Search

Orientador: Marconi Kolm Madrid Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientador: Edson Bim Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho tem como finalidade descrever a obtenção de capacitâncias variáveis a partir do chaveamento de um capacitor para aplicação em motores de indução monofásicos. Tradiciona1mente, neste tipo de motor, utiliza-se uma chave centrífuga com um capacitor para a partida e outro para o regime. Um método alternativo propõe a substituição da chave centrífuga e do capacitor de partida por uma chave a estado sólido ligada em paralelo com o capacitor de regime. Os dois métodos são analisados, implementados e comparados. Resultados de simulação demonstram a obtenção de capacitâncias maiores através de curtoscircuitos programados no capacitor de regime. Os resultados experimentais foram obtidos através de um sistema de desenvolvimento baseado no microcontrolador 87Cl96KD da Intel Abstract: The main purpose of this work is to obtain the variable capacitances from a switched capacitor for application in single-phase induction motors. Traditionally, this motor, uses a centrifugal switch with a starting capacitor and a running capacitor. An alternative method replaces the centrifugal switch and the starting capacitor by a solid-state switch in parallel with the running capacitor. The two methods are analyzed, implemented and compared. Simulations results show the increase of the capacitance through programmed short-circuits of the running capacitor. The experimental results are obtained through a development system based on the 87C196KD microcontroller of the Intel Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Carlos Alberto Favarin Murari Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Devido ao crescente aumento da demanda de energia elétrica e ao retardo de investimento na expansão dos sistemas e energia elétrica (SEE), a operação destes sistemas está cada vez mais próxima de seus limites operacionais, contribuindo para maior complexidade dos SEE. Neste sentido, para satisfazer as rígidas condições de operação, um gerenciamento do perfil de tensão e fluxo de potência tem se tornado cada vez mais importante para as concessionárias, de modo a aumentar a segurança operacional dos sistemas e otimizar o uso de fontes de potência reativa, visando suprir aos consumidores energia dentro de determinados padrões de qualidade e confiabilidade. o objetivo principal desta pesquisa é o desenvolvimento de metodologias com o objetivo de monitorar o perfil de tensão, mantendo-o dentro dos limites operativos, visando não perder a qualidade de fornecimento de energia elétrica. O primeiro método trata-se de uma ferramenta de auxílio à tomada de decisão dos operadores nos centros de controle, baseada em um conjunto de regras nebulosas, o qual é a base do sistema de inferência fuzzy (ou nebulosa) que por sua vez se fundamenta na teoria de conjuntos nebulosos. Considerando que o problema de controle de tensão e de potência reativa apresenta características de natureza não-linear e que envolve variáveis de controle contínuas e discretas, foi desenvolvido um segundo método, o qual utiliza lógica nebulosa em conjunto com a técnica de otimização particle swarm. Este método mostra a possibilidade de incorporar lógica nebulosa em algoritmos baseados em busca, possibilitando a redução das perdas do sistema, satisfazendo as restrições de operação, e garantindo que o perfil de tensão mantenha-se dentro dos limites operativos com uma melhor utilização das fontes de potência reativa Abstract: Due to the growing electrical power demand and the lag of transmission system infrastruc ture, the operation of transmission systems approaches to its limits and increases the complexity of the system operation. ln this context, in order to satisfy the more rigid operating conditions, managing voltage profile and power flow in a more effective way becomes very important to the power companies that have the aim of enhancing the operating conditions and optimiz ing reactive power sources to provide the consumers with an adequate quality and reliability standards. The main objective of this research work is the development of methodologies for monitoring the volt age profile in order to keep it within operating limits and preserving the quality of the energy being served. The first method consists of a tool for helping decision making by system operators in control centres. This method is based on a set of fuzzy rules, which are the base of a fuzzy inference system. Considering that the voltage and reactive power control present nonlinear characteristics and mixed continuous and discrete variables, a hybrid meta-heuristic method based on fuzzy system and particle swarm optimization has been developed. The fuzzy system has been incorporated into swarm intelligence to provide operational point that allows reduction of system losses while satisfies the operationallimits, volt age constraints and the best utilisation of reactive power Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Ariovaldo Verandio Garcia Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientador: Edson Bim Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Neste trabalho é realizada a implementação digital, utilizando o processador digital de sinais DSP 56001 da Motorola, do controle vetorial com orientação direta e indireta do fluxo do rotor de um motor de indução trifásico. São apresentados resultados experimentais que ilustram o comportamento do controle implementado. A inclusão do controle PI de velocidade assim como, um estudo utilizando algoritmos genéticos e redes neurais artificiais, na estimação e atualização da constante de tempo elétrica do rotor, faz parte também dos objetivos desta dissertação... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: In this work the digital implementation of a field rotor flux oriented based control of a squirrel cage induction motor, using a versatile Motorola 56001 digital signal processor is presented. Two methods of orientation are studied: the direct and indirect. The control system contains a PI speed controller. An introductory investigation of the use of Genetic AIgorithms and Neural Networks in the estimate and updating of rotor electrical time constant are also presented. ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Euripedes Guilherme Oliveira Nobrega Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Encontra-se larga aplicação para a teoria de sistemas lineares com parâmetros concentrados e invariantes no tempo quando se estudam métodos de controle para sistemas mecânicos rotativos. Em aplicações para 'as quais existe um regime de demanda de torque variável, é preciso levar em conta o caráter não estático de alguns parâmetros do sistema, para que se possa projetar controladores que tenham seus desempenhos reais compatíveis com as características de projeto. Fazer o controle da velocidade de rotação em um caso experimental que apresenta um regime de demanda de torque variável é o objeto de estudo utilizado na elaboração deste trabalho. A partir de uma bancada mecânica rotativa, são apresentadas todas as etapas da identificação que serviu como base para o projeto de três tipos de controladores: tacométrico, polinomial e polinomial auto-sintonizável. O projeto dos controladores tinha como objetivo a obtenção de uma velocidade de rotação de saída estabilizada, sendo a avaliação do desempenho feita face a variações na demanda de torque aplicadas aos sistemas controlados. Em especial, deu-se atenção à implementação do método polinomial autosintonizável. A estratégia adaptativa resultou na atuação dentro dos limites desejados, enquanto o sistema era submetido a uma demanda de torque variável. Os resultados experimentais obtidos com um sistema reduzido, somados às simulações com o sistema completo, permitem dizer que controladores auto-sintonizáveis são uma melhoria viável para. controle de sistemas rotativos Abstract: The theory for time-invariant lumped parameter linear systems (LTI) stands as the basis for control methods applied to rotating mechanical systems. There are some situations, however, for which there is a variable torque load, as in belt conveyors or rolling mills, for example. For those cases it is necessary to design controllers which take into account the nonstationary features of the system, for the real controller performance to cope with the design characteristics. Although feasible in theory and simulation, in the implementation of control schemes which deal with non-LTI systems there are some other constraints involved, as, for instance, the gap between the necessary and the available instrumentation for the real controller to perform as desired. For an experimental case consisting of a rotating system subject to torque load fluctuations, it is presented in this work three rotation regulation control schemes: tachometric, polynomial and self-tuning polynomial. Special attention was given to self-tuning polynomial controllers. The basis for the controller design is the identification of mechanical setup, also developed in the texto The control goal was to regulate the output rotation speed, and the performance index was chosen to be the controlled system output when subjected to torque load variation. The result of the implemented adaptive scheme shows the regulator action to keep the output within the desired levels as the load varies. From alI results, inc1udingthe ones for a reduced experimental system, it is possible to foresee the self-tuning scheme as a feasible improvement for rotating systems' controllers Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Oseas Valente de Avilez Filho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um controlador digital simples e eficiente, utilizando conceitos de lógica nebulosa, aplicado no acionamento de um motor de indução trifásico. Trata-se de um trabalho de engenharia aplicada, que apresenta o projeto de um controlador nebuloso de arquitetura simplificada, que emprega uma estrutura padronizada para representação das funções de pertinência e permite efetuar a ponderação dos termos lingüísticos. Para avaliar o desempenho deste controlador, foi implementado um sistema para acionamento do motor de indução, com freqüência de operação controlada e limitação de corrente, capaz de gerar em tempo real, um perfil de freqüência adequado, sempre que um novo valor para freqüência de operação seja estabelecido. No projeto deste controlador, optou-se pela utilização de um sistema digital de baixo custo, baseado em microcontroladores de 8 bits, mesmo assim, os resultados obtidos superaram as expectativas, comprovando a viabilidade operacional deste controlador nebuloso de arquitetura simplificada, para acionamento do motor de indução, evitando que a corrente ultrapasse o limite estipulado e impedindo o desligamento desnecessário do sistema Abstract: This work presents a new approach of a simple and efficient digital controller, which uses the fuzzy logic concepts to drive a three-phase induction motor in a practical engineering application. In order to represent the membership functions and carry out the weighting up of linguistic terms a custom structure was used in the fuzzy logic controller. The performance evaluation of the digital controller was verified using a new strategy of induction motor drive for speed control and input current restriction. This fuzzy logic controller with simplified architecture applied in a real time speed control assures the current restriction and the normal operation of the induction motor. The control strategy operates in closed loop and has a dynamic gain adjustment that provides the soft start requirements. The closed loop frequency control allows to adjust the desired value of the rotation frequency, while the closed loop current control assures that current doesn't cross the limit stipulated for motor drive. The versatility of this digital controller based on low cost 8 bits microcontrollers can be verified from the results presented. The accuracy and time response could be compared to the other conventional systems using scalar or vector techniques Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Basilio Ernesto Almeida Milani Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Esta tese trata do problema de regulação robusta de tráfego em linhas de metrô, considerando de forma explícita as incertezas do modelo de tráfego e as limitações sobre suas variáveis de estado e controle. É assumido que os limites sobre as variáveis do modelo são definidos por poliedros convexos fechados simétricos e o domínio dos parâmetros incertos definido pelos pontos extremos de um poliedro convexo compacto. Para solução do problema de regulação, são propostas duas formulações: controle linear invariante no tempo e controle não linear calculado em tempo real. Em ambos os casos, explorando propriedades estruturais do modelo de tráfego, é mostrado que a lei de controle tem a forma de realimentação de estados, estrutura bi-diagonal, sendo facilmente obtida da solução de pequenos problemas de programação linear. Os resultados obtidos são aplicáveis às linhas de metrô atuais Abstract: This thesis is concerned with the problem of robust traffic regulation for metro lines, considering explicitly the traffic model uncertainties and limits on its variables. It is assumed limits on model variables defined by symmetrical convex closed polyhedra and uncertain parameters domain defined by the extreme points of a convex compact polyhedron. Two approaches are proposed for solution of the regulation problem: linear time-invariant control and nonlinear control computed in real-time. In both cases, exploring structural properties of traffic model, it is showed that the control law has a state feedback form, bi-diagonal structure, being easily obtained solving small linear programming problems. The results are applicable to nowadays metro lines Doutorado Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Douglas Eduardo Zampieri, Isabelle Fantoni Coichot Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Esta tese aborda o problema de evitamento de obstáculos para plataformas terrestres semie autônomas em ambientes dinâmicos e desconhecidos. Baseado num sistema monocular, propõe-se um conjunto de ferramentas que monitoram continuamente a estrada a frente do veículo, provendo-o de informações adequadas em tempo real. A partir de um algoritmo robusto de detecção da linha do horizonte é possível investigar dinamicamente somente a porção da estrada a frente do veículo, a fim de determinar a área de navegação, e da deteção de obstáculos. Uma área de navegação livre de obstáculos é então representa a partir de uma imagem multimodal 2D. Esta representação permite que um nível de segurança possa ser selecionado de acordo com o ambiente e o contexto de operação. A fim de reduzir o custo computacional, um método automático para descarte de imagens é proposto. Levando-se em conta a coerência temporal entre consecutivas imagens, uma nova metodologia de gerenciamento de energia (Dynamic Power Management) é aplicada ao sistema de percepção visual a fim de otimizar o consumo de energia. Estas propostas foram testadas em diferentes tipos de ambientes, e incluem a deteção da área de navegação, navegação reativa e estimação do risco de colisão. Uma característica das metodologias apresentadas é a independência em relação ao sistema de aquisição de imagem e do próprio veículo. Este sistema de percepção em tempo real foi avaliado a partir de diferentes bancos de testes e também a partir de dados reais obtidos por diferentes plataformas inteligentes. Em tarefas realizadas com uma plataforma semi-autônoma, testes foram conduzidos em velocidades acima de 100 Km/h. A partir de um sistema em malha aberta, deslocamentos reativos autônomos foram realizados com sucesso Abstract: This thesis addresses the problem of obstacle avoidance for semi- and autonomous terrestrial platforms in dynamic and unknown environments. Based on monocular vision, it proposes a set of tools that continuously monitors the way forward, proving appropriate road informations in real time. A horizon finding algorithm was developed to sky removal. This algorithm generates the region of interest from a dynamic threshold search method, allowing to dynamically investigate only a small portion of the image ahead of the vehicle, in order to road and obstacle detection. A free-navigable area is therefore represented from a multimodal 2D drivability road image. This multimodal result enables that a level of safety can be selected according to the environment and operational context. In order to reduce processing time, this thesis also proposes an automatic image discarding criteria. Taking into account the temporal coherence between consecutive frames, a new Dynamic Power Management methodology is proposed and applied to a robotic visual machine perception, which included a new environment observer method to optimize energy consumption used by a visual machine. This proposal was tested in different types of image texture (road surfaces), which includes free-area detection, reactive navigation and time-to-collision estimation. A remarkable characteristic of these methodologies is its independence of the image acquiring system and of the robot itself. This real-time perception system has been evaluated from different test-banks and also from real data obtained by two intelligent platforms. In semi-autonomous tasks, tests were conducted at speeds above 100 Km/h. Autonomous displacements were also carried out successfully. The algorithms presented here showed an interesting robustness Resumé: Les études développées dans ce projet doctoral ont concerné deux problématiques actuelles dans le domaine des systèmes robotiques pour la mobilité terrestre: premièrement, le problème associé à la navigation autonome et (semi)-autonome des véhicules terrestres dans un environnement inconnu ou partiellement connu. Cela constitue un enjeu qui prend de l'importance sur plusieurs fronts, notamment dans le domaine militaire. Récemment, l'agence DARPA1 aux États-Unis a soutenu plusieurs challenges sur cette problématique robotique; deuxièmement, le développement de systèmes d'assistance à la conduite basés sur la vision par ordinateur. Les acteurs de l'industrie automobile s'intéressent de plus en plus au développement de tels systèmes afin de rendre leurs produits plus sûrs et plus