimas de operação, além de preservar a estabilidade do sistema. Resultados das simulações, usando modelos torcionais de uma coluna de perfuração de dois graus de liberdade (2-DOF) e de quatro graus de liberdade (4-DOF), mostram o desempenho dos sistemas de controle propostos, os quais são analisados e comparados qualitativamente.

  • NARA STRAPPA FACCHINETTI DORIA
  • Uma Abordagem Inspirada no Recozimento Determinístico para Escapar de Mínimos Locais em Navegação por Campos Potenciais Artificiais
  • Advisor : EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • Data: Feb 27, 2013
  • Dissertação
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  • Entre as diversas arquiteturas de navegação disponíveis, há o Método dos Campos Potenciais Artificiais, que ainda é amplamente utilizado por sua facilidade de implementação e baixo custo computacional. Nessa arquitetura, o ambiente é modelado com base em campos potenciais. Pontos de destino são modelados como atratores, ao passo que obstáculos são vistos como repulsores e uma função é usada para modelar o campo potencial gerado por cada um dos obstáculos e destinos e a sua influência sobre o robô. Sendo o gradiente negativo do campo a força que impulsiona o movimento do robô, há a possibilidade de surgimento de pontos de mínimos, onde a força se anula, diferentes do mínimo global. Este é um problema existente no método, que impede que o robô chegue ao seu ponto de destino. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma nova abordagem para escapar de pontos de mínimos locais por sistemas autônomos que implementam entre o método dos campos potenciais artificiais, inspirada no recozimento determinístico. É apresentado um estudo comparativo entre os resultados do método desenvolvido e mais dois métodos já conhecidos: recozimento simulado para escapar de mínimos locais e o método do obstáculo virtual. Os resultados obtidos mostram que o algoritmo inspirado no recozimento determinístico se mostrou superior ao do recozimento simulado, mas não convergiu em todos os ambientes em que o obstáculo virtual convergiu.

2012
Description
  • GUSTAVO LIMA CRUZ
  • Estudo de Técnicas de Previsão de Consumo em Sistemas de Distribuição de Gás Natural
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Dec 20, 2012
  • Dissertação
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  • A previsão de consumo é de fundamental importância para a companhia distribuidora de gás natural, uma vez que é comum que as empresas supridoras incluam em seus contratos cláusulas que obrigam a concessionária realizar a programação do volume de gás natural a ser retirado, sendo a mesma submetida à aplicação de penalidades caso o volume programado exceda limites previamente estabelecidos. De posse desta informação, o supridor tem a possibilidade de controlar o transporte de gás natural no gasoduto assim como ajustar o volume de gás natural a ser produzidos nas UPGNs (Unidades de Processamento de Gás Natural).

    No presente trabalho serão estudadas as potencialidades de utilização tanto dos modelos de previsão baseados em series temporais bem como das redes neurais artificiais (RNAs) na previsão de consumo de gás, principalmente, com o objetivo de aprimorar as metodologias atualmente utilizadas pela distribuidora de gás na programação diária realizada junto ao supridor, num cenário caracterizado pela predominância de consumidores industriais com características diferentes entre si.

    Considerando o potencial de previsão tanto das redes neurais bem como das series temporais, foram realizados estudos de previsão de consumo em médio prazo de consumidores dos segmentos industrial e automotivo (Gás Natural Veicular – GNV) do Estado de Sergipe. A partir destes estudos foi possível identificar tipos de comportamentos particulares bem como a estratégia de previsão mais adequada, seja utilizando as RNAs, as series temporais ou uma combinação de ambas.

    Uma ferramenta computacional foi desenvolvida capaz de analisar, parametrizar e validar os métodos de previsão baseado em dados históricos de consumo extraídos de um sistema de aquisição de dados para diversos consumidores com perfis bastante distintos. Os resultados obtidos são promissores, pois apresentam condições de contorno próximo dos valores reais.

  • BRUNO BITTENCOURT DA COSTA
  • Desenvolvimento de um Aparelho Portátil que Emprega a Técnica de Oscilações Forçadas para Estudo do Sistema Respiratório
  • Advisor : JUGURTA ROSA MONTALVAO FILHO
  • Data: Dec 19, 2012
  • Dissertação
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  • O uso da Técnica de Oscilações Forçadas (TOF) no estudo das propriedades mecânicas dosistema respiratório foi proposto por DUBOIS (1956). Essa técnica permite estudar ocomportamento mecânico do sistema respiratório e, a partir de modelos, extrair características damecânica pulmonar que seriam pouco perceptíveis por outros métodos. O objeto deste trabalho foi aconstrução de um aparelho portátil que utiliza a técnica de oscilações forçadas para que os examespudessem ser realizados em locais com pouco espaço. O aparelho da TOF2 foi remodelado a partirde uma versão inicial denominada TOF1. Seus componentes foram integrados substituindo oconjunto de aparelhos, fonte, gerador de sinais, transdutores de pressão e placa de aquisição dedados por um único sistema portátil. Foi desenvolvido também um sistema de processamento dosdados coletados. No processo de validação do TOF2 foram calibrados os transdutores de pressão,definidos a aquisição e o processamento dos dados, foi construído um modelo resistênciainertância-complacência (RIC) padrão (analogue) e comparou-se o valor de impedâncias conhecidascom os valores mensurados no TOF2. Os resultados foram compatíveis aos valores obtidos nacaracterização das resistências. A reprodutibilidade das medidas de resistência com o TOF2acoplado ao analogue, juntamente com a função de coerência foi superior a 95%,o que indica umaboa confiabilidade dos dados. Conclui-se que o aparelho desenvolvido, denominado TOF2, incluitoda a instrumentação necessária para realizar as medições convencionais de um aparelho TOF, ecumpre as recomendações gerais para a elaboração e implementação do sistema de medidas.

