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[en] A METHODOLOGY TO ESTABILISH THE METROLOGICAL RELIABILITY OF INERTIAL SYSTEMS WHEN SUBMITTED TO A DINAMIC PROFILE APPLIED / [pt] METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DA CONFIABILIDADE METROLÓGICA DE SISTEMAS INERCIAIS SOB UM PERFIL DINÂMICO APLICADOPEDRO CUNHA CAMPOS ROQUETTE 23 December 2005 (has links)
[pt] O desempenho de sistemas inerciais de navegação ou de
indicação de rumo
e atitude é fortemente ligado à qualidade metrológica dos
sensores inerciais,
acelerômetros e giroscópios, que compõem esses sistemas. É
proposta uma
metodologia para calibração e cálculo de incertezas de
acelerômetros pendulares
servo controlados do tipo Q-flex e de giroscópios de dois
graus de liberdade do
tipo sintonizado seco ou DTG. É proposta uma metodologia
para calcular o
envelope de incerteza dos parâmetros de navegação e
estabilização fornecidos por
um sistema inercial ao longo de um perfil dinâmico
previamente estabelecido.
Estes estudos servirão de base para emissão de laudos de
calibração de
acelerômetros e giroscópios pelo Laboratório de Sensores
Inerciais do Instituto de
Pesquisas da Marinha, assim como orientação em projetos de
sensores inerciais a
serem fabricados no Brasil e análise de desempenho de
sistemas a partir de um
perfil dinâmico típico. / [en] The performance of navigation and attitude or heading
indication of inertial
systems is directly influenced by the metrological quality
of the accelerometers
and gyroscopes used for supplying information to the servo
controlled systems.
This thesis presents a methodology for estimating the
metrological confidence
level of servo controlled pendular accelerometer and dry
tuned gyroscope
parameters. This thesis also presents a methodology for
calculating the uncertainty
envelope of inertial system parameters as a function of
time when submitted to a
dynamic profile. Based on these studies the Navy Research
Institute Inertial
Laboratory will be able to provide detailed test report on
the inertial systems. The
methodologies that were developed in this thesis will help
design people to
achieve a better performance when a typical dynamic
profile is applied to an
inertial system.
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[en] ANALYSIS OF THE ECONOMIC IMPACT OF THE OFFSHORE DEVELOPMENT / [pt] AVALIAÇÃO DO IMPACTO ECONÔMICO DO DESENVOLVIMENTO DA PRODUÇÃO OFFSHOREROGERIO JOSE RAMOS DE OLIVEIRA MAGALHAES 28 September 2007 (has links)
[pt] Alguns projetos típicos de explotação de petróleo em águas
profundas no
Brasil exigem que se adotem alternativas de menor custo de
desenvolvimento para
que possam ser viabilizados. Nesses casos, deve-se também
buscar reduzir o
tempo para o desenvolvimento da produção, incluindo a
perfuração de poços, o
sistema de coleta submarino e a instalação das unidades de
produção. Além disso,
esses projetos podem ser significativamente afetados pelo
regime fiscal vigente. É
importante salientar que projetos de desenvolvimento
offshore exercem um forte
impacto sócio-econômico no país, não só pela geração de
receita fiscal oriunda da
produção petrolífera como também pela geração de emprego e
renda no
suprimento de bens e serviços para o desenvolvimento da
produção. O presente
trabalho tem por objetivo analisar uma nova proposta de um
algoritmo de previsão
de produção e da viabilidade econômica dos campos offshore
baseado no regime
fiscal vigente. / [en] Some typical deep water offshore reservoirs in Brazil
requires the use some
less expensive alternatives in order to make them
economically attractive. In these
cases we also need to reduce the development time
including the perforation of
the fields, the under water collecting system and the
installation of the production
units. These projects can also very affected according
with the standing tax
structure. It is also important to enforce that that
offshore projects has a large
impact on the social-economics of the country, not only
for the generation of
revenue form the tax income but also because of the job
generation and for the
needs of goods and services from the surrounding region.
The present work has
the objective to analyze a new numerical production
algorithmic for offshore
fields and also economic viability of the offshore fields
based on the current tax
structure.
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[en] GRAVEL-PACK PUMP IN HORIZONTAL WELLS EQUIPPED WITH UNEVENLY HOLE PATTERN SCREENS / [pt] BOMBEIO DE GRAVEL-PACK EM POÇOS HORIZONTAIS EQUIPADOS COM TELAS DE FURAÇÃO NÃO-UNIFORMEJOÃO VICENTE MARTINS DE MAGALHÃES 02 June 2008 (has links)
[pt] Na exploração e produção de petróleo em águas profundas e
ultraprofundas, um dos problemas mais freqüentes é a
contenção da fragmentação do reservatório durante a
produção do óleo, quando o mesmo é proveniente de arenitos
inconsolidados, facilmente encontrados na Bacia de Campos e
demais fronteiras Offshore ao longo da costa Brasileira. O
ingresso do material particulado do reservatório na coluna
produtora irá criar problemas de erosão e deposição nas
tubulações e demais equipamentos de superfície. Para evitar
estes problemas, atualmente está sendo empregada de forma
intensiva a técnica de contenção de areia chamada de Gravel
Packing em poço aberto (OHGP - Open Hole Gravel Packing).