confortables à toutes conditions climatiques ou de terrain. De plus, grâce à l'électronique embarquée et à l'utilisation des systèmes visuels, une interaction avec l'environnement est possible, rendant les routes et les villes plus sûres pour les conducteurs et les piétons. L'objectif principal de ce projet doctoral a été le développement de méthodologies qui permettent à des systèmes mobiles robotisés de naviguer de manière autonome dans un environnement inconnu ou partiellement connu, basées sur la perception visuelle fournie par un système de vision monoculaire embarqué. Un véhicule robotisé qui doit effectuer des tâches précises dans un environnement inconnu, doit avoir la faculté de percevoir son environnement proche et avoir un degré minimum d'interaction avec celui-ci. Nous avons proposé un système de vision embarquée préliminaire, où le temps de traitement de l'information (point critique dans des systèmes de vision utilisés en temps-réel) est optimisé par une méthode d'identification et de rejet d'informations redondantes. Suite à ces résultats, on a proposé une étude innovante par rapport à l'état de l'art en ce qui concerne la gestion énergétique du système de vision embarqué, également pour le calcul du temps de collision à partir d'images monoculaires. Ainsi, nous proposons le développement des travaux en étudiant une méthodologie robuste et efficace (utile en temps-réel) pour la détection de la route et l'extraction de primitives d'intérêts appliquée à la navigation autonome des véhicules terrestres. Nous présentons des résultats dans un environnement réel, dynamique et inconnu. Afin d'évaluer la performance de l'algorithme proposé, nous avons utilisé un banc d'essai urbain et réel. Pour la détection de la route et afin d'éviter les obstacles, les résultats sont présents en utilisant un véhicule réel afin d'évaluer la performance de l'algorithme dans un déplacement autonome. Cette Thèse de Doctorat a été réalisée à partir d'un accord de cotutelle entre l' Université de Campinas (UNICAMP) et l'Université de Technologie de Compiègne (UTC), sous la direction du Professeur Docteur Douglas Eduardo ZAMPIERI, Faculté de Génie Mécanique, UNICAMP, Campinas, Brésil, et Docteur Isabelle FANTONI-COICHOT du Laboratoire HEUDIASYC UTC, Compiègne, France. Cette thèse a été soutenue le 26 août 2011 à la Faculté de Génie Mécanique, UNICAMP, devant un jury composé des Professeurs suivants Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Caliane Bastos Borba Costa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Este trabalho teve como objetivos principais avaliar o comportamento dinâmico de um cristalizador batelada operado por resfriamento, para o caso de estudo da cristalização de ácido adípico, de grande interesse industrial, e propor estruturas de controle para o mesmo. O trabalho é oportuno, uma vez que este tipo de processo é amplamente utilizado industrialmente, porém com baixo grau de automação, sendo utilizado muitas vezes o controle manual. Inicialmente foram realizadas simulações promovendo variações nas principais variáveis do processo, com a finalidade de analisar a dinâmica do mesmo. Posteriormente, foi desenvolvida uma estrutura de controle preditivo com matriz dinâmica (Dynamic Matrix Controller - DMC) com a finalidade de controlar a temperatura do cristalizador, manipulando a temperatura do fluido refrigerante que passa através de uma jaqueta. Esta estrutura de controle apresentou-se eficiente para o controle do cristalizador. Por fim foi desenvolvido um controlador DMC com o objetivo de controlar a supersaturação do sistema. Este controle exige a leitura em tempo real de duas variáveis do processo, temperatura e concentração do soluto em solução. Com essas duas variáveis é possível estimar a supersaturação do sistema em tempo real e compará-la com o setpoint. Para promover o controle da supersaturação é utilizada como variável manipulada a temperatura do fluido refrigerante. Esta estrutura de controle consegue promover maior repetibilidade para o sistema batelada e garante as mesmas condições de operação para todas as bateladas, gerando produtos mais uniformes, o que é bastante vantajoso. Abstract: This study aimed to evaluate the dynamic behavior of a batch cooling crystallizer for the case of adipic acid crystallization, and to propose control structures for the system. This work is appropriate, since this type of process is widely used industrially, but with a low degree of automation, being often used the manual control. Initially simulations were carried out changing the process main variables, in order to analyze the dynamics of the process. In a second stage a control structure with predictive dynamic matrix controller (DMC) was developed in order to control the temperature of the crystallizer, manipulating the temperature of the refrigerant fluid passing through a jacket. This control structure was effective for the control of the crystallizer. Finally it a DMC controller with the objective of controlling the supersaturation of the system was developed. This control requires real-time aquisition of two process variables: temperature and concentration of solute in solution. With the two variables, it is possible to estimate the supersaturation of the system in real time and compare it with the setpoint. To promote the control of supersaturation the temperature of the refrigerant fluid is used as the manipulated variable. This control structure can promote greater repeatability for the batch system and provides the same operating conditions for all batches, producing more uniform products. Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Carlos Alberto de Castro Junior, Alexandre de Assis Mota Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O presente trabalho apresenta um modelo para o planejamento da operação de sistemas de potência visando maximizar a margem de estabilidade de tensão ao mesmo tempo em que minimizam-se os custos da produção da energia (despacho econômico). O objetivo é obter uma solução para o planejamento da operação da rede que leve em conta não só aspectos técnicos, mas também econômicos. Para que esse objetivo possa ser atingido, esse problema é formulado como um problema da programação bilevel (BLPP) ou em dois níveis. O modelo bilevel permite definir funções objetivo distintas para maximizar a margem da estabilidade de tensão e, ao mesmo tempo, conseguir um despacho econômico ótimo, permitindo a imposição de diferentes restrições para as variáveis internas e externas do problema. Uma vez que o BLPP apresenta-se como um problema matemático complexo, ele é reduzido a um problema de otimização de um só nível (single-level), substituindo-se o problema de otimização interno pelas condições de ótimalidade de Karush-Kuhn-Tucker (KKT). Foram realizados testes e simulações em diferentes sistemas elétricos, sendo que os resultados obtidos atestam a validade da metodologia proposta. Além disso, a formulação e o método de solução do BLPP apresentados neste trabalho são mais simples que outros encontrados na literatura, tornando essa metodologia bastante flexível para a utilização e investigação de outras funções objetivo, variáveis e parâmetros de controle. Abstract: This work presents a model for power systems operation planning that aims to maximize the voltage stability margin and also the economic dispatch. The objective is to obtain a solution for the network operation planning that takes into account both technical and economical aspects. In order to reach this goal, this problem is formulated as a bilevel programming problem (BLPP). The bilevel model allows to define distinct objective functions for maximizing the voltage stability margin looking, simultaneously, for an optimum economic dispatch, and permitting the imposition of different constraints to the variables of the inner and outer problems. Since the BLPP is a complex mathematical problem, it is reduced to a single-level optimization problem by replacing the inner optimization problem by its Karush-Kuhn-Tucker optimality conditions. Simulations and tests were carried out for different electric networks, and the results show that the proposed methodology is valid. Moreover, the BLPP formulation and its solution method are simpler than other formulations found in the literature, making the methodology very flexible to accommodate other objective functions, variables and control parameters. Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: João Maurício Rosário Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Máquinas-ferramenta CNC são dispositivos complexos que executam movimentos automáticos, precisos e consistentes. Com o propósito de aprimorar o desempenho destes dispositivos face às mudanças bruscas de parâmetros agregados a posição, velocidade e aceleração no decurso de determinada trajetória torna-se imprescindível o estudo de novas arquiteturas de controle. A automação flexível permite que dispositivos robóticos mostrem-se cada vez mais velozes, motivando o desenvolvimento de técnicas que possibilitem de modo eficiente a substituição de controladores clássicos do tipo PID. Este estudo propôs-se a implementar um método alternativo para acionamento de um dispositivo cartesiano CNC de alta precisão com ênfase no desenvolvimento de um ambiente computacional para planejamento de movimentos e síntese de controladores. A geração de movimentos foi realizada por meio de um método de interpolação por splines que garantiu a continuidade e a suavidade dos perfis de trajetória. Para garantir que tais perfis fossem corretamente executados pelo dispositivo cartesiano, dois métodos de controle baseados no modelo do sistema foram implementados de forma a estabelecer comparação entre seus desempenhos. Em seguida, concebeu-se um ambiente de simulação com arquitetura aberta e flexível, o qual permitiu validar as estratégias propostas além de analisar a influência que perturbações externas causavam sobre o comportamento do dispositivo cartesiano. Tendo as estratégias sido validadas, procedeu-se à implementação em dispositivo físico utilizando uma placa FPGA para embarcar os controladores sintetizados. Os resultados mostraram que as estratégias propostas apresentaram bom desempenho quando empregadas junto ao dispositivo cartesiano CNC. Outrossim, o ferramental desenvolvido no estudo é suficientemente genérico para ser estendido a outras aplicações utilizando máquinas-ferramenta CNC Abstract: CNC machine tools are complex devices that execute automatic, precise and consistent movements. Aiming to improve the performance of these devices due to sudden changes on parameters associated to position, speed and acceleration while performing a given trajectory, it becomes indispensable the study of new control architectures. The flexible automation allows faster robotic devices, motivating the development of techniques that efficiently substitute classic PID controllers. This study aimed to implement an alternative method for driving a high-precision CNC cartesian device focusing on the development of a computing environment for movement planning and synthesis of controllers. The movement generation was performed by means of a spline interpolation method that ensured the continuity and smoothness of trajectory profiles. To ensure that these profiles were correctly executed by the cartesian device, two control techniques based on the model of the system were implemented in order to establish comparisons between their performances. Then, a simulation environment with open and flexible architecture was conceived, which allowed the validation of the proposed techniques besides analyzing the influence of external disturbances on the cartesian device behavior. Having the strategies been validated, the implementation in physical device was done using a FPGA board to embed the synthesized controllers. The results showed that the proposed strategies had good performance when applied to the CNC cartesian device. Furthermore, the tools developed in the study are general enough to be extended to other applications using CNC machine tools Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Luciano Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa : Curitiba, 29/04/2021 Inclui referências: p. 33-36 Área de concentração: Inteligência Computacional Resumo: A deteccao de objetos e muito utilizada atualmente devido aos varios tipos de problemas que e possivel solucionar atraves desse tipo de abordagem. Existem metodos que utilizam a deteccao de objetos para extrair partes especificas do corpo humano com objetivo de aumentar a precisao da deteccao de forma geral, como por exemplo na estimativa de pose. O objetivo deste trabalho e apresentar um modelo de Rede Neural para a deteccao e segmentacao de partes do corpo humano. E disponibilizado um modelo multiplataforma de tempo real que pode ser executado em computadores comuns, assim como em dispositivos moveis e sistemas embarcados. Ele caracteriza-se por ser compacto, e por explorar uma parte da deteccao de objetos ainda pouco utilizada. Uma das caracteristicas marcantes e sua capacidade de reconhecer partes do corpo humano mesmo em ambientes nao controlados, devido a utilizacao de um subset aleatorio da base publica do Google (Open Images Dataset) que contem imagens com objetos nos mais variados tamanhos, posicoes, condicoes de iluminacao e de oclusao. O modelo final possui a capacidade de detectar 18 classes distintas com uma precisao de 37%, incluindo classificacao de genero. A proposta principal e entregar algo que possa ser utilizado para a resolucao de problemas especificos que necessitem da deteccao e extracao de partes do corpo humano, assim como aqueles de autenticacao de usuarios que necessitam extrair certas regioes para aumentar sua precisao. A arquitetura do modelo, assim como o arquivo final, foram desenvolvidos utilizando tecnicas que sao consideradas estado da arte e algumas das melhores ferramentas disponiveis para criacao de redes neuras. O processo e as ferramentas utilizadas sao descritos com mais detalhes no decorrer do trabalho. Palavras-chave: Deteccao de partes do corpo humano, modelo compacto, modelo de tempo real, redes neurais Abstract: Object detection is widely used today due to the various types of problems that can be solved using this type of approach. There are methods that use object detection to extract specific parts of the human body in order to increase the accuracy of detection in general, as for example in pose estimation. The objective of this work is to present a Neural Network model for the detection and segmentation of parts of the human body. A real-time multiplatform model is available that can be run on ordinary computers, as well as on mobile devices and embedded systems. It is characterized by being compact, and by exploring a part of object detection that is still little used. One of the striking features is its ability to recognize parts of the human body even in uncontrolled environments, due to the use of a random subset of Google's public database (Open Images Dataset) that contains images with objects in the most varied sizes, positions, working conditions. lighting and occlusion. The final model has the ability to detect 18 distinct classes with an accuracy of 37 %, including gender classification. The main proposal is to deliver something that can be used to solve specific problems that require the detection and extraction of parts of the human body, as well as those for authenticating users who need to extract certain regions to increase their accuracy. The architecture of the model, as well as the final file, were developed using techniques that are considered state of the art and some of the best tools available for creating neural networks. The process and tools used are described in more detail in the course of the work. Keywords: human's body parts detection, compact model, runtime model, neural networks

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2020. A exploração de petróleo em plataformas offshore representa a maior parte de produção de petróleo no Brasil. As misturas extraídas dos risers são compostas por água, óleo, gás e impurezas, tornando, assim, necessário o processamento primário de petróleo. No processamento primário, o separador e hidrociclone, além de promoverem, o amortecimento de carga turbulenta recebida na plataforma, também desassociam as fases da mistura, separado as fases de água, óleo e gás. A estratégia de controle destes equipamentos, aliada a uma camada de otimização, fornece uma boa separação das fases e amortecimento das golfadas recebidas na alimentação do processo. Através do modelo fenomenológico não-linear do separador trifásico e dos hidrociclones, este trabalho apresenta um sistema de controle cascata no sistema, que utiliza um PI por zonas na camada regulatória e um otimizador em tempo real para eficiência de separação do óleo contido no fluxo aquosos e água no fluxo de óleo que saem da separação primária, buscando obter a separação das fases e amortecer as oscilações de carga da alimentação turbulenta recebida pelo equipamento. Resultados de simulação com base num modelo real de um separador industrial são usados para ilustrar as vantagens da técnica proposta. Abstract: Oil exploration on offshore platforms accounts for the majority of oil production in Brazil. The mixtures extracted from the risers are composed of water, oil, gas and impurities, thus making primary oil processing necessary. In primary processing, the separator and hydrocyclone, in addition to promoting the Slugging of turbulent cargo received on the platform, also disassociate the phases of the mixture, separating the water, oil and gas phases. The control strategy of this equipment, combined with an optimization layer, provides a good separation of the phases and Slugging attenuation in the process feed. Using the nonlinear phenomenological model of the three-phase separator and hydrocyclones, this work presents a cascade control system in the system, which uses a PI by zones in the regulatory layer and a real-time optimizer for efficient separation of the oil contained in the aqueous stream and water in the oil flow leaving the primary separation, seeking to obtain the separation of the phases and to cushion the load oscillations of the turbulent supply received by the equipment. Simulation results based on a real model of an industrial separator are used to illustrate the advantages of the proposed technique.

