O uso de técnicas de Controle Preditivo a um problema de guiamento, baseado no modelo representativo de uma aeronave não tripulada (míssil) em condição real de aplicação e o comparativo do desempenho da técnica clássica de guiamento, Navegação Proporcional, são apresentados neste trabalho. O controlador preditivo empregado determina a sequência de sinais de saída futuros para se alcançar a referência de acordo com os horizontes de controle e predição estabelecidos, substituindo assim as leis de guiamento utilizadas para interceptação que fornecem os comandos para a pilotagem da aeronave. O controlador é implementado no espaço de estados utilizando o modelo linearizado e discretizado da planta, tratando-se de um caso SIMO. O controle dos movimentos do míssil está relacionado ao posicionamento do alvo, que é a referência utilizada pelo controlador. Os parâmetros do controlador preditivo são obtidos empiricamente a partir da análise da influência de cada variável no processo de interceptação. A referência para todo o horizonte de predição é determinada através da obtenção da posição futura do alvo proporcionada pelo uso de algoritmos baseados em filtro de Kalman. A partir das condições reais de operação, ou seja, considerando a existência de ruídos nas medições, o posicionamento atual do alvo é empregado para a determinação de sua localização e velocidade no instante seguinte. O vetor de ganho e as matrizes de covariâncias são calculadas em tempo real, permitindo adaptação do filtro à mudanças no ambiente, tais como variações no erro de medida dos sensores, dependentes da distância do alvo ao sensor. Para os testes realizados, assumiu-se que o movimento do míssil ocorre no plano e é de curta duração. Para fins de validação são realizadas simulações contemplando diferentes cenários. O sistema é avaliado no que diz respeito à capacidade de rejeição a incertezas nas medidas de localização do alvo e robustez para o rastreamento de alvos com movimentos distintos: fixo, velocidade constante e manobrável. Interfaces gráficas são geradas, em ambiente Matlab e, ilustram o resultado obtido em cada um dos cenários considerados.

O presente trabalho tem como objetivo apresentar um sistema de automação, controle, aquisição e identificação do modelo laboratorial de uma turbina a gás. Referido sistema de controle foi montado utilizando-se de componentes disponíveis no mercado tais como sensores, atuadores, controladores, softwares, etc. Merece destaque o desenvolvimento de software que instalado no CLP (Controlador Lógico Programável) controla, entre outras funções, a ação de válvulas proporcionais de controle de vazão garantindo as condições necessárias para o correto funcionamento da turbina. Agregado ao sistema funcional, um sistema laboratorial de aquisição e processamento de dados baseado em Labview foi implementado para a identificação dinâmica da máquina, com a finalidade de se obter a função de transferência do sistema que possibilitasse, a posteriori, a simulação e a otimização de estratégias de controle avançadas. A turbina a gás, não convencional e composta de turbo-compressores automotivos, turbina aeronáutica de jatos militares, etc., tinha potência estimada de 50kW e encontrava-se em desenvolvimento experimental por uma equipe de pesquisa sediada nas dependências do CTA-ITA.

Este trabalho tem como objetivo o estudo de tratamentos para pacientes soropositivos com doses de medicamentos obtidas através da aplicação da teoria de controle ótimo. O problema de controle ótimo consiste em obter as menores doses possíveis de medicamentos que produzam efeitos terapêuticos adequados sob condições de incertezas em valores de algumas variáveis do modelo que descreve o comportamento da AIDS nos seres humanos. Estas variáveis foram determinadas mediante uma análise de sensibilidade de modo que quando estes parâmetros apresentam alguma variação, o quadro clínico final do paciente apresenta uma alteração considerável. Empregando-se a técnica de verificar o pior caso do paciente e posteriormente aplicar doses ótimas de medicamentos para esse estado clínico, obtém-se os valores de doses de medicamentos que minimizam uma função de custo que reflete um compromisso entre os efeitos colaterais e os terapêuticos, para o pior caso de incertezas paramétricas. Os resultados foram comparados àqueles obtidos pelo esquema clássico de tratamento com doses constantes de medicamentos.