Dadas as condições críticas encontradas quando se perfura
em águas profundas e ultra-profundas, tais como baixo
gradiente de fratura das formações, aliado à necessidade de
se perfurar poços com trechos horizontais cada vez mais
extensos, é imperativo que se faça o deslocamento do Gravel-
pack com precisão operacional suficiente para garantir o
sucesso da tarefa. Como a tecnologia para a perfuração e
completação de poços horizontais extensos (trechos acima
de 600m) foi desenvolvida a poucos anos atrás, somente
recentemente, foi notado que tais trechos horizontais
acarretam em um problema para o escoamento, ou seja, nestes
poços não se tem um perfil homogêneo de produção, levando a
uma drenagem não uniforme do reservatório e a uma baixa
eficiência de recuperação. Isto sem contar a chegada
antecipada da água injetada e a formação de cones de água e
gás. Portanto, dispositivos para a equalização do
escoamento da produção estão sendo desenvolvidos, através
de projetos de pesquisa em diversos lugares. Telas de
Gravel-pack dotadas de uma furação não-uniforme no seu tubo
base consiste em uma destas novas tecnologias. O foco desta
dissertação será apresentar o desenvolvimento do modelo
matemático aplicado para o cálculo da vazão nos furos e
para a checagem da melhor disposição dos mesmos, nos tubos
base das telas de Gravel-pack. Tal furação deverá ter a
capacidade de uniformizar o fluxo do óleo produzido
ao longo do trecho de poço aberto horizontal, provendo uma
melhor drenagem do reservatório, garantindo o deslocamento
do Gravel-pack sem que a sobrepressão gerada, durante a
operação, devido a baixa concentração de furos do tubo base
(junto ao calcanhar do poço), frature a formação produtora
e, ao mesmo tempo, garantindo o deslocamento através de
ondas alfa e beta sem que, a concentração excessiva de furos
(junto ao dedão do poço), leve ao embuchamento prematuro. Os
resultados obtidos são validados através de um trabalho
experimental de simulações físicas em escala próxima à real. / [en] One of the most common problems in deep and ultradeep water
explorations are the sand control during production time,
even in unconsolidated sandstones reservoirs, easily found
in Campos Basin and others Offshore frontiers along the
Brazilian coast. The reservoir particles entrance in the
production pipe may create erosion inside the column and
deposition problems in the surface and subsurface
equipments. In order to avoid all of these problems Open
Hole Gravel-Packing (OHGP) is the most applied sand control
technique in such scenarios. Due to the critical
conditions found in deep and ultradeep waters such as low
fracture gradient, ally long horizontal section
requirements, is imperative that the Gravel-Packing
operation be done with accuracy. Since the long horizontal
wells technology it was developed few years ago, only
recently has been noted that such wells brings other flow
problem, that is: the wells delivery a non-uniform
production profile, that leads to a non-uniform reservoir
drainage as well as a low recovery efficiency. This
phenomenon is also related to the early breakthrough of
water and to water and gas conning problems. Therefore,
flow equalization devices are being developed, through
research projects, for several teams. Gravel-Pack screens
with an unevenly holes pattern perforated in the base-pipe
consist in one of these new solutions. The main focus of
this work consist in present the mathematical model
development applied to the flow rate calculus in the
holes and the checking of the best hole pattern in the base-
pipe. Such pattern should have the capacity to promote the
production profile equality, providing the best reservoir
drainage, guaranteeing the total Gravel-Package without the
overpressure created, during the operation, due to the few
concentration of base-pipe holes (close to the heel), may
cause the formation fracture and, at same time,
guaranteeing the displacement through alfa/beta waves
without, the excessive holes concentration (close to the
toe), lead to premature screen-out. The computational
results obtained are validated through an experimental work
by physical simulations.