  • ROGÉRIO REUS SANTIN
  • Localização de Fontes Sonoras em Recintos Fechados Aplicada à Televigilância Médica
  • Advisor : JUGURTA ROSA MONTALVAO FILHO
  • Data: Dec 19, 2012
  • Dissertação
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  • Devido ao fenômeno global do envelhecimento da população, o tratamento domiciliar- home care - torna-se mais comum a cada dia, especialmente para os casos detratamentos longos, por tratar-se de um método terapêutico mais humano e econômico.O problema decorrente desta prática é como assegurar uma rápida intervençãocaso necessário. Um sistema de vigilância médica pode ser a solução para manter oscuidadores informados e aumentar a segurança dos pacientes. Neste trabalho é investigadaa possibilidade de se detectar, selecionar e determinar a direção de chegadade sons recebidos por sensores instalados em um ambiente interno, com o objetivo dediagnosticar uma situação de emergência, tal como uma queda do paciente. Usandoum arranjo de microfones, após a detecção de um evento acústico alvo, os sons sãogravados para análise. Ao passarem pelo critério de seleção, os sons são processadospor um algoritmo de estimação de ângulo de chegada - Direction of Arrival (DOA).Cinco estimadores de DOA foram implementados e comparados empiricamente, asaber, a Correlação Cruzada Generalizada - Generalized Cross Correlation - (GCC),a Correlação Cruzada Generalizada com Transformação de Fase - Generalized CrossCorrelation - Phase Transform - (GCC-PHAT), a Técnica de Separação e Estimaçãode Sinais Degenerados - Degenerate Unmixing and Estimation Technique - (DUET),o Detector de Borda de Ataque e a Técnica do Espectrograma. No final do trabalho,através da perspectiva da televigilância médica, avaliou-se o desempenho dosmesmos.

  • LUCAS TENORIO DE SOUZA SILVA
  • Diagnóstico de Falhas em Transformadores de Potência Utilizando Sensores de Gás Semicondutores
  • Advisor : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • Data: Aug 30, 2012
  • Dissertação
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  • Os transformadores de potência têm grande importância em um sistema elétrico, um vez que são equipamentos fundamentais na conexão dos centros de geração de energia aos centros consumidores. Por conta disto, torna-se necessário e fundamental o monitoramento constante destes equipamentos, com auxílio de instrumentos e um sistema manutenção adequado. A saúde do transformador esta ligada diretamente ao bom estado de conservação do meio isolante (isolação sólida e líquida) e sua manutenção é baseada em ensaios físico-químicos e cromatográficos. A Análise de Gases Dissolvidos (AGD) é o método convencional que analisa os tipos e a concentração dos gases combustíveis gerados dentro do transformador. A partir dela, é possível estimar o estado do meio isolante e diagnosticar se há alguma falha ocorrendo.

    Esta dissertação introduz o estudo do uso de uma matriz de sensores de gases de dióxido de estanho na detecção de falhas em transformadores de potência, através dos gases dissolvidos no óleo. O objetivo desta pesquisa é analisar os dados obtidos pelos sensores de gás, utilizando algumas técnicas de reconhecimento de padrão, e desta forma, verificar se o uso da matriz de sensores possibilita a identificação das falhas. Com intuito de facilitar o entendimento da pesquisa, o presente documento foi organizado abordando os seguintes tópicos: transformadores de potência; óleo mineral isolante; análise e interpretação dos gases dissolvidos em óleo; sensores de dióxido de estanho e instrumento de aquisição de dados; técnicas de reconhecimento de padrões; e metodologia de geração de falhas. Ao final desta dissertação, os dados da matriz de sensores são analisados, a fim de atingir o objetivo de verificar sua aplicação na identificação das falhas.

  • CARLOS EDUARDO VIANA NUNES
  • Sistema Inteligente de Suporte Operacional em Processos de Tratamento Primário de Petróleo
  • Advisor : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
  • Data: Apr 4, 2012
  • Dissertação
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  • A indústria do petróleo é um dos maiores empreendimentos industriais do mundo. A competitividade do mercado e as rigorosas leis ambientais têm motivado estas empresas a investir fortemente em um alto nível de automação nos seus processos. Como estes investimentos certamente irão continuar, as empresas de petróleo e a indústria em geral, estão direcionando seus investimentos ao combate de falhas e situações anormais. O presente propõe a implementação de um sistema inteligente que sirva de suporte na operação de um processo de tratamento primário de petróleo. O desenvolvimento do sistema tem como foco principal o projeto de um diagnosticador de falhas baseado na teoria de Sistemas a Eventos Discretos. Os resultados das simulações realizadas, com o processo operando com fluxo de alimentação estável e em padrão de golfadas, mostram um bom desempenho do sistema proposto em detectar e isolar falhas nas válvulas de controle, proporcionando uma alternativa para futuras implementações em sistemas reais.

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