Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Erica Regina Marani Daruichi Machado / Banca: Ruberlei Gaino / Resumo: A Estimulação Elétrica Funcional (FES - Functional Electrical Stimulation) tem sido utilizada na ajuda do restabelecimento de funções motoras em pacientes hemiplégicos e paraplégicos. A estimulação aplicada em níveis adequados pode ser tão eficaz no fortalecimento muscular quanto uma contração muscular voluntária. Este trabalho faz parte de um projeto multidisciplinar que integra controle e instrumentação que tem por objetivo controlar os movimentos dos membros inferiores de pacientes paraplégicos. Utilizando um processador digital de sinais e um modelo matemático linear simplificado efetuou-se a implementação de um sistema de controle em malha fechada, por meio de um controlador PID, da posição da perna de uma pessoa hígida. Implementou-se também o circuito lógico de um estágio formador de onda de um Estimulador Elétrico Neuromuscular, utilizando LabVIEW. Os parâmetros de estirnulação podem ser alterados com agilidade e facilidade. Resultados experimentais ficaram muito próximos aos obtidos através das simulações. O sistema de controle conseguiu estabilizar a posição da perna de pessoas hígidas no ângulo desejado / Abstract: The Functional Electrical Stimulation (FES) has been used to help restore motor functions of hemiplegic and paraplegic patients. The FES applied at appropriate levels can be as effective in muscle strengthening as a voluntary muscle contraction. This work is part of a multidisciplinary project that integrates control systems and instrumentation to control the movements of the lower limbs of paraplegic patients. Using a digital signal processor and a simplified linear mathematical model, a PID controller was implemented with the aim of controlling the position of the leg of healthy patients. The Neuromuscular Electrical Stimulator logic circuit was implemented using LabVIEW. The stimulation parameters can be changed easily and quickly. The experimental results were very elose to those simulated. The control system was able to stabilize the position of the leg of a patient at a desired angle / Mestre

Este trabalho trata da modelagem e controle do radiotelescópio de Itapetinga (Atibaia, SP). Ele compreende não só síntese dos modelos e sintonia dos controladores, mas também identificação de sistemas, validação experimental de modelo e controle, reespecificação de componentes, sugestão de nova arquitetura de automação e controle e direcionamento do desenvolvimento que deve ser feito em futuros trabalhos. A parte inicial desta dissertação trata dos principais conceitos envolvidos e do levantamento de informações preliminares para a compreensão do sistema a ser modelado. A seguir é feita a modelagem matemática dos diversos componentes que formam os sistemas de posicionamento dos eixos de elevação e azimute. São então identificados experimentalmente os coeficientes matemáticos dos modelos e são feitas suas validações experimentais. Os controladores PID são sintonizados, baseados na simulação das malhas de controle através das ferramentas matemáticas MATLAB e Simulink. A validação experimental dos controladores é feita e comparada ao sistema de controle atual. São feitos os encaminhamentos das definições de novos motores e amplificadores e desenvolvida uma nova proposta de arquitetura para controle e supervisão do radiotelescópio, dando a ele funcionalidades muito além das que existem atualmente. Finalmente é dado o direcionamento dos próximos passos de desenvolvimento dos modelos, controladores e arquitetura de controle. Com este trabalho procura-se aumentar significativamente o entendimento do sistema de posicionamento do radiotelescópio, criando novos horizontes para o controle, operação, supervisão e manutenção do mesmo. / This work covers the modeling and control of the radio telescope of Itapetinga (Atibaia, SP). It tackles not only model synthesis and controllers tuning, but also system identification, experimental validation of model and control, re-specification of components, as well as a suggestion of a new automation and control architecture, and suggestions for future works. The initial part of this dissertation covers the main concepts and preliminary information for the understanding of the system to be modeled. Then a math model of the several components that form the pointing systems of the elevation and azimuth axis is done, followed by the experimental identification and validation of the math coefficients for the model. PID controllers are tuned based on the simulation of control loops using the math tools MATLAB and Simulink. Then the experimental validation of the controllers is done and compared to the current system control. Preliminary definitions of new motors and amplifiers are suggested, and a new proposal of architecture for radio telescope\'s control and supervision is developed, expanding its functionalities far beyond the ones available today. Finally, directions for the next steps to be taken in order to develop models, controllers and control architecture are given. This work aims to greatly increase the understanding of the radio telescope\'s pointing system, creating new horizons for its control, operation, supervision and maintenance.