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[en] RIGID GROUND VEHICLES MODELS FOR COLLISIONS ANALYSIS AND SIMULATION AND ACCIDENTS RECONSTRUCTION / [pt] MODELOS DE VEÍCULOS RÍGIDOS PARA ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE COLISÕES E RECONSTITUIÇÃO DE ACIDENTESDIOGO SOARES ABDULMASSIH 29 June 2004 (has links)
[pt] Apresentam-se nesta dissertação os principais modelos para
análise e simulação de colisões e reconstituição de
acidentes, desenvolvidos especialmente para reproduzir a
dinâmica de uma colisão de forma adequada. Esse tipo de
tratamento está se tornando uma indispensável ferramenta de
auxílio nas perícias judiciais e para uma melhor
interpretação de problemas de colisão em geral. Os
programas desenvolvidos em MATLAB são baseados na
implementação das equações relacionadas à interação entre
os veículos, supostos rígidos, que ocorre durante uma
colisão e são aplicáveis aos casos de colisões centrais e
oblíquas, gerando resultados válidos e compatíveis aqueles
obtidos através da teoria de conservação da quantidade de
movimento, e com as medições realizadas após os acidentes. / [en] It is shown in this dissertation the main models for
collisions analysis and simulation and accidents
reconstruction, developed specially to reproduce the
collision dynamics by an appropriated approach. This
approach are becoming an indispensable tool of help for a
better interpretation of collision and forensic problems.
The MATLAB programs developed are based on implementation of
equations related to rigid vehicles interaction in a
collision, and are applicable for the central and oblique
collisions, supplying valid and compatible results to those
obtained by momentum conservation theory, and accidents
experimental data.
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[pt] DESENVOLVIMENTO E CONTROLE DE UM ACOPLADOR ELÁSTICO BASEADO EM ELASTÔMEROS PARA SEA / [en] DESIGN AND CONTROL OF AN ELASTOMER-BASED ELASTIC COUPLING FOR SEAFELIPE REBELO LOPES 02 October 2023 (has links)
[pt] Questões de segurança têm sido fatores cruciais para que robôs se tornem
aptos a trabalhar em colaboração com seres humanos. Esse esforço envolve
um controle de força mais refinado e uma certa flexibilidade nas juntas para
que a adaptação dos robôs ao ambiente real e às atividades comuns dos seres
humanos seja efetiva. Uma das tecnologias com esse objetivo é o Atuador
Elástico em Série (SEA - Series Elastic Actuator), que apresenta um bom
desempenho para controle de força, tolerância a impactos causados por agentes
externos, baixa impedância, e a redução de vibrações mecânicas. Em um SEA,
um elemento elástico passivo é adicionado entre o motor e o elo acionado,
a fim de gerar flexibilidade. Este elemento pode ser uma mola, ou outro
elemento deformável com flexibilidade caracterizada por sua geometria e pela
elasticidade do material utilizado. Esta tese propõe um Atuador Elástico em
Série Baseado em Elastômero (eSEA), cuja flexibilidade é obtida a partir de
um elastômero depositado entre dois elementos metálicos: um interno acoplado
ao atuador, e o outro externo acoplado ao elo. O eSEA foi projetado e avaliado
por software de CAD e Elementos Finitos, com o intuito de obter a flexibilidade
desejada para a aplicação. Foram produzidas duas versões do eSEA, com
duas durezas diferentes: 10 e 55 Shore A. Testes estáticos com células de
carga foram executados para caracterizar a rigidez dos eSEA. Os eSEA foram
instalados em manipuladores robóticos especialmente desenvolvidos para essa
tese. Experimentos compararam o desempenho das técnicas de controle com
e sem a influência dos eSEA, mostrando que o uso dos eSEA diminuiu os
erros de posicionamento do manipulador e possibilitou o controle de força sem
a necessidade de sensores específicos. A fim de criar um modelo para que a
estimativa do torque seja mais precisa a partir do eSEA, foram realizadas
técnicas de identificação para estimar uma função de transferência que melhor
representa o alongamento da borracha. E combinados com modelos NARX e
NARMAX do erro de estimativa, gerou-se um modelo híbrido para o elemento
elástico no qual soma-se a função de transferência com o erro modelado. / [en] Safety issues have been crucial factors for robots to become able to work
in collaboration with humans. This effort involves more refined force control
and a certain flexibility at the joints, for the robots to better adapt to real
environments and common human tasks. A technology with this objective is
the Series Elastic Actuator (SEA), which presents good performance for force
control, tolerance to impacts caused by external agents, low impedance, and
dampening of mechanical vibrations. In an SEA, a passive elastic element is
added between the motor and the driven link, in order to generate a desired
flexibility. This element can be a spring, or else another deformable element
with flexibility characterized by its geometry and material elasticity. This thesis
proposes an Elastomer-Based Series Elastic Actuator (eSEA), whose flexibility
is obtained from an elastomer deposited between two metallic elements: an
internal element attached to the actuator, and an external element attached to
the link. The eSEA was designed and evaluated by CAD and Finite Element
software, in order to obtain the desired flexibility for the application. Two
versions of the eSEA were produced, with two different hardnesses: 10 and
55 Shore A. Static tests with load cells were then executed to characterize
the stiffness of the eSEA. The eSEA elements were installed on robotic
manipulators especially developed for this thesis. Experiments compared the
performance of control techniques with and without the influence of eSEA,
showing that the use of the eSEA reduced manipulator positioning errors
and enabled force control without the need for specific sensors. In order to
create a model for more accurate torque estimation from eSEA, identification
techniques were performed to estimate a transfer function that best represents
the rubber elongation. And combined with NARX and NARMAX models of
the estimation error, a hybrid model was generated for the elastic element in
which the transfer function is added together with the modeled error.
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[en] ENSEMBLE GREY AND BLACK-BOX SYSTEM IDENTIFICATION FOR FRICTION MODELS / [pt] IDENTIFICAÇÃO DE SISTEMA CONJUNTO CAIXA-CINZA E CAIXA- PRETA PARA MODELOS DE ATRITOWALISSON CHAVES FERREIRA PINTO 11 June 2021 (has links)
[pt] A abstração matemática de um processo físico é essencial em problemas de engenharia, pois muitas vezes pode ser impraticável ou impossível realizar experimentos no sistema real. Além disso, modelos matemáticos são mais flexíveis que protótipos físicos, permitindo um rápido refinamento dos projetos
do sistema para otimizar várias medidas de desempenho. As aplicações dos modelos podem ser divididas em quatro partes, a saber: projeto, estimativa, controle e monitoramento. Algumas aplicações específicas são i) simulações, ii) soft sensors, iii) avaliação de desempenho, iv) controle estatístico de qualidade
e v) detecção e diagnóstico de falhas. Este trabalho visa então: i) desenvolver diferentes classes de modelos capazes de simular com precisão a variável de saída de um sistema, ii) avaliar a eficiência dos algoritmos de otimização utilizados na tarefa de estimação de parâmetros, iii) avaliar qual modelo
de atrito é o mais adequado para descrever esse fenômeno em um sistema de posicionamento. Os resultados mostraram que o atrito no sistema de posicionamento apresenta comportamento não linear e assimétrico, já que alguns termos dos modelos de atrito relacionados às velocidades positiva e
negativa são significativamente diferentes um do outro. O resultado final do processo de otimização que usou um algoritmo de busca local foi altamente dependente das condições iniciais e do número de parâmetros estimados, o que elevou o erro de simulação. Entretanto, melhores estimativas da variável
de saída foram alcançadas quando essa abordagem foi combinada com outros modelos de diferentes classes. Através dessa última abordagem o erro relativo foi reduzido em mais de 20 porcento. As simulações realizadas com os parâmetros estimados pelos algoritmos evolucionários foram mais acuradas, eles foram capazes de reduzir o erro relativo em quase 30 porcento quando comparados com o
algoritmo de busca local. Considerando o segundo estudo de caso, o otimizador baseado em árvores de decisão se mostrou igualmente eficaz se comparado aos algoritmos evolucionários. O erro relativo das simulações usando os parâmetros estimados por esses algoritmos foi inferior a 8 porcento. Além disso, a forma do atrito reconstruído na segunda junta do manipulador robótico através dos parâmetros estimados pelos algoritmos está de acordo com o esperado. / [en] The mathematical abstraction of a physical process is essential in engineering problems, as it can often be impractical or impossible to perform experiments on the real system. Besides, mathematical models are more flexible than physical prototypes, allowing for quick refinement of system designs to optimize various performance measures. The applications of the models can be divided into four parts, namely: design, estimation, control and monitoring. Some specific applications are i) simulations, ii) soft sensors, iii) performance evaluation, iv) statistical quality control and, v) fault detection and diagnosis. This work aims to: i) develop different classes of models capable of accurately simulating the output variable of a system, ii) evaluate the efficiency of optimization algorithms used in the parameter estimation task, iii) assess which friction model is the most appropriate to describe this phenomenon in a positioning system. The results showed that the friction in the positioning system presents a nonlinear and asymmetric behavior since some terms of the friction models related to the positive and negative velocities are significantly different from each other. The final result of the optimization process that used a local search algorithm was highly dependent on the initial conditions and the number of estimated parameters, which increased the simulation error. However, better estimates of the output variable were achieved when this approach
was combined with other models of different classes. Through this last approach, the relative error was reduced by more than 20 percent. The simulations performed with the parameters estimated by the evolutionary algorithms were more accurate, they were able to reduce the relative error by almost 30 percent when compared with the local search algorithm. Considering the second case study,
the decision tree-based optimizer proved to be equally effective compared to evolutionary algorithms. The relative error of the simulations using the parameters estimated by these algorithms was less than 8 percent. Besides, the shape of the friction reconstructed in the second joint of the robotic manipulator through the parameters estimated by the algorithms is in accordance with the expected.
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