Orientador: José Ricardo Pelaquim Mendes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências Resumo: Otimização em tempo real de parâmetros de perfuração é muito importante durante a operação de perfuração, e pode economizar tempo e custos da operação. Otimização de perfuração tem como objetivo otimizar os parâmetros controláveis, tais como peso na broca e a velocidade de rotação da broca, encontrando a combinação ótima destes dois parâmetros, o que leva a uma taxa de perfuração mais eficiente. Uma extensa revisão da literatura sobre otimização de perfuração foi realizada no início deste projeto, mencionando diferentes autores e obras que contribuíram para o desenvolvimento de otimização de perfuração. O modelo de taxa de penetração de acordo com o modelo de Bourgoyne e Young (Applied Drilling Engineering) foi escolhida para estudar os efeitos das diferentes variáveis que afetam a taxa de penetração, e o método do Zamora (Zamora, M. 1989) foi usada para estimar a pressão dos poros. Foram utilizados dados de perfuração iniciais para dois poços submarinos de petróleo no Brasil, que fornecendo todos os parâmetros importantes em um relatório detalhado. A análise de regressão linear múltipla, que é um método estatístico, foi usada para se estudar a relação entre os diferentes parâmetros de perfuração apresentados no modelo de Bourgoyne e Young. O modelo implementado utiliza os dados de uma secção do poço considerado para prever a taxa de penetração para a próxima secção. Os resultados da regressão foram utilizados para comparar as taxas medidas e previstas de penetração, que é um método vantajoso para evitar problemas que podem ser encontrados durante o processo de perfuração, porque as ações podem ser tomadas de modo correspondente no local quando as duas taxas de penetração têm tendências opostas. Finalmente, a análise de sensibilidade foi realizada para encontrar a combinação ideal de peso na broca e velocidade de rotação da broca para uma taxa melhor de penetração Abstract: Real-time optimization of drilling parameters is very important during drilling operation, and it can save time and cost of the operation. Drilling optimization aims to optimize controllable drilling parameters such as weight on bit and bit rotational speed by finding the optimum combination of these two parameters, which leads to a more efficient drilling rate. An extensive literature review on drilling optimization was conducted in the beginning of this project, mentioning different honourable authors and works who contributed to the drilling optimization development. Bourgoyne and Young rate of penetration model (Applied Drilling Engineering) has been selected to study the effects of the different variables affecting the rate of penetration, and Zamora¿s method (Zamora, M. 1989) was used to estimate the pore pressure. Initial drilling data for two subsea oil wells in Brazil were used, which contains all the important parameters in a detailed report. Multiple linear regression analysis, which is a statistical method, has been used to study the relationship between the different drilling parameters presented in Bourgoyne and Young model. The implemented model uses the data of a considered section of the well to predict the rate of penetration for the next section. The results of the regression were used to compare the measured and predicted rates of penetration, which is a beneficial method to prevent problems that may be encountered during the drilling process, since actions can be taken correspondingly on site whenever the two rates have opposite trends. Finally, sensitivity analysis was conducted to find the optimum combination of weight on bit and bit rotational speed for a better penetration rate performance Mestrado Explotação Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo CAPES

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. Esta tese propõe uma infraestrutura para alocação dinâmica de recursos do processador em sistemas de tempo real com tarefas multi-modais ou não, sob restrições de escalonabilidade, consumo de energia e temperatura. Tal infraestrutura pode ser usada para sistemas de tempo real crítico, não crítico e sistemas embarcados que necessitam de garantia de economia de energia. A alocação dinâmica é modelada como um problema de otimização discreto e contínuo (convexos e lineares po rparte) para os quais foram analisados algoritmos eficientes para resolução do problema.Embora o problema discreto formulado seja NP-Difícil, os outros possuem soluções eficientes conhecidas e as análises numéricas e simulações mostraram que os modelos usados alcançam bons resultados, com baixo custo computacional. Abstract : This thesis proposes a framework for dynamic reconfiguration, value-based processor resource allocation in multi-modal or not real-time applications, under schedulability, energy consumption and temperature constraints. The framework is suitable for critical and soft real-time adaptive embedded systems which need guarantees of energy savings. The dynamic allocation is formulated as a discrete and continuous (convex and piecewise linear) optimization problem for which efficients algorithms were tested. Although the discrete problem is NP-Hard, the others have efficient solution and numerical analysis and simulations have shown that the used algorithms and models achieves very good results, with low computational cost.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. Sistemas intra-chip ou SoC (acrônimo de Systems-on-Chip) com múltiplas unidades de processamento heterogêneas têm sido usados pela indústria de silício como solução para disponibilizar o desempenho demandado pelas modernas aplicações multimídia. No entanto, a integração de um crescente número de unidades de processamento especializadas em um mesmo SoC impõem um desafio para os mecanismos de interconexão de tais sistemas, que agora são obrigados a lidar com um grande número de fluxos de comunicação muito distintos, com requisitos de latência e largura de banda também muito distintos. Como solução, a indústria do silício vem utilizando redes intra-chip ou NoCs (acrônimo de Networks-on-Chip) com previsibilidade de latência para interligar tais unidades de processamento neste tipo de SoC. No entanto, muitas aplicações neste domínio obteriam mais benefícios de uma NoC que pudesse otimizar a utilização dos recursos para fluxos multimídia que toleram variações razoáveis na Qualidade de Serviço (em inglês Quality of Service - QoS). Será demonstrado ao longo deste documento que muitos destes sistemas são concebidos em torno de alguns fluxos de comunicações de tempo real muito restritos, que precisam ser tratados dentro de limites de tempo rigorosos (muitas vezes envolvendo comandos para o controle do sistema ou tarefas de sinalização de estado do sistema) e um grande número de fluxos multimídia menos restritos, que toleram variações muito maiores na latência e na largura de banda. A estratégia de projeto de NoCs predominante na literatura para produzir interconexões para SoCs de tempo real baseia-se no mapeamento dos requisitos de comunicação de tarefas em tempo real (por vezes implementadas em hardware como componentes de propriedade intelectual dedicados) para os recursos de rede disponíveis em fases iniciais do projeto. Este mapeamento, no entanto, muitas vezes é realizado considerando um cenário de pior caso e, portanto, resulta em reserva de recursos que poderiam ser dinamicamente realocados para outros fluxos. Embora adequado para aplicações críticas de tempo real, esta estratégia resulta na má utilização de silício para aplicações multimídia com taxa de bits variável. Neste contexto, esta Tese apresenta uma rede que oferece previsibilidade na latência de pior caso, denominada de RTSNoC, e que foi projetada para o cenário no qual o sistema possui poucos fluxos de comunicação com restrições de tempo real rígidas, relacionados ao controle do sistema, e muitos fluxos de comunicação multimídia com restrições de tempo real menos rígidas. Na verdade, uma latência de pior caso para tais fluxos multimídia pode ser determinado em tempo de projeto, de modo que os projetistas poderiam de fato modelar os fluxos de multimídia como sendo de tempo real suave (ou soft real-time), cuja degradação é proporcional à quantidade de fluxos flui ao longo da rede. No entanto, uma vez que a estratégia de roteamento adotada na RTSNoC não usa qualquer tipo de reserva de recursos em tempo de execução, neste documento tais fluxos serão designados como sendo ?fluxos de melhor esforço? (em inglês Best Effort- BE). A arquitetura da rede proposta baseia-se na intercalação de flits provenientes de diferentes fluxos em um mesmo canal de comunicação entre roteadores da rede, de modo que cada flit contém informações de roteamento. Os resultados experimentais demonstram que a latência média de fluxos com variação na taxa de bits injetados na rede proposta é, em média, mais baixa do que em redes que executam a reserva de recursos e estão operando com 80% de tráfego oferecido. Além disso, é demonstrado analiticamente que fluxos de comunicação de tempo real projetados considerando o valor da latência de pior caso da rede sempre atenderão as restrições associadas a tarefas de tempo real rígidas, de modo que não há perda no limite de tempo para a execução de tais tarefas devido à contenção de recursos na rede. Abstract : Systems-on-Chip (SoC) with multiple heterogeneous processing unitshave been used by the silicon industry as means to deliver the performancerequired by modern multimedia applications. However, theintegration of an increasing number of specialized processing units posesa challenge on the interconnection mechanisms in such systems,which are now required to handle a large number of very distinctivecommunication ows, with very distinct latency and bandwidth requirements.As a solution, the silicon industry has been using predictableNetworks-on-Chip (NoC) to interconnect components in this kind ofSoC. Nevertheless, many applications in this domain would prot betterfrom a NoC that could optimize the utilization of resources formultimedia ows that tolerate reasonable variations in the Qualityof-Service(QoS). In this document will be shown that several systemshave been conceived around a few very strict real-time communicationows (often involving control or signalling tasks) and a large numberof less strict multimedia ows that tolerate much larger variations inlatency and bandwidth. In this context, current real-time NoC designsfall short at making good use of hardware resources as they rely onworst-case resource reservation. The prevailing design strategy to produceinterconnects for such SoCs relies on mapping the communicationrequirements of real-time tasks (sometimes implemented in hardwareas dedicated IPs) to available network resources at early design stages.This mapping, however, is often performed considering a worst-casescenario and therefore results in the reservation of resources that couldotherwise by dynamically reallocated to other ows. Although adequatefor critical real-time applications, this strategy results in poorsilicon utilization for variable-bit-rate multimedia applications. Thisdocument presents a Worst-Case Latency (WCL) of a network calledRTSNoC that was designed with the aforementioned scenario in mind:few hard real-time control ows and many best-eort multimedia ows.Indeed, a worst-case latency for such best-eort ows can be determinedat design-time, so designers could indeed model the multimediaows as soft real-time (or QoS) ows whose degradation is proportionalto the amount of streams owing across the chip. However, sincethe routing strategy does not use any kind of resource reservation atrun-time, this document will refers to those ows as best-eort. Theproposed NoC architecture is based on the interleaving of its fromdierent ows in the same communication channel between routers, soeach its carries along routing information. Experimental result showedthat the worst-case latency in RTSNoC network was, in average, lowerthan NoC that adopt resources reservation, when those networks areworking over 80% of oered load. Furthermore, it was analytically demonstratedthat the communication ows related to real-time designedconsidering the worst-case latency of the network always will achievethe restrictions related to hard real-time tasks. It means that there isno deadline lost for the execution of those tasks due to the contentionof network resources.