Este trabalho apresenta parte de um programa de desenvolvimento de um simulador de controle de atitude com mancal aerostático em três graus de liberdade. O escopo deste trabalho é a definição da arquitetura do sistema, dimensionamento preliminar de componentes, projeto e fabricação de um mancal aerostático. A finalidade do simulador é servir de plataforma para avaliar o desempenho de sistemas de controle de atitude para aplicações em satélite. O sistema deve simular as grandes mudanças de atitude, minimizando o efeito de torques de perturbação. Conseqüentemente, as exigências do projeto são: (a) inércia baixa para minimizar os torques do controle; (b) movimento sem restrições para grandes variações de atitude; (c) incluir dispositivo de ajuste da posição do centro da massa do sistema ao centro de pressão do mancal aerostático a fim de minimizar torques gravitacionais; (d) usinagem de alta qualidade de forma e superficial dos componentes do mancal para minimizar os torques por atrito; (e) baixo consumo de energia; (f) transparência eletromagnética para permitir controle remoto e indução de um campo magnético externo de referência. Os componentes principais do sistema são: alimentação de energia, três rodas de reação, sistema de medição da atitude (giroscópios ou magnetômetros mais acelerômetros) e um sistema mecânico para ajuste fino de posição para centro de massa. Como a finalização do protótipo simulador depende da conclusão de pesquisas de sistemas que estão em desenvolvimento em outras frentes de trabalho, ligadas a outros grupos de pesquisa, este trabalho tem sua conclusão com a apresentação do anteprojeto e da simulação do funcionamento do protótipo, além da fabricação dos componentes principais do mancal aerostático.

Este trabalho tem por objetivo avaliar diferentes controladores preditivos para sistemas de ventilação mecânica empregando uma metodologia multi-objetivo. Para isso, é utilizado um modelo para o sistema respiratório, que descreve as trocas gasosas ocorridas nos pulmões, no cérebro e nos tecidos corporais do indivíduo. Restrições foram impostas às variáveis manipuladas tendo em vista valores fisiologicamente aceitáveis. Os controladores foram implementados empregando a técnica de Controle por Matriz Dinâmica (Dynamic Matrix Control, DMC), tendo por finalidade regular a saturação de oxigênio no sangue arterial. Três abordagens foram comparadas: a primeira utiliza a fração inspirada de oxigênio como variável de controle, a segunda utiliza a ventilação total, e a terceira emprega ambas. Os resultados foram avaliados em termos de sensibilidade a ruído de medida e a uma perturbação paramétrica na dinâmica do sistema. Com base em tais critérios, fronteiras de Pareto foram estimadas para as três abordagens consideradas, variando-se os horizontes de predição e controle, bem como o peso do controle na função de custo. Como resultado, observou-se uma superioridade do controlador multivariável.

Durante o desenvolvimento deste trabalho é apresentada a utilização de uma planta tipicamente industrial em procedimentos de modelagem, identificação, detecção de falhas e controle tolerante. Um breve estado da arte é realizado, classificando as técnicas de detecção em 2 grupos com 3 subdivisões. Estes são percentualmente classificados com base em uma amostragem de artigos extraídos do portal CAPES, mostrando uma tendência entre as técnicas. Em seguida esta planta industrial é modelada de modo que técnicas baseadas em modelo possam ser aplicadas. Esta modelagem utilizou de abordagens com estruturas paramétrica linear, não-linear, não-paramétrica e da utilização de curvas características. Com um modelo bastante razoável as técnicas de detecção puderam ser testadas. Inicialmente tratou-se do problema por causalidade de eventos, o que não mostrou-se ideal pois o modelo não pode ser tratado facilmente por eventos, mostrando a importância da escolha da técnica. A presença de invariantes possibilitou a criação de um detector de falhas baseado no conhecimento do processo. Este foi testado em uma malha fechada por um PI projetado em uma aula de laboratório lecionada no ITA. Outro controlador foi implementado para testar a mesma técnica, o Preditivo baseado em Modelo. Deste modo foi possível analisar o detector em uma malha com atuadores cooperativos na presença de falhas múltiplas.

O trabalho examinou a viabilidade de um ambiente utilizando enfoque GLR para diagnóstico de falha e controladores escalonados na implementação de um sistema de controle reconfigurável para acomodação de falhas. O problema de não-distinguibilidade entre falhas-de-estados e de sensores via enfoque GLR utilizando a abordagem direta foi estudado. Sugeriu-se, então, uma solução inspirada nos esquemas para detecção de falhas em sensores utilizando estimadores-de-estado. A lógica e a estrutura sugeridas merecem estudos futuros para o seu aperfeiçoamento ou aproveitamento com outras finalidades. Derivou-se de forma direta uma metodologia para a compensação do sistema em caso de existência de falhas. Estudou-se o problema da acomodação de falhas tipo degrau-em-estados. Foi verificada a impossibilidade de acomodar toadas as falhas de forma direta. Considerando tal fata, propuseram-se controladores escalonados para acomodação de vários 'tipos' de falhas degrau-em-estados. No trabalho verificou-se, também, algumas conclusões qualitativas simples mas importantes a serem considerados em futuras pesquisas envolvendo diagnóstico e acomodação de falhas em geral. Os resultados obtidos simulando o ambiente proposto se mostraram promissores. A implementação proposta precisa ser melhorada em alguns pontos. Entretanto, os resultados mostraram que algumas das sugestões formuladas para a composição do ambiente podem ser aproveitadas para solucionar problemas similares em detecção e acomodação de falhas.