Orientador: Paulo Augusto Valente Fereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DureCabanas_AlexIsmael_M.pdf: 1680183 bytes, checksum: a8561204cfd118467076793b8a3f3d34 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho, o problema de otimização H2 restrita a controladares estáveis serve inicialmente de motivação para um estudo sobre propriedades geométri­cas das condições de Routh-Hurwitz. A partir da desigualdade aritmética-geo­métrica e de conceitos e resultados de programação geométrica, demonstra-se que sempre é possível obter uma representação interna convexa das condições de Routh-Hurwitz e que para sistemas de pequena dimensão a representação é exata. Este resultado viabiliza o tratamento de problemas de projeto com restrições de estabilidade através de técnicas de programação linear, gerando soluções ótimas ou sub-ótimas com baixo custo computacional. O problema de otimização H2 restrita a controladares estáveis é então resolvido pelo método proposto e as principais conclusões do trabalho são apresentadas / Abstract: In this work, the H2 optimization problem constrained to stable controllers motivates a study on the geometric properties of the Routh-Hurwitz condi­tions. Through the arithmetic-geometric inequality and concepts and results of geometric programming, it is shown that is always possible to obtain an inner convex representation of the Routh-Hurwitz conditions and that for low order systems the representation is exact. This result allows the treatment of design problems with stability constraints through linear programming tech­niques and provides optimal ar sub-optimal solutions with reduced computa­tional costs. The H2 optimization problem constrained to stable controllers is then solved by the method proposed and the main conclusions of the work are presented. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Antonio Siqueira Dias / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-21T10:43:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_SilviaElisabethSauaia_M.pdf: 6529088 bytes, checksum: 94361c93b2fa30ab34622f13f5d2b5f3 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Tanques para banho à temperatura constante necessitam de um sistema de controle para monitoração e controle de sua temperatura de operação e demais funções. O controle da temperatura deve ser rígido e preciso; condições de alarme e desligamento automático devem ser previstos. O presente trabalho pretende estudar, implementar e testar um protótipo de um sistema de controle microprocessado para tais tanques. Este trabalho apresenta um controlador digital do tipo PID, baseado na arquitetura do microcontrolador 8051 da Intel, com aIto desempenho, robusto, eficiente e simples, características estas comprovadas através de testes práticos realizados no final do projeto / Abstract: Tanks for constant temperature bath need a temperature and related functions moni toring and control system. Temperature control must be constant and precise; alarm and automatic switching off conditions must be provided. This work is to study, implement and test a microprocessor controller's prototype for such tanks. This work presents a digital controller with a PID control scheme, based in the architecture of the Intel' s 8051 microcontroller, with high performance, strong, efficient and simple, characteristics verified through practical tests made at the end of the project / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Augusto Valente Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-21T21:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sa_SantaClaraChavesde_M.pdf: 2619033 bytes, checksum: d82299e680e57882a524d689ef1ed533 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho, o projeto de controladores para sistemas lineares invariantes no tempo é abordado em dois aspectos básicos: otimalidade com respeito às especificações de desempenho e realizabilidade prática, no sentido de fornecer controladores de ordens reduzidas. O primeiro aspecto é tratado através de técnicas de análise e de otimização convexas, seguindo uma tendência atual da área de teoria de controle. O problema de desempenho é formulado como um problema de otimização convexo e resolvido através de um método de planos de corte. Como a técnica empregada normalmente gera controladores de ordens elevadas, utiliza-se em seguida uma combinação dos métodos de truncamento balanceado e de Edmunds, com os objetivos de preservar ao máximo as características de otimalidade conseguidas na etapa anterior e, ao mesmo tempo, reduzir significativamente as ordens dos controladores. A tese inclui resultados numéricos que ilustram a abordagem proposta / Abstract: ln this work the controller design for linear time-invariant systems is focused in two basic aspects: optimality with respect to the erformance specifications and practical realizability, in the sense of furnishing controllers with reduced orders. The first aspect is treated through convex analysis and optimization techniques, following a current framework of the control theory area. The performance problem is formulated as a convex optimization problem and solved through a cutting plane method. Since this technique usually generates high order controllers, a combination of the balanced truncation and Edmunds method is used to reduce the controller orders significantly, while maintaining as much as possible the optimality characteristics attained in the previous stage. The thesis includes numerical results that illustrate the approach proposed. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Euripedes Guilherme de Oliveira Nobrega, Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-07-26T15:14:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvesJunior_MarcoAntoniodeOliveira_M.pdf: 5773672 bytes, checksum: 7f336a00c9791d4dc6e610b876f42cb4 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi utilizar redes neurais para a detecção de falha, mostrando uma aplicação sem a utilização de modelos que pode ser estendida à plantas não-lineares. Para mostrar a aplicabilidade do método neural, foi feita uma comparação deste método com um observador que estima a resposta da planta. A comparação foi feita por meio de sinais simulados e medidos das respostas de uma viga com e sem falha estrutural. Os sinais caracterizaram-se por serem as respostas para os casos sem e com controle, onde o tipo de controle aplicado foi polinomial e adaptativo autosintonizado. As falhas foram representadas de duas formas: uma trinca e adição de massa, sendo estas causadoras de redução de freqüência natural. O experimento foi realizado com uma viga flexível que possuía materiais piezoelétricos como sensores e atuadores. O estudo da representação matemática dos sistemas mecânicos, de suas trincas e da variação de massa, dos métodos de controle adotados e finalmente dos métodos de detecção de falhas, mostram como as redes neurais justificam-se neste âmbito de pesquisa / Abstract: The main goal of this work is to present a neural network able to detect failures. As it was built like a state estimator, known as observer, was adopted the name of "neural observer". The advantage of this approach is that a mathematical model is not necessary and non-linear applications can be treated easier. To obtain results, the neural observer was compared to a robust observer, which is nowadays the most powerful tool for failure detection. The failures considered by the methods were cracks, mass variation simulation and measurement of mass variation on a beam. The experimental environment was a beam with actuators and sensors both made by piezoelectric ceramics, known as PZT / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T11:58:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Florido_Camile_M.pdf: 5813413 bytes, checksum: 855765ae1c9917bf3b30c36df4e3373c (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho tem como enfoque a modelagem e o desenvolvimento de uma estratégia de controle para um reator de síntese de dextrana. A dextrana é um biopolímero, com grande potencial de utilização em indústria cosmética e área médica; a cada faixa de peso molecular se associa uma utilidade à dextrana. Ela pode ser obtida por via enzimática, com a reação ocorrendo "in vivo" ou "in vitro". Esta é normalmente mais empregada porque é mais fácil de controlar, se comparada com a técnica "in vivo". O reator de síntese de dextrana é constituído de dois estágios, dois recipientes preenchidos com uma mistura bifásica. A reação enzimática e a dessorção da enzima ocorrem no primeiro estágio, enquanto a adsorção da enzima acontece no segundo. A enzima dextrana-sacarase e o substrato não consumido - sacarose - são reciclados continuamente. Diante destas considerações foi desenvolvido um modelo dinâmico para o processo, cujas características principais foram tomadas para tomar a representação tão real quanto possível. O modelo matemático se baseou em balanços de massa envolvendo as distribuições de enzima e de substrato entre as fases sólida e líquida; não se utilizou balanços de energia porque os efeitos térmicos foram desprezados. Os resultados obtidos através da simulação do modelo matemático, na qual se empregou o algoritmo LSODAR para a integração numérica, revelam o comportamento dinâmico natural ou "pseudo-estacionário" do sistema. Como as variáveis não atingem um valor estacionário, foi necessário desenvolver controladores capazes de manter a variável de interesse em um nível satisfatório. Tal variável - a concentração de substrato no segundo estágio - é usada para calcular a produtividade e o rendimento do processo. Foram desenvolvidos e comparados dois tipos de algoritmos de controle: um PID convencional e o algoritmo DMC para a malha SISO, utilizando o fluxo de alimentação no primeiro reator como variável manipulada. Os resultados mostram que o algoritmo DMC apresenta melhor robustez se comparado ao PID, para a maior parte dos resultados. Conclui-se, portanto, que o algoritmo de DMC convencional pode ser usado com sucesso em controle de processos com um comportamento dinâmico natural contanto que os parâmetros sejam cuidadosamente escolhidos / Abstract: This work is focused on modeling and development of a control strategy for a dextran reactor. Dextran is a biopolymer, with great potential of utilization