Orientador: Denis José Schiozer Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências Resumo: Este trabalho propõe uma metodologia de ajuste de histórico probabilístico em tempo real a fim de melhorar a previsão do reservatório ao longo do tempo. A metodologia proposta utiliza uma avaliação rigorosa nos modelos sincronizada com a frequência de aquisição de dados históricos. Esta avaliação contínua permite uma rápida identificação de deficiência do modelo e reação para iniciar um processo de recaracterização conforme necessário. Além disso, a metodologia inclui uma técnica de quantificação de incertezas utilizando os dados dinâmicos para reduzir as incertezas do reservatório, e um passo para incluir erros de medição e margens de tolerância para os dados históricos. O fluxo de trabalho da metodologia é composto por nove etapas. O fluxo começa com um conjunto de modelos representativos selecionados através de uma abordagem probabilística, as incertezas do reservatório, e um intervalo de aceitação dos dados históricos. Os modelos são simulados e os resultados comparados com os dados históricos. Os passos seguintes são a redução da incerteza e uma segunda avaliação do modelo para garantir um melhor ajuste de histórico. Depois, os modelos são filtrados para descartar aqueles que estejam fora da faixa de aceitação e, em seguida, usados para fazer previsões do reservatório. O último passo é a verificação de novos dados observados, que é sincronizada com a aquisição de dados. O método também apresenta uma maneira inovadora e eficiente para apoiar o monitoramento do reservatório através de indicadores gráficos da qualidade do ajuste. Um modelo de reservatório sintético foi usado em todo o trabalho a fim de controlar os resultados de todos os métodos que apoiam a metodologia proposta. Além disso, a metodologia foi aplicada no modelo UNISIM-IH, baseado no campo de Namorado, localizado na Bacia de Campos, Brasil. Os estudos de caso realizados mostraram que a metodologia proposta assimila continuamente os dados observados do reservatório, avalia o desempenho do modelo, e mantém um conjunto de modelos de reservatórios calibrados em tempo real Abstract: This work focuses on probabilistic real-time history matching to improve reservoir forecast over time. The proposed methodology uses a rigorous model evaluation, which is synchronized with history data acquisition frequency. A continuous model evaluation allows a quick model deficiency identification and reaction to start a model reparametrization process as needed. In addition, the methodology includes an uncertainty quantification technique, which uses the dynamic data to reduce reservoir uncertainties, and a step to include measurement errors and observed data tolerance margin. The real-time history matching workflow is composed of nine steps. It starts with a set of representative models selected through a probabilistic approach, the uncertainties of the reservoir and an acceptance history data range. The models are run and the results compared with the history data. The following steps are uncertainty reduction and a second model evaluation to guarantee an improved history matching. The models are then filtered to discard any model outside the acceptance range, and then used to make reservoir forecast. In the final step, the workflow searches for new data observed. The methodology also presents a novel and efficient way to support reservoir surveillance through graphical indicators of matching quality. To better control the results of all the methods, which supports the proposed methodology, a synthetic reservoir model was used in the entire work. In addition, the proposed methodology was applied in the UNISIM-I-H model, which is based on the Namorado field, located in the Campos Basin, Brazil. The performed study cases were shown that the proposed history matching procedure assimilates continuously the observed reservoir data, evaluates the model performances through quality indicators and maintains a set of calibrated reservoir models in real-time Doutorado Reservatórios e Gestão Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. Existe um consenso nos diferentes agentes do setor elétrico (geradores, distribuidores, comercializadores, etc.) sobre a necessidade de executar mudanças profundas no atual Sistema Elétrico de Potência (SEP). A visão desse SEP moderno é conhecida como ?Smart Grid? e é definida pelo Electric Power Research Institute (EPRI) como um SEP completamente automático que permite o fluxo bidirecional de eletricidade e informação entre clientes e fornecedores do serviço de energia elétrica. Nesse panorama, a modernização dos sistemas de automação das subestações de energia elétrica é fundamental para a materialização do smart grid. A norma internacional IEC 61850 padroniza o modelo de informação e os serviços de comunicação para sistemas de automação utilizados no SEP, particularmente em subestações, onde a sua implantação tem apresentado vantagens tanto na fase de projeto quanto na fase operação. Através de uma abordagem de sistemas de tempo real, este trabalho estuda o barramento de processos definido pela norma, destacando o tempo de transmissão fim a fim das mensagens como o principal índice de desempenho do sistema de comunicação. O estudo foi dividido em duas etapas: inicialmente foram desenvolvidos modelos de simulação para cada um dos dispositivos que compõem o barramento de processos. Estes modelos foram integrados em uma plataforma de simulação que permite visualizar e estimar o comportamento temporal das mensagens especificadas pela norma supracitada (GOOSE e Sample Values). Na segunda etapa, foi realizado um estudo de mercado com o objetivo de adquirir equipamentos para conformar a infraestrutura básica de um laboratório que viabilize a formação de engenheiros na área de automação de sistemas elétricos. Com a aquisição desses equipamentos e com a ajuda de uma ferramenta de geração de mensagens (desenvolvida também como parte deste trabalho) foi possível estabelecer relações entre os resultados do sistema simulado e o comportamento do sistema real. Abstract : Within the different electric power agents (generators, distributors, suppliers, etc.), there is a general agreement about the need to perform deep changes in the current Electric Power System (EPS). The concept of this modern EPS is termed "Smart Grid" and is defined by the Electric Power Research Institute (EPRI) as a fully automatic EPS that allows bidirectional flow of electricity and information between customers and suppliers of electrical services. In this scenario, the modernization of automation systems used in electrical substations is crucial for the realization of the smart grid. The international standard IEC 61850 standardizes the information model and the communication services for automation systems used in EPS, particularly in substations, where it has shown advantages both in the design phase and in the operational phase. Using a real-time systems approach, this work studies the process bus defined by this standard, highlighting the transmission end-to-end time of the messages as the main performance metric of the communication system. The study was divided in two stages: in the initial stage, simulation models were developed for each of the devices that constitute the process bus. These models were integrated into a simulation platform that allows the user to observe and estimate the temporal behavior of the messages specified by the standard (GOOSE and Sample Values). In the second stage, a market study was carried out in order to acquire equipment for creating the basic infrastructure of a laboratory for the qualification of engineers in the field of electrical systems automation. With the purchase of these devices and with the help of a message generation tool (also developed as part of this work) it was possible to establish relationships between the results of the simulated system and the real system behavior.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. Sistemas de tempo real são sistemas computacionais que respondem a eventos, os quais requerem um tempo limite máximo de resposta. O não cumprimento do tempo limite de resposta faz com que o sistema perca de maneira parcial ou total o seu valor. O patch PREEMPT-RT é o padrão de facto para Linux de tempo real, sendo utilizado tanto em pesquisas quanto na indústria. Apesar disto, são frequentes as discussões sobre as diferenças entre o Linux de tempo real e a teoria de sistemas de tempo real. Dentre os pontos de divergência, estão o método de análise e a métrica utilizada para avaliar o sistema. A principal métrica de análise do Linux de tempo real é a latência de escalonamento, principalmente no PREEMPT-RT. Apesar de eficiente, ao ponto de tornar o Linux capaz de atender requisitos temporais de diversas aplicações, este método é simplista se comparado com a teoria de sistemas de tempo real. Na teoria busca-se analiticamente comprovar que um conjunto de tarefas irá cumprir os seus deadlines, apesar das interferências e bloqueios que estas podem sofrer durante a sua execução. Este trabalho apresenta a relação entre as abstrações utilizadas no método de análise de tempo de resposta com as funções do kernel do Linux, no que diz respeito às funções que afetam temporalmente a execução das tarefas de tempo real. A partir desta relação, uma nova ferramenta de trace é apresentada. Esta ferramenta cria uma nova forma de visualizar a execução das tarefas de tempo real, que permita monitorar os eventos que afetam o comportamento temporal das tarefas, utilizando as abstrações do método de análise de tempo de resposta. A partir da utilização da ferramenta proposta foi possível, para as tarefas com um comportamento típico de tarefas de tempo real na teoria, caracterizar a execução das tarefas de tempo real no Linux e desenvolver um conjunto as equações que determinam qual a origem dos tempos de respostas. Abstract : Real-time systems are computational systems that respond to events which require a maximum response time. A failure in the attempt to satisfy the timing requirements makes system to lose partially or entirely their value. The PREEMPT-RT patch is the de facto standard for real-time Linux, being used for both industry and research. Despite this, there are frequent discussions about the differences between the real-time Linux and theory of real-time systems. Among the points of contention are the method of analysis and the metrics used to evaluate the system. The main metric for the analysis of the real-time Linux is the scheduling latency, mainly in the PREEMPT-RT. Despite efficient, at the point of being able to meet timing requirements of various real time applications on Linux, this method is simplistic if compared with the theory of real-time systems. The real-time theory tries to analytically prove that a set of tasks will meet their deadlines, despite the interference and locks it can suffer during its execution. This work presents the relationship between the abstractions used in the response time analysis and the functions of Linux kernel, with regard to the functions that affects the timing behavior of the real-time tasks. From this relationship, a new tool for trace is presented. This tool creates a new way to trace the real-time tasks, enabling the monitoring of the events that affect the timing behavior of tasks, using the abstractions used in the response time-analysis method. From the use of the proposed tool was possible, for tasks with a typical behavior of real-time tasks, to characterize the execution of real-time tasks on Linux and develop a set equations that determine the origin of the response time.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. Neste trabalho descreve-se a implementação de técnicas de identificação de sistemas e processamento de sinais em um aplicativo computacional desenvolvido para o monitoramento em tempo real de modos de oscilações eletromecânicas em Sistemas de Energia Elétrica (SEE). Essas técnicas empregam apenas medidas de entrada e saída dos sistemas na estimação de suas características modais, independendo da modelagem matemática dos SEE. Duas técnicas baseadas em medidas foram implementadas: o método de Welch e o método de subespaço de estados CCA. O método de Welch fornece uma estimativa do espectro de frequências dos sinais formados pelo conjunto de medidas extraídos do sistema, permitindo a identificação das frequências de oscilação dos modos dominantes. O método de subespaço de estados CCA permite a obtenção de um modelo em espaço de estados, a partir do qual, realizando uma análise modal, pode-se extrair as frequências e taxas de amortecimento dos modos de oscilação. O aplicativo computacional integrado desenvolvido para a aplicação das técnicas de estimação foi escrito em linguagem computacional C#, considerando princípios básicos de modelagem orientada a objetos e padrões de projeto. O projeto e a implementação computacional do aplicativo são descritos no decorrer do trabalho. O aplicativo foi testado no monitoramento de modos eletromecânicos de um sistema-teste e do Sistema Interligado Nacional (SIN) brasileiro, utilizando sincrofasores do sistema de medição fasorial sincronizada MedFasee BT. Os resultados apresentados mostram a efetiva identificação dos modos de oscilação monitorados com a determinação das respectivas frequências e taxas de amortecimento. Abstract : This work describes the implementation of system identication andsignal processing techniques in a computational application developedfor the real-time monitoring of electromechanical modes in power systems.These techniques use only input and output measurements toestimate system's modes, having no need of mathematical modelling.Two of these measurement-based techniques were implemented in thiswork: Welch's method and the subspace method CCA. Welch's methodprovides a spectral estimation, allowing the identication of the dominantmodes frequencies. The subspace method CCA builds a statespacemodel from which one can extract modes' frequencies and dampingratios by applying modal analysis.The integrated computational application developed to apply the estimationtechniques was written with C# language, making use of objectoriented modelling and design patterns basic concepts. The project andthe computational implementation are described in the course of thiswork.The computational application was tested for monitoring electromechanicalmodes of a test-system and of the Brazilian InterconnectedPower System (BIPS) using synchrophasors from the MedFasee BTsynchronized phasor measurement system. Results show the eectiveidentication of the monitored oscillation modes with the determinationof the respective frequencies and damping ratios.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. Este trabalho tem como objetivo apresentar um sistema capaz de medir de forma direta a temperatura e a inclinação dos condutores de uma linha de transmissão e enviar esses dados por uma via sem fio. O sistema é capaz de operar sob a influência dos campos eletromagnéticos radiados por uma linha de transmissão de 230 kV e ainda prover alimentação para os circuitos eletrônicos relacionados de forma autônoma, sem dependência de baterias ou luz solar. Para isso foi desenvolvido um equipamento que é climpado ao redor do condutor de interesse de forma a prover apoio mecânico aos sensores e possibilitar que o mesmo possa obter a energia elétrica para seu funcionamento por meio da indução magnética. No escopo do monitoramento das grandezas envolvidas na operação das linhas de transmissão, esse dispositivo fornece informações necessárias a fim de se otimizar a capacidade de transmissão de uma linha, permitindo que a mesma opere em condições de corrente além das nominais especificadas em projeto, quando as condições climáticas ao longo da linha forem favoráveis. O ponto de vista conservador sob o qual são concebidos projetos de linhas de transmissão estipula valores de ampacidade que em determinadas situações poderiam ser maiores sem colocar em risco os condutores e a segurança da operação. O conhecimento da temperatura e inclinação do cabo em tempo real permite que a corrente possa ser aumentada sem sobreaquecimento dos cabos condutores e consequente aproximação do solo além do permitido. Embora os resultados obtidos com o sistema desenvolvido sejam satisfatórios, é desejável que este sensor trabalhe associado a outros pares ao longo de uma linha a fim de se obter maior amostragem dos pontos medidos visando confiabilidade em seu uso, considerando que variações microclimáticas ao longo da linha podem acarretar em pontos críticos de risco térmico que devem prioritariamente ser levados em consideração durante a operação da linha. O sistema ainda permite a adição de outros sensores de monitoramento meteorológico. Abstract : This work aims to present a system capable of measuring temperature and inclination of the conductors of a power transmission line directly and send this data by wireless. The system is capable of operating under the influence of electromagnetic fields inherent to a transmission line of 230 kV and provides power to the corresponding electronic circuitry autonomously, without the need of batteries or sunlight. For this we developed a device that is clamped around the conductor of interest in order to provide mechanical support to the sensors and allow it to get electricity for its operation by magnetic induction. In the context of monitoring the measurements involved in the operation of the transmission lines, this device provides necessary information in order to optimize the transmission capacity of a line, allowing it to operate over the nominal current condition specified in its design, when climate conditions along the line are favorable. The conservative point of view under which design of transmission lines are made stipulates ampacity values, which in certain situations could be larger without endangering wires and operation safety. The monitoring of temperature and inclination of the cable in real time allows an increase of the electric current without overheating it and the resulting cable to ground clearance reduction beyond safety limits. Although the results obtained with the developed system are satisfactory, it is desirable to work in conjunction with other sensor pairs along a line in order to obtain more measuring points on it, rendering the data more representative for its use, since microclimatic variations along the line can result in critical points of thermal risk that should be taken into consideration during the operation of the line. The system also allows the addition of other sensors for weather monitoring.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012 Sistemas computacionais de tempo real são identificados como aqueles sistemas computacionais submetidos a requisitos de natureza temporal. Nestes sistemas, os resultados devem estar corretos não somente do ponto de vista lógico, mas também devem ser gerados no momento correto. Em tais sistemas, quando existe o compartilhamento de recursos, a sincronização de tarefas no acesso a estes é fundamental para garantir tanto a exclusão mútua, quanto a limitação no tempo de espera (evitando inversões de prioridade descontroladas), visto que isto pode induzir as tarefas a gerarem seus resultados em momentos incorretos (perda de deadlines ou não atendimento de algum requisito temporal). O não atendimento de um requisito temporal pode resultar em consequências catastróficas tanto no sentido econômico quanto em vidas humanas, dependendo do tipo de sistema. Para sincronização em multiprocessadores, alguns protocolos para escalonamento particionado foram propostos, como o Multiprocessor Priority Ceiling Protocol (MPCP), Flexible Multiprocessor Locking Protocol (FMLP) e o Multiprocessor Stack Resource Policy (MSRP). Neste contexto, esta dissertação de mestrado propõe duas variações para o protocolo MPCP, com as devidas análises de escalonabilidade e fatores de bloqueios associados. No entanto, ambas as variações podem ser encaradas também como variações do FMLP, dependendo do ponto de vista, pois abrangem características comuns a ambos os protocolos. Tais variações são o MPCP não preemptivo e MPCP com enfileiramento FIFO. Esta dissertação também apresenta comparações empíricas entre as propostas apresentadas e os protocolos existentes. Como resultados gerais, as propostas apresentadas se mostraram competitivas tanto em escalonabilidade quanto em overhead de implementação. O MPCP com enfileiramento FIFO se posicionou muito bem em sua versão baseada em suspensão. O MPCP não preemptivo, em sua versão baseada em spin obteve resultados muito próximos ao FMLP short. Do ponto de vista prático, as variações propostas facilitam a utilização em sistemas reais, quando comparadas com as propostas originais. Abstract : Real-time computational systems are identified as those systems subjected requirements of temporal nature. In these systems, the results should be correct not only from logical point of view, but also must be generated at the right time. In such systems, when there is resource sharing, tasks synchronization on access to these resources is essential to ensure both mutual exclusion and limitation of the waiting time (avoiding uncontrolled priority inversion), as this may induce the tasks to generate their results at wrong times (miss of deadlines or not meet a time requirement). A failure to meet a time requirement can result in catastrophic consequences both in the economic sense and in human lives, depending on the type of the system. For synchronization in multiprocessors, some protocols have been proposed for partitioned scheduling, as the Multiprocessor Priority Ceiling Protocol (MPCP), Flexible Multiprocessor Locking Protocol (FMLP) and Multiprocessor Stack Resource Policy (MSRP). In this context, this dissertation proposes two changes to the MPCP protocol, with appropriate schedulability analysis and blocking factors associated. However, both variants can also be viewed as variations of FMLP, depending on the point of view, because they cover features common to both protocols. Such variations are the nonpreemptive MPCP and the MPCP with FIFO queuing. This dissertation also presents empirical comparisons between the previously mentioned well-known protocols and the proposed variations. As general results, the proposals have showed to be competitive in both schedulability and implementation overhead. The MPCP with FIFO queuing was positioned very well in the suspension-based version. The nonpreemptive MPCP, in his spin-based version obtained results very close to the FMLP short. From a practical standpoint, the proposed changes facilitate the implementation in real systems, when compared to the original proposals.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas Atualmente, tem se considerado cada vez mais o uso de redes sem fios em sistemas de automação industrial e controle de processos. Sistemas de Controle via Rede são exemplos de aplicações em que busca-se implantar em ambientes industriais. Para estes tipos de aplicações, o suporte à serviços de comunicação tempo real é uma das maiores necessidades. Tradicionalmente, aplicações de tempo real industriais assumem que nenhuma amostra será perdida durante os ciclos de controle. Contudo, alguns estudos realizados nos últimos anos indicam que os efeitos dos descartes de mensagens frente ao desempenho dos sistemas de controle podem ser compensados com emprego de outras técnicas. O padrão IEEE 802.15.4 têm se mostrado uma solução atrativa para uma vasta gama de aplicações no campo das Redes de Sensores sem Fios e mais recentemente no campo da instrumentação sem fios. Sendo assim, esta tese tem por objetivo principal propor abordagens de provimento de Qualidade de Serviço (QoS) em redes IEEE 802.15.4 para aplicações de tempo real que tolerem perdas de deadline. Primeiramente, um mecanismo de priorização de tráfego para dispositivos de tempo real, durante períodos de acesso com contenção (CAP) foi proposto. Este mecanismo, denominado DDBP, oferece de forma descentralizada aos dispositivos que desejam realizar suas transmissões durante o CAP, priorização de acesso ao meio de comunicação de acordo com a distância para falha dos dispositivos. Posteriormente, duas abordagens de escalonamento durante períodos de acesso sem contenção (CFP) foram propostas: abordagem SDBP, a qual oferece garantias de atendimento de deadline às aplicações, através de um teste de escalonabilidade determinístico e uma heurística on-line de priorização de mensagens; e abordagem (m,k)-spin, a qual apresenta uma análise de escalonabilidade baseada no conceito de período de nível de ocupação. As abordagens propostas voltadas para o escalonamento durante o CFP oferecem garantias temporais para as aplicações com restrições de QoS, modeladas de acordo com o modelo de tarefas (m,k)-firm. Dispositivos que não conseguem realizar suas transmissões durante períodos livres de contenção, poderão realizar suas transmissões utilizando a abordagem de priorização de tráfego tempo real desenvolvida para o CAP. In the last few years, the use of wireless networks has been increasingly seen in industrial automation and process control. Network Control Systems are examples of driving applications in industrial environments. For these types of applications, support for real-time communications services is one of the major requirements. In traditional approaches, many of these real-time applications assume no data losses during the control cycle. However some more recent studies indicate that the effect of control messages discards upon the performance of the control systems may be significantly encompassed with the adoption of other techniques. The IEEE 802.15.4 protocol is an attractive solution for a wide range of applications in the field of Wireless Sensors Networks and more recently in the field of wireless instrumentation. Thus, this thesis aims to propose approaches to providing Quality of Service (QoS) in IEEE 802.15.4 for real-time applications that tolerate deadline misses. First, a mechanism for prioritizing traffic for real time devices during Contention Access Periods (CAP) was proposed. This mechanism, called DDBP offers in a decentralized way, priority access in accordance to the distance to device failure. Subsequently, two approaches to scheduling during Contention Free Periods (CFP) were proposed: SDBP approach which provides deadlines guarantees by the adoption of a deterministic scheduling test and an on-line prioritization heuristic; and (m,k)-spin approach, which presents a schedulability analysis based on the busy period concept. The proposed approaches applied to the CFP scheduling provide temporal guarantees for applications with QoS constraints, modelled according to the (m,k)-firm task model. Devices that cannot perform their transmissions during contention free periods, can try to perform their transmissions using the real-time traffic prioritization approach developed for the CAP.