Neste trabalho um ';problema de seqUenciamento da produç~oé abordado empregando-se o enfoque de DEDSCDiscret Euent DYhamic SystemsJ. Particular atenç~o é dedicada à análise de perturbaç~o. que é fundamental nesta abordagem e que possibilita.através da concatenação do uso de dados reais (ou simulados) comum ent';oque ana11tico.a obtenç~o de lnf"';ormaç~s do desempenho do sistema em configuraç&s próximas à nominal. Um modelo t1pico de célula de manu~atura aut.omatizada é estudado. Técnicas de análise de perturbação s~o aplicadas a este modelo. permitindo a obtenç~o de informações que podem ser utilizadas. por exemplo. na avaliaçã:o de sensibilidade. em relaçã:o ao tempo médio de serviço, e otimizaçã:o '; do desempenho. Um algori tmo para a obtenção do gradiente do indice de desempenho. a partir da análise de perturbação. Á apresent.ado, e apl i cado em um aI gor i tmo de oti mi zação do ti pó gradient.e est.ocást.ico. obJet.ivando melhorar a produtividade da pÍanta.Um ambiente integrado para simulaç~o. análise de perturbação e otimização dê desempe~ho é desenvolvido e utilizado .. em um exemplo de um sist.ema t';lexivel de manuf';atura.

Este trabalho tem como objetivo principal o projeto de um servo atuador hidromecânico para aplicação aeronáutica. O servo atuador proposto foi baseado em uma especificação técnica de um servoatuador de aileron da aeronave EMB 145. A partir de um servo atuador proposto foi efetuada a modelagem dinâmica via grafos de ligação (grafos de ligação) e montadas as matrizes da descrição no espaço de estado para posterior análise dinâmica linear. A partir do grafo de ligação também obteve-se as equações necessárias para análise dinâmica não linear. Com o dimensionamento estático das partes principais obteve-se os dados necessários para simulação linear e não linear. Quando da simulação não linear, incorporou-se no modelo várias não linearidades tais como: variação dos diâmetro dos orifícios de controle, atrito de Coulomb, efeito de travamento hidráulico e folgas devido ao desgaste ou de ajuste de peças (backlash). Finalmente os itens principais (servo válvula, atuador, alavanca de comando/realimentação) e seus acessórios (válvula by-pass, válvula solenóide, válvula unidirecional, válvula anti-cavitação, filtro) foram desenhados utilizando-se CAD. Um esquema completo do servo atuador com seus componentes também é mostrado.

Este trabalho investiga a aplicacao do filtro de Kalman na estimacao de posicao de embarcacoes maritmas superficiais quando as embarcacoes estao sendo monitoradas, em posicao, por um conjunto de sensores. Basicamente sao estudadas duas configuracoes tipicas de sensores, a saber, sensores concentrados na mesma vizinhanca e sensores localizadas sitios distantes. Quando os sensores estao localizados na mesma vizinhaca assume-se que todos eles medem a posicao da embarcacao simultaneamente. Quando eles estao localizados em sitios distantes e assumido que medem a posicao da embarcacao em sequencia,um de cada vez. Para desenvolver os algotimos a cada sensor associa-se um processador local e ao sistema total associa-se um processador central. Os processadores locais geram estimativas locais da posicao da embarcacao e enviam estas para o processador central. O processador central combina todas as estimativas locais e gera a estimativa global otima. Com base nestas duas configuracoessao simulados seis algoritmos diferentes. Nos dois primeiros algoritmos propostos por Hashemipour, Roy e Laub (11), consideram-se a integracao do arranjo concentrado e do arranjo disperso de sensores mas, nao se leva em consideracao as incertezas na comunicacao entre os processadores. O terceiro e o quarto algoritmos, propostos por Hong (12), foram desenvolvidos para uma arranjo concentrado de sensores e levam em consideracao as incertezas na comunicacao entre os processadores. O quinto e o sexto algoritmos, desenvolvidos como contribuicao destetrabalho, sao uma extensao dos algoritmos propostos por Hong (12) para o caso de um arranjo disperso de sensores. Simulacoes empregando modelo realista de uma embarcacao sao utilizadas para avaliar o desempenho dos algoritmos citados.