in cosmetic industry and medica1 area. For each specific purpose, it must have suitable molecular weight. Dextran can be obtained by enzymatic path, with the reaction occurring "in vivo" or "in vitro". The latter has been chosen because it is easier to control, if compared with "in vivo" technique. The dextran reactor is constituted by two stages, two vessels filled with a two-phase mixture. Enzymatic reaction - desorption of the enzyme carries out the first stage; meanwhile, the adsorption of the enzyme takes place in the second stage. Enzyme dextran-sucrase and non-consumed substrate - sucrose - are continuously recycled. From these considerations, it was developed a dynamic model for the process, whose main characteristics were considered to make the representation as real as possible. Mathematical models were based on mass balances involving enzyme and substrate distributions between solid and liquid phases; eoergy balances were not considered because the thermal effects are oegligible. The results obtained ftom the simulation of mathematical model, using LSODAR algorithm for numerica1 iotegration, revealed the natural dynamic behavior - also called pseudo stationary behavior - of the system. The variables did not reach a stationary value, so it was necessary to develop controllers which were capable to maintain the variable of interest in a suitable leveI. This variable was the substract concentratioo on the second stage, which is used to ca1culate the productivity and the yield of the processo Two types of control algorithms were performed and compared: a conventional feedback PID and the DMC-SISO, utilizing the feed flow 00 the fIrst reactor as manipulated variable. The results showed that DMC algorithm presents a better robustness if compared to the PID, for the most part of results. It was concluded that the conventional DMC algorithm can be used successfully in control of processes with a natural dynamic behavior as long as the parameters are chosen carefully / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos

Orientador: Jose Geraldo Pena de Andrade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T05:54:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giacomini_MarcosRoberto_D.pdf: 3148192 bytes, checksum: 975bbc84589e07811d6b2dcf58814dfe (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta uma nova proposta para obter os parâmetros do regulador de uma turbina hidráulica, com o objetivo de melhorar o controle operacional de uma usina hidrelétrica. Dentre os diversos métodos existentes, o método de Ziegler-Nichols mostra-se adequado porque na determinação dos parâmetros do regulador efetuam-se simulações que consideram todo o comportamento hidráulico da instalação e da máquina. A partir de inúmeras simulações, para a estabilização da rotação adimensional, variando o tempo da água, o tempo da máquina e a rejeição, percebeu-se que os coeficientes utilizados no método de Ziegler-Nichols não apresentavam bons resultados em algumas situações, deixando evidente a necessidade de uma adequação. As equações propostas neste trabalho permitem a obtenção de valores mais adequados para as constantes proporcional, integral e derivativa através dos valores da constante proporcional última e do período último, como já utilizado no método de Ziegler-Nichols, em função do tempo da água, do tempo da máquina e da rejeição da potência / Abstract: This work presents a new proposal to obtain the parameters of the regulator of a hydraulic turbine, looking for the goal to increase the operational control of a hydroelectric power plant. Among many existing methods, the Ziegler-Nichols shows itself adequate because in the determination of the parameters of the regulator simulations are carried out witch consider all the hydraulic behavior of the installation and the machine. From many simulations, to the adimensional rotation stabilization, varying the water time, the machine time and the rejection, it was realized that the coefficients used in the Ziegler-Nichols method weren't presenting good results in some situations, leaving evident the needy of an adaptation. The equations suggested in this work allow obtaining more adequate values to the proportional, integral and derivative constants, through the constant last proportional values and the last period, as already used in the Ziegler-Nichols method in function of the water time, the machine time and the power rejection / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil

Este trabalho apresenta o estudo de um filtro ativo de potência paralelo aplicado na compensação da potência harmônica e da potência reativa. É apresentado o estado da arte sobre o tema, além dos conceitos básicos sobre harmônicos, potência, fator de potência, e outros assuntos diretamente relacionados à qualidade da energia em sistemas elétricos. A carga não-linear estudada é composta por controladores de tensão alternada, conectados a lâmpadas incandescentes. Os comportamentos desse controlador e de sua carga resistiva são verificados tanto por meio de experimento como por meio de simulação. As características da variação da resistência das lâmpadas em função da temperatura são estudadas. São apresentados os resultados de simulações de um filtro ativo compensando cargas não-lineares monofásicas. Em parte das simulações esse filtro ativo funciona como uma fonte de corrente de compensação sem considerar o circuito de potência. Mas em outra parte da simulação, são considerados os efeitos da freqüência de chaveamento de um inversor na corrente de compensação do filtro ativo. São estudados dois métodos para se obter a compensação harmônica, o primeiro método é baseado na abordagem no domínio do tempo, e o segundo método é baseado na abordagem no domínio da freqüência. A abordagem no domínio da freqüência é mais explorada nesse trabalho, com vistas à futura implementação do sistema. / This work presents the study of a shunt active power filter applied in the compensation of the power harmonic and of the power reactive. The state of the art is presented on the theme, besides the basic concepts on harmonic, power, power factor, and other subjects directly related to the power quality in electric systems. The studied non-linear load is composed by AC controllers, connected to incandescent lamps. That controller\'s behaviors and of its load resistive they are verified so much through experiment as through simulation. The characteristics of the variation of the resistance of the lamps in function of the temperature are studied. The results of simulations of an active power filter are presented compensating single-phase non-linear loads. In some simulations that active filter works as a source of compensation current without considering the power circuit. They are also obtained results of the simulation considering the effects of the switching frequency of an inverter in the current of compensation of the active filter. They are studied two methods to obtain the harmonic compensation, the first method is based in the time domain approach, and the second method is based on the approach in the frequency domain approach. The approach in the frequency domain is more explored in that work, with views to the future implementation of the system.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T02:05:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mattedi_Alessandro_M.pdf: 3082942 bytes, checksum: 1449e4f5758a705d8b0a13a04c80429d (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O processo ¿CARE¿ (¿Continuous Adsorption Recycle Extraction¿) é um sistema inovador de purificação de enzimas com grande potencial de aplicação industrial, proposto inicialmente por PUNGOR et al. (1987); é formado por dois estágios, adsorção e dessorção, sendo cada estágio aproximado por um reator perfeitamente misturado. A adsorção é por afinidade e a dessorção ocorre devido às mudanças do meio do estágio de dessorção. O mesmo opera de modo contínuo com o reciclo do adsorvente. A inclusão de um estágio intermediário de lavagem no processo ¿CARE¿ original foi proposta para melhorar as características de purificação, através da eliminação de contaminantes. Este processo é o caso de estudo deste projeto, para o qual desenvolveu-se um modelo matemático representativo através das leis da cinética e de balanços de massa nos estágios do sistema para cada componente. Os parâmetros cinéticos de adsorção e dessorção, para a enzima lisosima, foram obtidos da literatura e se adequam bem ao processo. O modelo apresentado é genérico, podendo ser aplicado para qualquer sistema que disponha dos dados cinéticos necessários. Para o desenvolvimento das estratégias de controle, uma série de simulações são efetuadas visando a familiarização com o comportamento dinâmico e estacionário do mesmo. Dessa forma é implementado um sistema de controle preditivo DMC no processo... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The ¿CARE¿ process is na innovator system of enzyme purification with large potential of industrial application, firstly proposed by Pungor et al. (1987). The ¿CARE¿ is originally constituted by two stages, adsorption and desorption, each one being approximated by a perfectly mixed reactor. The adsorption stages is by affinity and the desorption stage takes place due to changes in some properties of the system, as pH for instance. The process was analysed. The objective this modification is to improve the purification characteristics, through the elimination of contaminants. In order to achieve the goal of this work, a representative mathematical model was developed using the kinetic laws and the mass balance for each component in the system stages. The adsorption and desorption kinetic parameters for the lisosyme enzyme were obtained in the literature. The model presented in this word is generic, and can be applied for other systems, since the kinetics data for these systems are available. The development of the control strategy for the ¿CARE¿ system was carried out based on a detailed study of the static and dynamic behaviour of the process. A predictive control approach based the DMC concept was designed, together with a traditional controller (PID), responsible for the control of the process purification... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química