Orientadores: Fernando Antônio Campos Gomide, Rodrigo Almeida Gonçalves Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O processo de distribuição e alocação de vagões vazios nas companhias ferroviárias é dinâmico e envolve mecanismos complexos de planejamento. Formalmente, a distribuição de vagões vazios pode ser formulado como um problema de alocação de recursos cuja solução é uma atribuição vagão-demanda. Do mesmo modo, o processo de alocação de vagões também pode ser formulado como um problema de atribuição vagão-trem. Neste caso, o processo de alocação de vagões se inicia depois que as atribuições vagão-demanda são geradas. O algoritmo de alocação atribui vagões aos trens da programação de trens para que sejam transportados até as demandas a que foram atribuídos. A decisão de distribuição e alocação exige do tomador de decisão uma resposta rápida, visto que, os resultados devem ser rapidamente passados para os pátios, para que as manobras de anexação e desanexação sejam executadas antes da chegada dos trens. Este trabalho propõe um algoritmo para resolver o problema de decisão no planejamento de distribuição e alocação de vagões em tempo real. O algoritmo baseia-se em um modelo de fluxo em redes que considera a grade de trens, as rotas e capacidades dos trens e a operação ferroviária. Neste trabalho também foi construído um algoritmo de distribuição nebuloso para considerar informações estratégicas como: confiabilidade dos clientes, previsibilidade no horizonte de tempo e a incerteza na quantidade de vagões pedida pela demanda. Os modelos clássicos existentes na literatura não tem considerado informações estratégicas na distribuição e alocação de vagões apesar destas informações, sempre serem consideradas quando a distribuição é realizada pelos distribuidores. Resultados experimentais mostram que o algoritmo proposto fornece soluções de distribuição e alocação realistas e eficientes, sob o ponto de vista da qualidade da solução e desempenho computacional. Abstract: The empty car distribution and allocation process of railroads is dynamic and involves complex planning mechanisms. Formally, the empty car distribution problem can be formulated as a resources assignment problem, whose solution is car-demand assignment. Similarly, the empty car assignment problem can also be formulated as car-train assignment problem. In this case, the car assignment process starts after the car-demand attributions are created. The car assignment algorithm assigns cars to trains, in order to move the cars to its final demands. The empty car distribution and assignment problem requires from the decision maker a fast response. Since the results should be quickly propagated to the terminals(yards), in order to perform maneuvers, activities (attach and detach) before trains arrivals. This paper proposes an algorithm to solve a decision problem in the real time car distribution and assignment planning. The algorithm is based in a networks flow model that considers the train scheduling, routes and capacity of trains and railroad operations. This work also includes a fuzzy distribution algorithm to consider information strategic as customer reliability, time horizon predictability and uncertainty in the number of cars required by the demand. The classical models in the literature has not considered strategic information in the distribution and assignment planning, but it is always considered when the distribution planning is made by the distributors. Experimental results has shown that the proposed algorithms provides realistic and efficient solutions under quality of solution and computational performance point of view. Mestrado Engenharia de Computação Mestre em Engenharia Elétrica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pòs-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas Esta dissertação apresenta uma plataforma hardware e software adequada ao desenvolvimento de aplicações de controle tempo real embarcado. Além da plataforma em si, são apresentadas e discutidas as principais etapas de desenvolvimento de um SCTRE, onde são ressaltados os modelos computacionais que representam sub-partes do sistema a ser projetado e as ferramentas utilizadas em todo o processo. O trabalho também faz um levantamento sobre alguns sistemas operacionais de tempo real, protocolos de redes e outras ferramentas que podem auxiliar o desenvolvimento de aplicações de controle embarcado. Nesse sentido, desenvolveu-se um estudo de caso para o controle de seguimento de trajetória aplicado à manobras de estacionamento visando o estudo detalhado de cada etapa apresentada e as principais características das ferramentas escolhidas. O projeto consiste então de um sistema de estacionamento autônomo, onde são realizados o controle de velocidade e direção do veículo projetados e analisados em simulações computacionais. Para a realização de testes do sistema, visando a uma aplicação real, instrumentou-se um veículo protótipo de modo a ser possível observar detalhes construtivos da aplicação e validar os modelos e projetos de controle desenvolvidos. Por fim, foram realizadas filmagens que constatam a operacionalidade do sistema de estacionamento.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. Neste trabalho são apresentadas três estratégias de controle tempo real para sistemas de transporte público por ônibus. O CISPOP (Controle Integrado da Semaforização e Partida do Ônibus do Ponto) é um sistema integrado de controle adaptativo da sinalização de uma interseção isolada e da partida do ônibus do ponto próximo a montante desta interseção. Além do controle da sinalização, função da demanda ou fluxo de veículos na interseção, o modelo utilizado permite a implantação, via controle da sinalização, da prioridade para os ônibus. A contribuição do CISPOP está relacionada com o gerenciamento da partida do ônibus do ponto baseado em dois modos de operação: partida imediata (PI) e partida controlada (PC). Na operação PI, o ônibus parte imediatamente após encerrado o processo de embarque e desembarque. Na operação PC, o ônibus fica retido no ponto para que sua trajetória até a interseção evite uma parada devido à fila de veículos. A escolha entre a operação PI ou PC é baseada no menor custo de operação do sistema de tráfego na interseção. Buscando tratar o problema de um sistema de transporte público em rede viária, apresenta-se o Método de Solução por Aproximação de Modelo (MSAM), que é um sistema de controle de retenção para sistemas BRT (do inglês bus rapid transit). Partindo de um modelo não linear de sistema BRT com uma função de desempenho não convexa, o MSAM apresenta simplificações usando um procedimento de estimativas iniciais para as variáveis do sistema. O modelo resultante, com função custo convexa e restrições lineares, é facilmente resolvido em tempo real. Os desvios resultantes da simplificação do modelo sobre a variável de controle são tratados através de um processo iterativo de novas estimativas e otimização, até a convergência da variável de controle dentro de uma margem pré-estabelecida. Por fim, define-se o Controle Integrado de Prioridade e Retenção (CIPER) para tratar o problema do controle do fluxo de veículos nas interseções entre as vias ou corredores exclusivos de sistemas BRT com vias de tráfego convencional. Este problema é resolvido através da integração de dois níveis de operação: um nível local, referente à temporização semafórica das fases BRT nas interseções, com possibilidade de prioridade para os ônibus, e um nível global, que controla o espaçamento temporal ou headway entre os diversos ônibus via retenção nos pontos. A estratégia de controle de retenção é baseada no MSAM, com a integração feita através da incorporação de restrições adicionais relativas às fases BRT, dadas pelos planos semafóricos das interseções (nível local), no cálculo dos instantes ótimos de partida dos ônibus dos pontos (nível global). O método resultante desta integração permite uma solução eficiente em tempo real para o problema de controle integrado de prioridade e retenção de sistemas BRT. This work presents three methods for real time control of public transport systems. The ICSBDS (Integrated Control of Signal and Bus Departure from Stop) is an integrated system of adaptive signal control for isolated intersections and bus departure control of the stop upstream from the intersection. Beside the signal control, which is a function of the vehicle flow in the intersection, the model allows priority for buses. The main contribution of ICSBDS is related to the management of the bus departure of the stop based on two modes of operation: immediate departure ID and controlled departure CD. In the ID operation the bus departs from the stop immediately after the process of passengers boarding and alighting. In the CD operation, the bus is held up at the stop until the trajectory to the intersection is such that a second stop due the queue of vehicles is avoided. The choice between the ID or CD operation is based on the minimum cost of operation of the traffic in the intersection. In order to tackle the problem of public transport in road networks, the Solution Method by Model Approximation (SMMA) is introduced, which is a holding control strategy for BRT (bus rapid transit). Starting from a nonlinear model of the BRT system with an associated non-convex performance index, SMMA brings simplifications based on initial estimates of certain system variables. The resulting model, with a convex performance function and linear constraints, is readily solved in real time. Deviations resulting from the simplifications are treated via an iterative procedure comprising updates of estimates and optimization until the convergence to an accepted margin. Then, the Priority and Holding Integrated Control (PHIC) is used in the problem of controlling the flow of vehicles on intersections between BRT exclusive lanes and conventional vehicles lanes. This problem is solved by integrating two levels of operation: a local level relative to the intersection signals of the BRT phases with possibility of priority for buses, and a global level which controls the bus holding at stops. The holding control strategy is based on SMMA with the integration done by incorporation of additional restrictions, given by the intersections signal plans (local level), in calculating the optimal bus departure time from stops (global level). The method resulting from this integration allows an efficient solution in real time to the problem of integrated control of priority and retention for BRT systems.

Esta dissertação está inserida no projeto Expert@ - Conhecimento experto em tradução: modelagem do processo tradutório em altos níveis de desempenho (CNPq 479340/2006-4), em desenvolvimento no Laboratório Experimental de Tradução (LETRA), da Faculdade deLetras da Universidade Federal de Minas Gerais. Apresenta um estudo das fases de orientação inicial e revisão final incluindo pausas de orientação em tempo real e de revisão em tempo real (e respectivos apoios externos e internos) dos processos tradutórios de quatro sujeitos pesquisadores expertos em medicina, quando da realização de duas tarefas tradutórias, em condições empírico-experimentais. Dando-se continuidade à descrição do perfil de expertos não-tradutores e à investigação acerca do impacto da variável independente do conhecimento de domínio (SCARDAMALIA; BEREITER, 1991) sobre a realização de tarefas tradutórias, ambas iniciadas por Silva e Pagano (2007), esta pesquisa analisa os dados obtidos por esses autores para lançar luz sobre esse perfil tradutório sob a perspectiva de questões relativas à implicação cognitiva na orientação (MACHADO; ALVES, 2007) e na revisão (BATISTA; ALVES, 2007) desses sujeitos. A coleta de dados, descrita pormenorizadamente em Silva e Pagano (2007), consistiu em: (i) um questionário prospectivo; (ii) duas traduções, por sujeito, de introduções de artigos acadêmicos, da língua portuguesa para a língua inglesa (sendo que, em uma delas, o texto era correlato ao conhecimento de domínio vinculado à sua subárea de atuação dos sujeitos e, na outra, o conhecimento de domínio demandado pelo texto de partida não era congruente com a subárea do conhecimento em que o sujeito atua); e (iii) relatos retrospectivos coletados imediatamente após a realização das tarefas tradutórias. Essas tarefas foram registradas eletronicamente a partir da utilização dos programas Translog© e Camtasia©, havendo também o registro manual por meio de planilhas de observação direta, com base naquelas já aplicadas pelo grupo PACTE (2005). O procedimento para análise adotado nesta pesquisa consistiu na replicação parcial da metodologia de análise das pausas iguais ou superiores a cinco segundos identificadas no arquivo log gerado pelo Translog©, a qual fora introduzida por Machado e Alves (2007), no que toca à orientação inicial e à orientação em tempo real, e por Batista e Alves (2007), com relação à revisão final e à revisãoem tempo real. O processo de tradução dos sujeitos sob escrutínio foi estudado considerandose as seguintes variáveis dependentes, que podem ser correlacionadas com a noção de durabilidade (ALVES; GONÇALVES, 2007): pausas (ALVES, 2005) (número de ocorrências; duração por ocorrência e duração total, juntamente com as médias e os desvios padrões, além dos valores máximos e mínimos) e recursividade (BUCHWEITZ; ALVES, 2006) atrelada a essas pausas (considerando-se o número de ocorrências de recursão para correção ortográfica, para substituição de decisões provisórias imediatamente descartadas e para a alteração de soluções duráveis), além de verificação qualitativa do(s) tipo(s) de apoio interno e/ou externo utilizado(s) para cada ocorrência de pausa. Os resultados desta pesquisa apontam características do perfil estudado que corroboraram dados de Silva e Pagano (2007) em relação a pausas indicativas de orientação, verificando-se impacto da variável conhecimento de domínio em relação ao número de ocorrências e à duração das pausas deorientação. Os resultados também indicam que os expertos não-tradutores apresentaram tendências comparáveis àquelas do perfil dos tradutores profissionais analisados por Machado e Alves (2007) e Batista e Alves (2007) no que diz respeito às fases do processo tradutório e, mais especificamente, à alocação de pausas de orientação e de revisão em tempo real associadas a mecanismos de apoio interno e/ou externo. A pesquisa evidenciou ainda a presença de teclas ou movimentos de recursão (sobretudo indicativas de correções ortográficas durante ou imediatamente após uma solução provisória) atrelados a pausas de orientação (e não de revisão) entre os sujeitos sob escrutínio. Alguns dos achados especialmente o tempo dedicado à fase de orientação inicial, a variedade de apoios internos/externos de orientação em tempo real e o número de pausas na fase de revisão final também apontam, tal qual observado por Silva e Pagano (2007) para a mesma amostra, o perfil diferenciado de um dos sujeitos, em razão de uma tarefa mais durável e de um nível superior de desempenho. This thesis reports on an ongoing project EXPERT@ Expert knowledge in translation: modeling peak performance (CNPq 479340/2006-4), developed at LETRA (Laboratory for Experimentation in Translation), at Faculdade de Letras, UFMG. It approaches the initialorientation and end revision phases, as well as online orientation and online revision pauses (and respective external and internal supports) from data pertaining to two translation tasks carried out under experimental conditions by four medicine expert researchers. Drawing onthe data collected and partially analyzed by Silva and Pagano (2007), this study probes the impact of domain knowledge (SCARDAMALIA; BEREITER, 1991) upon orientation (MACHADO; ALVES, 2007) and revision (BATISTA; ALVES, 2007) in the performance by these expert non-translators for the accomplishment of a translation task. Data collection, as described in detail in Silva & Pagano, consisted of: (i) a semi-structured interview, (ii) two translation tasks of research article introductions from Portuguese into English (one of them from a domain-specific text and the other from an adjacent domain), and (iii) retrospective recall protocols collected right after the completion of each translation task. The tasks were recorded by means of a keylogging software (Translog©) and a screen-logging software (Camtasia©), complemented with observational notes by the researchers conducting the experiment (PACTE, 2005). Data analysis is partly based on the methodology in Machado and Alves (2007) and Batista and Alves (2007), working on pauses equal to or longer than five seconds in Translog© log files. The dependent variables in the study, related to the notionof durability (ALVES; GONÇALVES, 2007), were: pauses (number of occurrences, time duration per occurrence, and total time duration, alongside means and standard-deviation, as well as maximal and minimum values) (ALVES, 2005), recursiveness (BUCHWEITZ;ALVES, 2006) correlated to pauses (number of occurrences due to spell-checking, attempted and discarded solutions, and revision of implemented solutions), and examination of the types of external and/or internal support resorted to for each pause. The results point out expert nontranslators' characteristics that corroborate issues discussed in Silva and Pagano (2007) concerning domain knowledge impact on the number of occurrences and the time duration of online orientation pauses. The results also suggest tendencies among these subjects that are comparable to the subjects investigated in both Machado and Alves (2007) and Batista and Alves (2007), those being related to the phases of the translation process and, more specifically, to the internal and/or external supports correlated to each online orientation and online revision pause. Moreover, for the expert non-translators under scrutiny recursiveness (especially due to spellchecking or prompt substitution of attempted solutions) was proved to correlate to orientation (rather than revision) pauses found in the translation process. Some ofthe findingsparticularly time spent for initial orientation, the variety of internal/external supports related to online orientation pauses, and the number of pauses in the end revision phasesingle out one the subjects in the study, also singled out in Silva and Pagano (2007),suggesting a more durable task and a higher level of expert performance on his part.

Orientador: Marconi Kolm Madrid Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: A solução de modelos dinâmicos de robôs em tempo real é um dos principais desafios da robótica. Este trabalho propõe um multiprocessador de quatro núcleos fortemente acoplados, o SMM-4 (Sistema Multiprocessado Monolítico), consistindo de uma arquitetura de processamento paralelo monolítica sintetizada em FPGA para aplicações em controle de sistemas robóticos. Uma análise quantitativa e qualitativa é realizada em contraste a sistemas uniprocessadores, evidenciando os ganhos obtidos através desta abordagem em FPGA. O SMM-4 foi desenvolvido no Laboratório de Sistemas Modulares Robóticos (LSMR/Unicamp) como uma das alternativas para o cálculo das equações dos modelos de robôs em tempo real Abstract: The solution of robots¿ dynamic models in real-time is one of major challenges of the robotics. This work presents a strongly coupled quad-core multiprocessor ¿ the MMS-4 (Monolithic Multiprocessor System) ¿ consisting of a monolithical parallel processing architecture synthesized on FPGA for applications on robotic control systems. A quantitative and qualitative analysis is performed in contrast with uniprocessor systems for the purpose of evince the benefits obtained choosing this approach in FPGA. The MMS-4 was developed at Robotic Modular Systems Laboratory (LSMR/Unicamp) as an alternative to calculate the equations systems of robots¿ models on real-time Mestrado Automação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Edson Bim Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho visa o estudo de métodos de projeto de controladores mediante o emprego da função de transferência complexa; o controle em baixas velocidades de um motor de indução trifásico orientado no fluxo do rotor, bem como no do estator, é o objetivo a ser alcançado. A formulação do modelo vetorial do motor de indução com emprego da função de transferência complexa e do controle vetorial são apresentados. Para validar a proposta, um controlador de ganho proporcional complexo é realizado. Resultados de simulação e de experimentos são obtidos Abstract: This work aims the study of tunning methods for controllers on vector control using the complex transfer function; low speed control by using the rotor or stator flux orientation on the induction motor is the objetctive. The complex transfer function formulation, its aplication on induction machine model and vector control are presented. To validate the proposal, a proportional complex gains is proposed. Simulation and experimentally results are presented. Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Robson Pederiva Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Um programa de manutenção preditiva deve englobar várias técnicas de monitoramento a condição do motor elétrico. Dentre elas, pode-se citar como clássicas, a análise de corrente elétrica e análise de vibrações. Entretanto, existe um grande número de dificuldades associadas com estas técnicas e, conseqüentemente, com suas aplicações in loco no parque fabril. Isto ocorre devido ao largo espectro de possíveis defeitos, tais como: curto circuito entre espiras, desequilíbrio de fase e falhas de barras rotativas do rotor. Este trabalho propõe a implementação de um transdutor (bobina de fluxo) sensível às ondas eletromagnéticas dentro dos motores de indução trifásicos para a detecção, diagnóstico e monitoramento on-line. Foi obtida uma relação entre as principais falhas de origem elétrica (curto circuito entre espiras, desequilíbrio de fase e barras quebradas) com os sinais de fluxo magnético, sendo estabelecidas as freqüências características de falhas. No trabalho é proposto o uso da lógica fuzzy para o monitoramento online. A condição do motor é descrita através de variáveis lingüísticas. Uma base de regras foi construída para ser usada pelo método de inferência fuzzy. O motor de indução é diagnosticado pela composição do conjunto de regras do método de inferência. Os resultados experimentais comprovaram a eficiência do sensor proposto e da estratégia de detecção, diagnóstico e monitoramento on-line, podendo ser futuramente incluídos em Programas de Manutenção Preditiva Abstract: A predictive maintenance program must include several techniques of monitoring of the electric motor¿s conditions. Among these techniques, probably the two most classic ones are related to electric current and vibration analysis. Unfortunately, in both cases inherent drawbacks make difficult their use in loco on industry plants. As there is a large range of possible fault sources and abnormal machine use conditions (such as inter-turn short circuits, unbalanced voltage supplies and broken rotor bars) the determination of the real machine problem is difficult. This work presents the implementation of a special sensor developed (flux coil sensor) inside three-phase induction motors used as experimental platforms. This sensor is sensitive to electromagnetic waves and they are used for detection, diagnosis, and on-line monitoring of electrical faults. It was established a relation between the main electrical faults (inter-turn short circuits, unbalanced voltage supplies and broken rotor bars) and the signals of magnetic flux, that were identified the characteristic frequencies of these faults. In this work, it is proposed the use of fuzzy logic for the on-line monitoring. The motor operational conditions are described by using fuzzy linguistic variables. A knowledge base, comprising fuzzy rules and databases, was built to support the fuzzy inference process. The conditions of the induction motors used during the test phase are diagnosed using a compositional rule and fuzzy inference procedures. The experimental results shown the efficiency of the flux coil sensor developed and the strategies for detection, diagnosis, and on-line monitoring tasks. The results were undoubtedly impressive and in a near future the system developed can be adapted and used in real predictive maintenance programs in industries Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Aline Carvalho da Costa Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Algoritmos de controle e otimização podem ser empregados separadamente ou podem ser integrados segundo uma estratégia hierárquica de Integração em Tempo Real para resolver problemas de otimização e controle. A abordagem da Integração do Controle e da Otimização em Tempo Real pode ser feita basicamente através de estratégias conhecidas como otimização em uma camada ou otimização em duas camadas. Na estratégia em duas camadas, a camada superior é a da otimização, que tem a função de determinar os set-points ótimos das variáveis para o estado estacionário e os enviar para a camada inferior, responsável pelo controle dinâmico. Na estratégia em uma camada, a otimização e o controle são resolvidos simultaneamente em um mesma função objetivo. Neste trabalho as duas abordagens são consideradas no que se refere ao desenvolvimento das ferramentas para suas implementações. O caso de estudo principal considerado é o reator de lama tubular trifásico, no qual ocorre a reação de hidrogenação de o-cresol formando como produto o 2-metil- ciclohexanol na presença de catalisador à base de níquel (Ni/SO2). O modelo determinístico que representa o reator, bem como o estudo do comportamento dinâmico do reator, mostrando a influência das variáveis de entrada sobre as variáveis de saída, são apresentados. Também é mostrado o estado estacionário não-otimizado do reator em termos da produtividade do produto formado e da conversão do reagente. O presente trabalho também apresenta uma aproximação de modelos Fuzzy Takagi Sugeno para representar o sistema a partir do modelo determinístico do reator ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: Control and optimization algorithms can be used separately or may be altematively integrated arranged in a hierarchical strategy, leading to a Real Time Integration in order to solve on-line optimization and cçmtrol problems. Integration of Control and Optimization in Real Time can be carried out basically through two main strategies, usually named one-Iayer approach and two-layer approach. In the case of two-Iayer approach, the upper level is the optimization one, which determines the optimal set-points of the variables at the steady-state which are then used in the control of the system. In the one-layer approach, the economical optimization problem and the problem of control are solved simultaneously. The main case study employed in this work is a three phase catalytic reactor in which the hydrogenation of o-cresol cresol producing 2-methyl-cyclohexanol occurs. The deterministic model that represents the reactor, as well as the dynamic behavior of the reactor, showing the influence of input variables on output variables, is presented. The non optimized steady-state of the reactor in terms of productivity and reagent conversion is also showed. This reactor is characterized by a high dimensionality and non-linearity mo deI, which is difficult to be optimized by conventional methods, since not always convergence is achieved. This justifies the use of an evolutionary method, based on the Genetic Algorithms, to deal with this process. In this way, in order to optimize the process, the Genetic Algorithm code is coupled with the rigorous model of the reactor. The aim of the optimization through Genetic Algorithms is the searching of the process inputs that maximizes the productivity of 2-methyl-cyclohexanol subject to maximal conversion of o-cresol. The Genetic Algorithms are used in binary and real encoding forms. For both, a study of the Genetic Algorithm input parameters through factorial design is proposed in order to determine the significant parameters that have influence on the performance of GA to optimize the reactor. The variables optimized by Genetic Algorithms are used as possible manipulated variables and as set-points in the control of the reactor with the aim of to maintain the reactor on the optimized steady state. For this, Dynamic Matrix Control is employed. The present work presents an approximation of Takagi-Sugeno Fuzzy models to the deterministic models...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations Doutorado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Carlos Alberto de Castro Junior, Luiz Carlos Pereira da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho apresenta uma nova e rápida metodologia para calcular a margem mínima de estabilidade de tensão de sistemas de potência. O cálculo da margem de estabilidade de tensão (MET) é normalmente requerido no planejamento e operação dos sistemas de potência. Usualmente, a carga é incrementada em uma direção predefinida baseada em históricos ou previsão da demanda (por exemplo, com fator de potência constante, seguido por um incremento proporcional nos MW da geração) até que o ponto de máximo carregamento (PMC) seja obtido. O cálculo da margem mínima METm, permite obter a pior direção de incremento de carga. Além disso, podem se apresentar situações onde incrementos de carga imprevistos em uma barra ou área conduzam a uma margem menor, arriscando a operação do sistema em modo seguro. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia nova e eficiente, do ponto de vista computacional, para obter a METm e a correspondente direção que é equivalente à pior direção de incremento de carga. Esta informação, com a margem que usualmente é calculada, permite que os operadores do sistema tomem medidas preventivas de controle para retornar ou manter o sistema em modo de operação seguro. Adicionalmente, é apresentado um estudo de áreas críticas para identificar as regiões ou barras que mais estão contribuindo a perda de estabilidade de tensão. É possível encontrar a melhor ação de controle, como corte de carga ou compensação reativa Abstract: This work presents a new and fast method for computing the minimum voltage stability margin of electric power systems. The computation of the voltage stability margin (VSM) is often required for the planning and operation of power systems. Usually, loads are increased along a predefined direction, which can be estimated based on historical data or load forecast (e.g. with constant power factor, followed by a proportional MW generation increase) up to the system's maximum loading point is reached. The computation of the minimum VSM (mVSM) allows obtaining the load increase worst scenario. Also, situations may occur where variations from the predefined load increase direction, as for example, an unexpected load increase at some bus or area, may result in smaller VSM, taking the system to an insecure operating state. The aim of this work is to propose a new and fast method to compute the mVSM? and the corresponding load increase direction for which it occurs. This information, along with the usual VSM, allows operators to take measures like preventive control actions to move the system to securer operating points. Also a general study of critical areas is shown in order to identify the weakest region and bus that are contributing to the loss of voltage stability. It is possible to _nd the best control actions, like load curtailment or reactive compensation Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-30Bitstream added on 2014-06-13T20:47:24Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_jms_me_ilha.pdf: 1485185 bytes, checksum: 5ab0628a95f1aed7502862f70ee550ce (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho apresenta três novas estratégias de controle discreto. O enfoque principal do trabalho foi dado ao Controle Discreto com Modos Deslizantes (CDMD) aplicados em sistemas que possuem atraso no processamento do sinal de controle. As novas estratégias de controle objetivam a elaboração de leis de fácil implementação prática e que ao mesmo tempo sejam robustas a incertezas da planta. Uma característica destas novas abordagens para controle discreto com atraso no tempo é a utilização de um Controle com Modos Deslizantes sem a necessidade de predição do sinal de controle. Os métodos de projeto propostos podem ser aplicados no controle de plantas estáveis ou instáveis com atraso no sinal de controle. Uma das estratégias foi elaborada para realizar controle apenas em sistemas discretos que não possuem atraso no sinal de controle, enquanto que as demais são utilizadas para controle em sistemas com atraso. São apresentadas simulações e resultados de implementações práticas, sobre uma planta estável de Controle Automático da Geração (CAG) e sobre um Sistema Pêndulo Invertido, que caracteriza bem uma planta instável. Os resultados comprovam a eficácia dos novos controladores. This work presents three new strategies of discrete-time control. The main focus of the work was given to the Sliding Mode Control (SMC) applied in systems that present delay in the processing of the control sign. The new control strategies provide laws of control of easy practical implementation and that at the same time are robust to uncertainties of the plant. A characteristic of these new approaches, for discrete-time control with delay-time, is the use of a Sliding Mode Control without the need of prediction of the control signal. The proposed design methods can be applied in the control of stable or unstable plants, with delay in the control signal. One of the strategies was elaborated to accomplish control just in discrete-time system without delay-time in the control sign, while the others are used for control in systems with delay-time. Simulations and experimental results are shown on a stable plant of Automatic Generation Control (AGC) and on Inverted Pendulum System, that is an unstable plant. The results prove the controllers' effectiveness.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-03Bitstream added on 2014-06-13T20:27:41Z : No. of bitstreams: 1 morais_ts_me_ilha.pdf: 1779620 bytes, checksum: b9fc2164652299690dfd01e30502deab (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Neste trabalho desenvolveram-se metodologias de diagnóstico de falhas utilizando observadores de estado do tipo Filtro de Kalman, nas quais, as entradas para os observadores são identificadas utilizando as funções ortogonais de Fourier, Legendre e Chebyshev. Um tipo de observador denominado Proporcional-Integral é apresentado para a identificação de entradas desconhecidas. Este observador consegue estimar, sob certas condições, as entradas e ou distúrbios presentes no sistema e essas entradas são utilizadas para a diagnose de falha utilizando um observador do tipo Filtro de Kalman. Também é apresentado o desenvolvimento de uma metodologia de identificação de parâmetros bem como das forças de excitação, através das funções ortogonais, utilizando somente a resposta. Apresentam-se resultados obtidos por meio de simulações computacionais e realizados experimentalmente numa bancada de teste pertencente ao laboratório de vibrações mecânicas do Departamento de Engenharia Mecânica de Ilha Solteira. In this work a methodology for fault diagnosis of mechanical systems was developed by using Kalman Filter state observes, in which the input of the observers are identified by using Fourier, Legendre and Chebyshev orthogonal functions. A proportional-integral observer is presented to the unknown input identification. This observer is able to find the unknown inputs of the system and these inputs are used to fault detection purposes by using a Kalman Filter Observer. The methodology for the identification of system parameters and excitation forces by using only the response of the system, through orthogonal functions. The methodology developed is applied to a mechanical structure containing vibrating tables, in the Mechanical Vibrations Laboratory, at Unesp, Ilha Solteira.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-01-31Bitstream added on 2014-06-13T19:26:47Z : No. of bitstreams: 1 estremote_ma_me_ilha.pdf: 1197186 bytes, checksum: a765f6c60b85ed25acef3625c598c522 (MD5) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Neste trabalho descreve-se um Software de comando para o acionamento de um braço mecânico do robô SCORBOT ER - III. O software desenvolvido tem a capacidade de controlar e monitorar o robô remotamente em tempo real através da Rede Mundial de Computadores (WWW), utilizando bibliotecas de JAVA como: métodos nativos (JNI - JAVA Native Interface), Invocação de Métodos Remotos (RMI - Remote Method Invocation), Conectividade com Banco de Dados JAVA (JDBC - JAVA Database Connecvity) e JMF (JAVA Media Frameworks) com o Protocolo de Tempo Real - RTP (Real Time Protocol). Para controle do robô, o circuito de controle originalmente desenvolvido pelo fabricante, foi reprojetado utilizando-se o ambiente Max+Plus II da Altera e a conexão entre Robô e o PC é feita através de um dispositivo lógico programável tipo FPGA, que recebe os comandos provenientes da Porta Paralela do PC, o monitoramento através de câmeras digitais do tipo WEBCAM conectadas em uma Porta do tipo USB. This work describes the development of a Software for the control of a mechanical arm type SCORBOT ER - III. This software has the capacity to control and to monitor the robot remotely in real time through the World Wide Web (WWW), using libraries of JAVA as: native methods (JNI-JAVA Native Interface), Invocation of Remote Methods (RMI - Remote Method Invocation), Connecvity with database JAVA (JDBC - JAVA Database Connecvity) and JMF (JAVA Media Frameworks) with the Protocol of Real Time - RTP (Real Time Protocol). The robot control circuit was redesigned using the Altera Max+Plus II environment and the connection between the robot and personal computer was made by the Parallel Port and digital cameras of the type WEBCAM, connected USB port.

Orientador: Euripedes Guilherme de Oliveira Nobrega Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Este trabalho apresenta uma bancada didática destinada ao ensino nos cursos de engenharia de aplicações em projetos de controle, processamento digital de sinais e programação em tempo real. Bancadas didáticas são ferramentas indispensáveis ao ensino, considerando que os conceitos vistos apenas em sala de aula são muitas vezes abstratos. A bancada em questão foi desenvolvida partindo de projeto mecânico já existente, tendo sido colocados na estrutura sensores extensométricos para obter a resposta do sistema como deformação e projetado o circuito condicionador do sinal para essa resposta. Para a prirneira fase, envolvendo identificação, controle da estrutura e análise dos resultados, foram projetados dois acionadores para os motores que aplicam o distúrbio e o esforço de controle sobre a planta. Após terem sido satisfeitas as etapas da primeira fase, o próximo passo foi transferir o sistema de controle para uma configuração embarcada utilizando um microcontrolador. Para tanto, algumas adaptações e novos projetos emergiram diante da mudança do ambiente de processamento. A necessidade de adaptar os sinais para a nova placa de aquisição exigiu mudança em alguns circuitos. o acionador de motor para uma saída de controle modulada em largura de pulso foi desenvolvido utilizando componentes discretos. Além disso, é detalhadamente abordada a programação em tempo real do sistema de controle em questão Abstract: This work presents the design of a didactic tesbed intended to teaching control system design, digital processing of signals and real-time programming. Didactic tesbeds are very vaIuabIe tools when applying concepts developed inside the classroom. The testbed developed here is built upon a previous mechanical design. Strain gages were used as measuring devices using a conditioning circuit. FirstIy, system identification, structural control and analysis of the results were proceeded, two motor drives were designed to operate motors performing both disturbance and control inputs. Afterwards, the control system was redesigned to operate using a micracontraller unit in a embedded architeture. Some adaptations on the circuits were needed and are covered here. A DC motor circuit driver using PWM signal was developed using discrete components. Besides, real-time programming of the control system is covered in detail Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Eduardo Coselli Vasco de Toledo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: O objetivo principal deste trabalho foi a avaliação de estratégias de controle clássicas e hierárquicas em tempo real. Utilizou-se como estudo de caso a hidrogenação de o-cresol em reator de lama catalítico trifásico com catalisador sólido para validar as propostas de otimização em tempo real, devido à importância inerente deste tipo de processo, uma vez que reatores catalíticos trifásicos estão presentes em muitos processos das indústrias químicas, petroquímicas e afins, havendo uma preferência crescente em comparação com outros tipos de reatores mais convencionais. Foi investigada neste trabalho a performance de algumas versões do algoritmo de controle avançado DMC (Dynamic Matrix Control) em sua forma quadrática (QDMC - Quadratic Dynamic Matrix Control) e adaptativa (STQDMC - Self Tuning Quadratic Dynamic Matrix Control) sob diferentes estratégias de controle (feedback, feedforward e mista). O processo foi representado através de modelos determinísticos e estatísticos. Foi proposta uma metodologia alternativa para a definição dos parâmetros ótimos do modelo para a faixa de operação válida para este estudo baseada em princípios de análise de superfícies de resposta. Devido à importância de otimização dos processos para o alcance de objetivos operacionais e econômicos, foram também avaliadas estruturas de otimização em duas camadas, utilizando-se para este fim os algoritmos de otimização baseados nos procedimentos de Levenberg-Marquardt e SQP (Sequential Quadratic Programming). Foram propostas estruturas tradicionais de otimização em duas camadas, na qual o otimizador gera os set-points para o controlador, mas, além disso, foi proposta uma estrutura alternativa, na qual o otimizador, além de gerar os set-points para o controlador, envia também os valores ótimos para a variável manipulada, tornando este procedimento, na maioria dos casos, mais rápido e eficiente. Ainda no campo da otimização em tempo real, são apresentadas as bases matemáticas para a implementação de uma estrutura de otimização em uma camada, na qual os problemas de controle e otimização são resolvidos simultaneamente, sendo este procedimento sugerido como sugestão para trabalhos futuros. Os estudos realizados neste trabalho permitiram concluir que a estratégia de otimização em duas camadas apresenta resultados satisfatórios. Além disso, sempre deve-se ter em mente os objetivos de controle e otimização para que se possa ponderar a utilização das estratégias de controle feedback ou feedforward, e até mesmo uma combinação entre as duas Abstract: The principal objective of this work was the evaluation of classic and hierarchical control strategies in real time. It was used as case study the o-cresol hydrogenation in a three-phase slurry reactor with solid catalyst to validate the real time optimization approaches, due to the inherent importance of this process, since these reactors are present in many processes of the chemical and petrochemicals industries, with growing preference in comparison with other types of more conventional reactors. It was investigated the performance of some versions of the advanced control algorithm DMC (Dynamic Matrix Control) in a quadratic (QDMC - Quadratic Dynamic Matrix Control) and adaptive (STQDMC - Self Tuning Quadratic Dynamic Matrix Control) form under different control strategies (feedback, feedforward and mixed). The process was represented through deterministic and statistical models. An alternative methodology was proposed for the definition of the optimal model parameters for the valid operational range based on principles of response surface analysis. It was evaluated two-Iayers structure optimization, using optimization algorithms based on Levenberg-Marquardt and SQP (Sequential Quadratic Programming) procedures. Traditional two-layers optimization approaches were proposed. In this approach the optimizer generates the set-points for the controller. Besides, an alternative approach was proposed where the optimizer, besides generating the set-points for the controller, also sends the optimal values for the manipulated variables, becoming this procedure, in most of the cases, faster and efficient. In relation to real time optimization, the mathematical bases are presented for the one-Iayer optimization approach implementation. Here the control and optimization problems are simultaneously resolved. According to this work, the two-Iayers optimization approach presents suitable results. Besides, it should always be considered the control and optimization objectives, in order to weight the feedback or feedforward control strategies and even a mixed one Doutorado Desenvolvimento de Processos Químicos Doutor em Engenharia Química

Orientador: Carlos Alberto de Castro Junior Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O problema de estabilidade de tensão tem recebido uma atenção crescente dos profissionais que atuam na área de análise e operação de sistemas de potência. O aumento das interligações aliado a operação das redes com altos níveis de carregamento torna mais provável a ocorrência de incidentes que podem levá-las à instabilidade de tensão, culminando com o colapso de tensão e grandes prejuízos à qualidade do fornecimento de energia elétrica. Ações de controle preventivo e/ou corretivo devem ser tomadas para melhorar a segurança de sistemas de potência. Este trabalho de pesquisa aborda a manutenção da segurança de redes com relação à estabilidade de tensão, através do estudo e da implementação de estratégias de controle preventivo, ou seja, que impedem a ocorrência de situações de instabilidade de tensão antes destas efetivamente ocorrerem. Além disso, são propostas filosofias práticas da utilização dos recursos disponíveis para mitigar o colapso de tensão, de maneira que uma margem de segurança com relação à estabilidade de tensão (MSET) apropriada e um perfil de tensão (PT) adequado sejam respeitados. Uma característica importante da metodologia proposta é que o problema de programação não linear a ser resolvido tem pequena dimensão, mesmo para sistemas de grande porte, pois apenas os controles mais eficientes são considerados e o número de restrições é limitado. A inovação consiste em atender uma meta de segurança sem a utilização plena de alguns dos recursos disponíveis, preservando os controles mais sensíveis e os pouco disponíveis para futura utilização em caso de emergências, mesmo após a ocorrência de certas contingências. A valia-se o potencial de utilização do processo proposto no ambiente de operação de redes em tempo real. Objetivou-se desenvolver um algoritmo capaz de identificar ações de controle preventivo apropriadas de forma a serem rapidamente implementadas Abstract: The voltage stability problem has been receiving a growing attention from the professionals in the area of analysis and operation of power systems. The growth in interconnections along with the networks' operation with high loading levels makes the occurrence of incidents that can lead to voltage instability more likely, culminating with the volt age collapse and serious damages to the quality of the electric power supply. Preventive and/or corrective control actions should be taken to improve the power systems' security. This research work deals with the maintenance of network' security with respect to voltage stability, through the study and implementation of preventive control strategies, that prevent the occurrence of volt age instability situations before those effectively take place. Moreover, practical philosophies for using the available resources to mitigate the volt age collapse are proposed, so that an appropriate volt age stability security margin (VSSM) and an appropriate voltage profile (VP) be respected. An important feature of the proposed methodology is that the resulting nonlinear programming to be solved is small, even for large systems, since only the most effective controls are considered and the number of constraints is limited. The innovation consists of meeting a security target without the full use of some of the available resources. The proposed formulation preserves the most sensitive and the least available controls for future use in case of further emergencies, even after the occurrence of certain contingencies. The potential of use of the proposed process is evaluated in the real time operation environment. The objective was to develop an algorithm capable of identifying appropriate preventive control actions that can be quickly implemented. Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Este estudo busca contribuir para a melhoria da circulação de tráfego em redes viárias através do controle ótimo dos semáforos. O critério a ser minimizado é o atraso veicular médio a que estão submetidos os motoristas. Foi desenvolvido um modelo de tráfego baseado em equações dinâmicas que descrevem o comportamento do sistema viário a partir de contagens veiculares. As equações consideram características do acoplamento entre interseções e permitem a análise dos efeitos de diferentes políticas de controle. Com base no modelo, foi desenvolvido um algoritmo de busca em profundidade para realizar o controle em tempo real, em uma configuração de controle preditivo descentralizado com horizonte deslizante. O método de controle fornece, a partir de contagens de fluxo veicular, os tempos de abertura dos semáforos que resultam no melhor desempenho possível para a malha viária. A atualização da ação de controle é feita a cada 4 s para compensar, via realimentação da informação dos detectores veiculares, as possíveis imprecisões na modelagem e a natureza descentralizada do algoritmo. Para fins de avaliação da qualidade da solução do método proposto, foi feita a transcrição do modelo para o formalismo de programação matemática, como um programa linear inteiro misto. A formulação permite o uso de pacotes de otimização para obtenção de soluções ótimas ou próximas do ótimo, servindo como referência para as soluções com a heurística do controle preditivo. Também, foram usados resultados de tempos fixos do programa Transyt para comparações com ambos os métodos anteriores. Resultados de simulação indicam a viabilidade do método proposto, em termos da qualidade da solução frente à solução ótima global, e sua superioridade em relação a planos de tempo fixo. A contribution for the improvement of vehicular traffic flow in road networks via the optimal control of traffic lights is presented in this work. The minimization criterion is the average delay experienced by drivers. A traffic model is developed based on dynamic equations describing the road network behavior from traffic count data. The equations take into account the coupling among intersections and allow for the analysis of control policies. Based on the model, a depth-first searching algorithm is presented. It implements a real-time control policy in a decentralized, predictive control setting with rolling horizon. The control method calculates, from traffic data, timings for the traffic lights that result in the best possible performance for the road network. Control update is done every 4 s to compensate, via feeding back the information from vehicle detectors, for modeling errors and the decentralized nature of the algorithm. To evaluate the quality of the solution from the proposed method, the model is translated as a mixed-integer linear program. The formulation allows the use of optimization packages that provide global optimal (or near optimal) solutions that serve as a reference for the assessment of the quality of the heuristic solution. Moreover, fixed-time setting obtained from the Transyt software are used for comparisons with both methods. Simulation results indicate the viability of the proposed method in terms of the quality of the solution vis-a-vis the global optimal solution and its superiority when compared to fixed-time plans.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Apresenta-se neste trabalho um estudo sobre estimacao de filas emtrafego urbano. Inicialmente, revisa-se alguns conceitos de trafego uteis ao entendimento do problema e apresentase de maneira concisa alguns dos modelos de dinamica de filas existentes juntamente com alguns dos sistemas de controle em tempo real que utilizam estes modelos. A partir deste estudo, e feita uma proposta de modelo de dinamica de filas horizontais que permite descrever o atraso veicular e a posicao do final da fila em uma via dotada de um detector veicular. O modelo proposto testado em duas configuracoes, uma delas com apenas um detector veicular na entrada da via, e outra com dois detectores veiculares, um na entrada e outro na saIda da via. Os resultados mostram a viabilidade do modelo para a segunda configuracao citada.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica Com o alto-falante operando em sistema de alta potência (comum em sistemas de sonorização profissional), o superaquecimento da bobina e o deslocamento excessivo do cone são as principais causas de danos e falhas. Esses problemas estão relacionados à baixa eficiência e limitação do deslocamento do cone, respectivamente. Este trabalho apresenta um procedimento de medida e controle digital da temperatura da bobina e do deslocamento do cone usando um processador de sinal digital (DSP). A temperatura da bobina e o deslocamento do cone são obtidos indiretamente pela variação de resistência da bobina para corrente contínua (CC) e através da medida de aceleração do cone, respectivamente. Essa abordagem leva em consideração (através de medidas) as características reais do alto-falante, como suas inerentes não-linearidades. Assim, pode-se obter o máximo do sistema de sonorização, visto que agora pode-se operar sem a consideração da margem de segurança usual requerida para estes sistemas. With loudspeakers operating in a high power environment (common in system of professional sound equipment), the voice-coil overheating and the excessive cone displacement are the main causes of damages and faults. These drawbacks are related to the low efficiency and cone displacement limitation, respectively. This research work proposes a procedure to measure and control both the voice-coil temperature and cone displacement by using a digital signal processor (DSP). The voice-coil temperature and cone displacement are indirectly obtained from the coil DC resistance variation and the cone acceleration, respectively. This approach takes into account (by measuring) some real characteristics of the loudspeaker, as its inherent nonlinearities. Thus, one can obtain the maximum from the sound system, since it may now work without the usual safety margin required for these systems.

Orientadores: Ana Maria Frattini Fileti, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Reações em batelada são muito utilizadas na indústria de polímeros e química fina, pois conferem grande flexibilidade e vantagens na manufatura de produtos específicos em pequenas e médias escalas. Neste trabalho foi escolhido como caso-estudo o processo de polimerização em batelada do metacrilato de metila (MMA) via radicais livres em solução. Acetato de etila e peróxido de benzoíla são respectivamente, o solvente e o iniciador de reação, utilizados. Fixou-se a proporção volumétrica de mono mero/solvente em 33%, de forma a obter uma condição segura de operação. O PMMA possui uma ampla gama de aplicações nos mais diversos segmentos de mercado, desde simples utensílios domésticos até sofisticadas próteses e equipamentos biomédicos. Para cada aplicação são indicadas diferentes características fisico-químicas do produto, que podem ser mais ou menos rígidas conforme o uso e que dependem fortemente da temperatura em que a reação de polimerização ocorre. O presente trabalho aborda as etapas de desenvolvimento, montagem e configuração do aparato experimental e do sistema de aquisição de dados para controle de temperatura desta reação. Este sistema é baseado em um protocolo de comunicação de chão de fábrica, conhecido como "Fieldbus", suas características, vantagens, desafios e limitações, bem como a aplicação de uma estratégia de controle de temperatura convencional são também abordados. O controlador escolhido foi o proporciona f-integral-derivativo cuidadosamente sintonizado através do estudo das características dinâmicas do processo, para atuar durante toda a reação com um único conjunto de parâmetros característicos. Os resultados obtidos com a utilização deste controlador foram satisfatórios para algumas fases da reação e insatisfatório para outras, fato este decorrente da transitoriedade e não-linearidades típicas deste processo, Variações máximas de 5,4% foram obtidas para a temperatura do meio reacional ao longo das seis horas de reação. Deste modo, garantindo a aplicabilidade do controlador PID para o processo em estudo e provendo um conjunto de dados experimentais para comparação de futuros trabalhos que utilizarão técnicas de controle mais avançadas Abstract: Batch reactors are very important in polymer and fine chemistry industries, since they confer great flexibility and advantages to specific products manufacture, in small and middle scales. In this work, it was chosen as case study the polymethil methacrylate (PMMA} free-radical batch solution polymerization process. Ethyl acetate and benzoyl peroxide are de solvent and the reaction initiator, respectively. In order to attend safety conditions, the monomer/solvent volumetric ratio was maintened in 33%. PMMA presents a wide diversity of applications in market segments, such as domestic utilities, sophisticated prosthesis and biomedical tools.For each application, different physical-chemical characteristics of the product are required, which can be more or less rigid according to the use. The present work presents the development, assembly and configuration of the experimental apparatus and the data acquisition system, applyed to control the reaction temperature. This system is based on a communication protocol, known as Fieldbus. Characteristics, advantages, challenges and limitations of Fieldbus system is presented. Them implementation of a conventional temperature control strategy is also described. The fixed parameters proportional-integral-derivative contrôler was chosen and carefully adjusted through the process reaction curve. Closed-loop results show that the control performance is modifyed durring the different stages of the reaction. The present work also provides experimental data sets for comparison in future works where more advanced techniques of control may be implemented Mestrado Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho Tese aguardando autorização para liberação do texto completo no Repositório da Produção Científica e Intelectual da UNICAMP Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Não informado Abstract: Not informed Doutorado

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica No mundo atual, sistemas embutidos estão em toda a parte. Eles estão nos carros, indústrias, bens de consumo, equipamentos médicos e a cada dia conquistam mais espaço. Com o desenvolvimento da tecnologia e motivados por um mercado consumidor cada vez mais exigente, os dispositivos outrora simples tornaram-se cada vez mais complexos. Para auxiliar no desenvolvimento de uma classe de dispositivos embutidos que necessita armazenar informações, propõe-se a criação de um sistema de arquivos voltado para esse tipo de aplicação. Em sua implementação, ele faz uso de algoritmos e estruturas de dados que o tornam propício a ser utilizado em sistemas com requisitos de tempo real e em dispositivos com restrições de memória. Além disso, permite o uso de uma interface visual que age como um front-end, simplificando a tarefa de criação de sistemas de arquivos. Como principais benefícios dessa ferramenta de software, temos a redução no tempo de desenvolvimento de um projeto, no seu custo final e no tempo que um produto leva até chegar ao mercado.

Orientador : Edson Bim Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. O presente trabalho aborda a obtenção das partes relevantes da rede, supostas de conterem anomalias, proporcionando condições topológicas favoráveis à detecção e identificação dos erros de topologia. O método proposto baseia-se na utilização dos resultados obtidos por um índice de correlação para os elementos mal configurados da rede, detectando as zonas de anomalia do sistema. Em seguida um algoritmo baseado em teoria de grafos é utilizado para determinar a parte relevante da rede a ser detalhada até o nível de subestação. A detecção dos erros de topologia consiste na verificação dos valores dos multiplicadores de Lagrange normalizados referentes às informações dos status dos disjuntores. Os valores destas variáveis que ultrapassarem um limiar preestabelecido indicarão a presença do erro de topologia e também os elementos suspeitos de estarem erroneamente configurados. O procedimento para a identificação dos erros será efetuado sobre estes elementos suspeitos, aplicando testes de hipóteses e estatística Bayesiana. Como resultado, os testes de hipóteses apresentarão as probabilidades condicionais de cada possível combinação de status de disjuntores. A configuração correta dos elementos suspeitos, ou seja, a que recebe maior respaldo do plano de medição, será aquela que obtiver o maior valor de probabilidade condicional a posteriori.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Neste trabalho é proposta a detecção e identificação de erros de topologia em Sistemas de Potência a partir de um estimador de estados ortogonal baseado em rotações de Givens sem raízes quadradas. A detecção de erros de topologia consiste em se verificar os resíduos normalizados associados às informações de status dos elementos de impedância nula. Na identificação, apenas os elementos suspeitos modificam suas condições de operação, formando o conjunto de hipóteses alternativas. O teste de hipóteses e o teorema de Bayes são utilizados para verificar qual das hipóteses recebe maior respaldo do conjunto de medidas e restrições do sistema.

Orientador: Marconi Kolm Madrid Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Esta tese, propõe uma técnica que emprega algoritmos genéticos e teoria de conjuntos nebulosos integrados, visando o desenvolvimento automático de controladores de alta performance para servomecanismos tipo elo-acionado, ou módulo de junta robótica. Nesta abordagem, a teoria de conjuntos nebuloso é utilizada no desenvolvimento de controladores não lineares com estrutura flexível e grande quantidade de graus de liberdade. Devido às características apresentadas, estes controladores possuem potencial para resolver uma enorme variedade de problemas, inclusive problemas nos quais os métodos convencionais não são aplicáveis. Os algoritmos genéticos são métodos de busca inspirados no processo evolutivo natural que apresentam-se como uma alternativa eficiente para o ajuste automático de controladores não lineares. O algoritmo genético proposto neste trabalho é utilizado para o ajuste paramétrico de controladores nebulosos e controladores clássicos tipo PID. Os resultados experimentais mostraram que tal técnica é muito eficiente para o controle de juntas robóticas e para uma infinidade de outros sistemas de engenharia que possuam dinâmica semelhante, podendo-se assegurar sua aplicação prática com êxito, conseguindo-se uma excelente relação de custo/benefício Abstract: This thesis proposes a technique that uses genetic algorithms and fuzzy sets theory in a integrated way, seeking the automatic development of high performance controller for servomechanisrns like driven-links, or robotic joints modules. The fuzzy sets theory is used for developing nonlinear controllers with flexible structure and great amount of degrees of freedom. Due to the presented characteristics, these controllers possess potential to solve an enormous variety of problems, including problems which the conventional methods are not suitable. Genetic algorithms are search methods inspired by natural evolutionary process that come as an efficient alternative for automatic tuning of nonlinear controllers. The genetic algorithm proposed here is used for the parametric adjustment of fuzzy controllers and classic proportional + integral + derivative controllers. The experimental results showed that such technique is very efficient for the control of robotic joints and for an infinity of other engineering systems that possess similar dynamics. It can be assured its practical application with success and an excellent cost benefit relation Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica