O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema de automação e controle para tanques oceânicos com múltiplos atuadores para possibilitar a geração e absorção ativa de ondas. O desenvolvimento compreende: a implementação e a validação do sistema de automação e controle para o tanque de provas; o desenvolvimento de algoritmos para a geração de ondas com batedores do tipo flap, para atender aos casos tipicamente utilizados em ensaios de estruturas oceânicas, tais como ondas regulares e irregulares, com ou sem espalhamento direcional. O sistema desenvolvido fez uso de controladores do tipo CLP (controlador lógico programável) em rede de comunicação industrial usando troca de dados síncrona, como uma solução robusta de automação. Os controladores desenvolvidos foram estudados individualmente para a devida caracterização e identificação dos limites de desempenho. Sensores de ondas ultrassônicos foram desenvolvidos e caracterizados para medir ondas nos atuadores e viabilizar a malha de controle de absorção ativa do tanque de provas. Sensores de ondas capacitivos foram desenvolvidos e calibrados para a medição de ondas nos ensaios experimentais. A validação experimental do funcionamento do sistema de atuação, controle e sensoriamento foi realizada utilizando os equipamentos desenvolvidos. Os testes foram feitos validando o funcionamento dos atuadores, a geração de ondas regulares, a geração de ondas regulares oblíquas e a geração de ondas irregulares de cristas longas. Os testes apontaram que os atuadores dos cantos do tanque, que são fixos, provocam alterações no campo de ondas, tal como a difração de ondas. As flutuações foram avaliadas onde os valores extremos podem chegar a 58% e foi apresentada uma proposta de medidas paliativas. As ondas regulares e irregulares foram validadas para que o tanque seja capaz de realizar ensaios experimentais reproduzindo as condições ambientais da costa brasileira em ensaios com modelos reduzidos. Foram realizadas medições do coeficiente de reflexão das ondas regulares e irregulares geradas no tanque de provas que mostram valores em torno de 10%. Usando a absorção ativa de ondas em duas laterais opostas do tanque, constatou-se que a segunda reflexão (re-reflexão) afeta fracamente o campo de ondas. A fim de demonstrar o potencial do controlador do tanque, foi desenvolvida uma nova técnica para focalização de energia de ondas em tanque de provas, fundamentada na técnica de TR (time reversal), para concentrar ondas em pontos específicos do espaço. Esta técnica foi originalmente proposta para aplicações usando ultrassom na forma de ondas de pressão acústica, mas, devido à semelhança do fenômeno físico, a técnica foi aplicada às ondas de superfície livre da água. Foram realizados três tipos de testes usando TR, e em todos eles a concentração de ondas foi obtida no local e no instante esperados. Concluiu-se, então, que o método funciona mesmo que existam obstáculos à propagação da onda, como difração e reflexão no interior do tanque de provas. Um dos testes estudou as ondas concêntricas geradas por um objeto lançado contra a água; a aplicação de TR resultou em uma onda concentrada no ponto de lançamento. Os fenômenos observados podem servir de paradigma para comparações numéricas e estudos de ondas em meios dispersivos. / This work discusses the development of an automation and control system for ocean tanks with multiple actuators to enable the generation and active absorption of waves. The development includes: implementation and validation of system automation and control to the ocean wave tank, the development of algorithms for generating waves with flap type wave generator for dealing with cases typically used in tests of ocean structures, such as regular waves and irregular, with or without directional spreading. The developed system used PLC controllers (programmable logic controller) and an industrial communication network with synchronous data exchange, which is a robust automation system solution. The developed controllers were individually studied for proper performance characterization. Ultrasonic wave sensors have been developed and characterized to measure waves in the face of actuators and enable the control loop active absorption of the ocean wave tank. Capacitive wave sensors have been developed and calibrated to measure wave in experimental tests. The experimental validation of system actuation, control and sensing system was performed. Validation tests of the operation of the actuators under regular wave generation, irregular wave generation and oblique regular waves were done. The tests showed that the fixed actuators of the corners of the tank cause changes in the wave field such as diffraction waves. The spatial wave field fluctuations can reach 58% and correction procedures were proposed. Regular and irregular waves were validated for the tank to be able to perform experimental tests reproducing the environmental conditions of the Brazilian coast in reduced model tests of offshore structures. Measurements of the reflection coefficient of regular and irregular waves generated in the test tank indicated values around 10%. Using active absorption of waves in two opposite sides of the tank, it was realized that the re-reflection weakly affects the wave field. In order to demonstrating the innovative potential applications of tank, it was developed a new technique to focus wave energy, based on the technique of TR (time reversal) to concentrate waves at specific points in space. This was originally proposed for applications using ultrasound acoustic pressure waves, but due to the similarity of the physical phenomenon, the technique was applied to the waves in the free water surface. Three types of tests were carried out and in each TR concentration wave was obtained in the expected location and the expected time. It was noticed that the method also works even with obstacles to wave propagation, such as diffraction and reflection inside the ocean wave tank. An object thrown against the water, creating concentric waves was studied and after the application of TR resulted in a wave concentrated at the same splash point. The observed phenomena can be considered as a paradigm for numerical comparisons and studies of waves in dispersive media.

Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Vladimiro H. Miranda

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, sob a orientação do Prof. Doutor J.A. Tenreiro Machado

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Geraldo de Moura Lacerda_DISSERT.PDF: 1911121 bytes, checksum: 19c68900a038404a86d6d95ce757a46b (MD5) Previous issue date: 2009-12-09 / This work presents a proposal to detect interface in atmospheric oil tanks by installing a differential pressure level transmitter to infer the oil-water interface. The main goal of this project is to maximize the quantity of free water that is delivered to the drainage line by controlling the interface. A Fuzzy Controller has been implemented by using the interface transmitter as the Process Variable. Two ladder routine was generated to perform the control. One routine was developed to calculate the error and error variation. The other was generate to develop the fuzzy controller itself. By using rules, the fuzzy controller uses these variables to set the output. The output is the position variation of the drainage valve. Although the ladder routine was implemented into an Allen Bradley PLC, Control Logix family it can be implemented into any brand of PLCs / Este trabalho apresenta uma proposta para instala??o de um transmissor de n?vel por press?o diferencial que ser? usado para detec??o de interface em tanques de Petr?leo instalados pela Petrobras no estado do Rio Grande do Norte. Este transmissor medir? a vari?vel controlada n?vel, que ser? usada como entrada para um controlador fuzzy implementado em rotina ladder em um CLP Contrologix da Rockwell Automation. Este controlador comandar? a abertura ou fechamento das v?lvulas de sa?da de ?leo nos tanques, com o intuito de garantir a m?xima sa?da de ?gua no fundo do tanque sem a presen?a de ?leo. Apesar se existirem v?rias tecnologias para detec??o da interface, conforme ser? mostrado adiante, o controle da interface ? feito de forma manual, ou seja, por interm?dio do operador atrav?s de retiradas de amostras dos fluidos nos tanques em v?lvulas conhecidas como v?lvulas de retirada de amostras (tamb?m conhecidas como try cocks). O grande entrave ao uso das tecnologias existentes ? a complexidade do processo de tratamento, as varia??es na carga do petr?leo recebido, exist?ncia de sulfetos de ferro, etc. Neste trabalho, ? apresentada uma breve teoria sobre emuls?es, sobre os processos de separa??o de petr?leo e das v?rias tecnologias de detec??o de interface dispon?veis no mercado. Em seguida, a teoria de sistemas fuzzy ? comentada, bem como o projeto Detec??o de Interface baseado na medi??o de n?vel e uso de controladores fuzzy, objeto deste estudo, para fins de obten??o do t?tulo de Mestre em Engenharia de Petr?leo

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2010 / Bibliografia: f. [121]-128 / O estudo da teoria de controle tem cada dia mais desempenhado um papel fundamental na área tecnológica, contribuindo sempre para os avanços em engenharia. Por outro lado, os processos a serem controlados estão cada vez mais desafiadores no meio industrial / The study of the control theory has played each day a more fundamental role in the technological area, always contributing for advances in engineering. On the other hand, the controlled industrial processes are becoming more challenging, with nonlinear ch

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-20Bitstream added on 2014-06-13T18:49:28Z : No. of bitstreams: 1 silva_erp_me_ilha.pdf: 509609 bytes, checksum: 37c083ec485dbc3db2cf95730b404b40 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Uma técnica de projeto de controladores robustos para sistemas não-lineares contínuos no tempo é proposta neste trabalho. É suposto que a planta não-linear está sujeita a falhas estruturais, que podem ser consideradas como incertezas politópicas. Os sistemas não-lineares são representados por modelos fuzzy propostos por Takagi-Sugeno e uma formulação para o tratamento das incertezas politópicas é apresentado para o projeto dos controladores. Este trabalho aborda projetos de controle usando a realimentação dos estados e a realimentação da derivada dos estados. O projeto do controlador é realizado através de condições baseadas em Desigualdades Matriciais Lineares (em inglês, Linear Matrix Inequalities (LMI)), que podem ser resolvidas facilmente utilizando técnicas de programação convexa. Essa metodologia permite a inclusão de restrições de desempenho no projeto, tais como: taxa de decaimento e restrição na entrada. Ao final, exemplos numéricos e suas simulações ilustram a eficiência da técnica proposta. / A technique of robust controllers design for nonlinear continuous-time systems is proposed in this work. It is supposed that the nonlinear plant is subject to structural failures, which can be considered as polytope uncertainties. The nonlinear systems are represented through fuzzy models proposed by Takagi-Sugeno and a formulation for the treatment of polytope uncertain is presented for the controllers design. This work focuses control designs using state feedback and state-derivative feedback. The controllers design is made through conditions based in Linear Matrix Inequalities (LMIs), which can be easily solved using convex programming techniques. This methodology allows the inclusion of performance restrictions on design, such as: decay rate and input constraint. Finally, numeric examples and their simulations show the efficiency of the proposed method.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-09-06Bitstream added on 2014-06-13T19:28:09Z : No. of bitstreams: 1 santos_rc_me_ilha.pdf: 1524074 bytes, checksum: 4c5240df2b14c20fe78b45b5be2b8a8a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho é apresentada uma ferramenta de tradução, que converte sistemas de controle descritos na linguagem de automação LOGO!Soft, para um modelo VHDL correspondente. O software desenvolvido, denominado “LOGO2VHDL”, contém funções básicas e especiais disponíveis no LOGO!Soft. Nesta ferramenta, o usuário acostumado em programar o CLP LOGO!Soft pode facilmente obter uma descrição VHDL cujo modelo funcional, pode ser sintetizado, no ambiente QUARTUS II da Altera. Este trabalho teve como objetivo principal estudar uma nova metodologia, que visa o emprego de dispositivos lógicos programáveis (PLDs) como uma forma alternativa ao emprego dos controladores lógicos programáveis (CLPs) no controle automatizado de processos. A ferramenta foi avaliada através de estudos de casos descrevendo sistemas de controle simples e complexos. Em todos os casos, os resultados das simulações mostram a viabilidade desta nova abordagem em automatizar sistemas de controle. / In this work it is presented a translation tool that converts control systems described in the automation language LOGO!Sof, for a model corresponding VHDL. The developed software, denominated “LOGO2VHDL”, contains basic and special functions available in LOGO!Soft. In this tool, the accustomed user in programming the CLP LOGO!Soft can easily obtain a description VHDL whose functional model can be synthecized in the environment QUARTUS II of the Altera. This work had as main objective to study a new methodology that seeks the employment of programmable logical devices (PLDs) as an alternative form to the programmable logical controllers’ employment (CLPs) in the automated control of processes. The tool was evaluated through studies of cases describing simple and complex control systems. In all the cases, the results of the simulations show the viability of that new approach in automating control systems.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:29:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Fergutz.pdf: 1088145 bytes, checksum: b042c03b46b3888415df29325800ed23 (MD5) Previous issue date: 2001-05-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a study about non-continuous sliding modes control applied to Permanent Magnetic AC motor (PMAC), also called AC Servomotor. The two main objectives of this work are: to analise the robustness of the technique related to load disturbance and variations in the windings resistance; and to study alternative ways to reduce chattering. The first part includes a study about the modeling of conventional synchronous motors and PMAC motors, both with salient poles. The aim is to study the models used in the movement control of the referred motors in the synchronous reference frame. The second part presents a study about first order sliding modes control, including a method of high frequency switching (chattering)minimization. Simulation results are presented that confirm the efficiency of the techniques applied. Finally, in the third part we study higher order sliding modes control, aiming at chattering minimization. The concepts developed are those for a 2nd order control. Again, simulation results are presented that confirm the efficiency of the techniques applied. / Este trabalho apresenta um estudo sobre o controle descontínuo por modos deslizantes aplicado ao motor síncrono de ímã permanente, também denominado de servo motor C.A.. Os objetivos maiores do trabalho são dois: o primeiro é analisar a robustez da técnica frente à perturbações de carga e nas resistências estatóricas; o segundo objetivo, é o estudo de alternativas para a redução do "chattering". A primeira parte do trabalho inclui um estudo sobre a modelagem do motor síncrono convencional e do motor à ímã permanente, ambos de pólos salientes. Os objetivos buscados são o estudo de modelos utilizados para o controle do movimento das referidas máquinas no referencial síncrono ortogonal. Na segunda parte desenvolvemos um estudo sobre o controle por modos deslizantes de primeira ordem, incluindo o método de minimização do chaveamento em alta freqüência ("chattering"). Apresentamos resultados de simulação que comprovam a eficiência das técnicas aplicadas. Na terceira parte estudamos o controle por modos deslizantes de ordem superior, objetivando minimização do chattering". São desenvolvidos os conceitos para um controlador de 2a. ordem. Apresentamos resultados de simulação que comprovam a eficiência do controlador.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:33:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UirandeOC_DISSERT.pdf: 1223777 bytes, checksum: 015d2e9b7467f66c5a5e5e66ec6aa6d6 (MD5) Previous issue date: 2012-02-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The decomposition process exercises an extensive control over the carbon cycle, affecting its availability and nutrient cycling in terrestrial ecosystems. The understanding of leaf decomposition patterns above the soil and fine roots decomposition below the soil is necessary and essential to identify and quantify more accurately the flow of energy and matter in forest systems. There is still a lack of studies and a large gap in the knowledge about what environmental variables act as local determinants over decomposition drivers. The knowledge about the decomposition process is still immature for Brazilian semiarid region. The aim of this study was to analyze the decomposition process (on leaves and fine roots) of a mixture of three native species for 12 months in a semiarid ecosystem in Northeast Brazil. We also examined whether the rate of decomposition can be explained by local environmental factors, specifically plant species richness, plant density and biomass, soil macro-arthropods species richness and abundance, amount of litterfall and fine root stock. Thirty sampling points were randomly distributed within an area of 2000 m x 500 m. To determine the decomposition rate, the litterbag technique was used and the data analysis were made with multiple regressions. There was a high degradation of dead organic matter along the experiment. Above ground plant biomass was the only environmental local factor significantly related to leaf decomposition. The density of vegetation and litter production were positively and negatively related to decay rates of fine roots, respectively. The results suggest that Caatinga spatial heterogeneity may exert strong influences over the decomposition process, taking into account the action of environmental factors related to organic matter exposure of and the consequent action of solar radiation as the decomposition process main controller in this region / A decomposi??o exerce um amplo controle sobre o ciclo do carbono, disponibilidade e ciclagem de nutrientes nos ecossistemas terrestres. A compreens?o sobre os padr?es de decomposi??o foliar acima do solo e das ra?zes finas abaixo do solo ? necess?ria e essencial para identificar e quantificar com mais precis?o os fluxos de energia e mat?ria nos sistemas florestais. Ainda h? car?ncia de estudos e uma grande lacuna no conhecimento sobre quais vari?veis ambientais atuam como determinantes locais sobre os controladores da decomposic?o. O conhecimento sobre o processo de decomposi??o ainda ? incipiente para o semi?rido brasileiro. O objetivo do presente estudo foi analisar o processo de decomposi??o (folhas e ra?zes), de uma mistura de tr?s esp?cies nativas durante 12 meses em um ecossistema semi?rido do Nordeste Brasileiro. Tamb?m foi analisado se a taxa de decomposi??o pode ser explicada por fatores ambientais locais, especificamente riqueza de esp?cies, densidade e biomassa a?rea vegetal, riqueza de esp?cies e abund?ncia de macro-artr?podes do solo, produ??o de serrapilheira e estoque de ra?zes finas. Trinta pontos amostrais foram distribu?dos aleatoriamente dentro uma ?rea de 2000 m x 500 m. Para determina??o das taxas de decomposi??o foi utilizada a t?cnica de bolsas de serapilheira (litterbags) e para as an?lises dos dados foram utilizadas regress?es m?ltiplas. Houve uma alta degrada??o da mat?ria org?nica morta. A biomassa a?rea vegetal foi o ?nico fator ambiental local significativamente relacionado ? decomposi??o foliar. A densidade da vegeta??o e a produ??o da serrapilheira foram, respectivamente, positiva e negativa significativamente relacionadas com as taxas de decaimento de ra?zes finas. Os resultados sugerem que a heterogeneidade espacial da Caatinga pode exercer fortes influ?ncias no processo de decomposi??o, tendo em vista a atua??o de fatores ambientais relacionados ? exposi??o da mat?ria org?nica e a consequente atua??o da radia??o solar como controlador do processo de decomposi??o nessa regi?o

Resumo: Neste trabalho é apresentada uma ferramenta de tradução, que converte sistemas de controle descritos na linguagem de automação LOGO!Soft, para um modelo VHDL correspondente. O software desenvolvido, denominado "LOGO2VHDL", contém funções básicas e especiais disponíveis no LOGO!Soft. Nesta ferramenta, o usuário acostumado em programar o CLP LOGO!Soft pode facilmente obter uma descrição VHDL cujo modelo funcional, pode ser sintetizado, no ambiente QUARTUS II da Altera. Este trabalho teve como objetivo principal estudar uma nova metodologia, que visa o emprego de dispositivos lógicos programáveis (PLDs) como uma forma alternativa ao emprego dos controladores lógicos programáveis (CLPs) no controle automatizado de processos. A ferramenta foi avaliada através de estudos de casos descrevendo sistemas de controle simples e complexos. Em todos os casos, os resultados das simulações mostram a viabilidade desta nova abordagem em automatizar sistemas de controle. / Abstract: In this work it is presented a translation tool that converts control systems described in the automation language LOGO!Sof, for a model corresponding VHDL. The developed software, denominated "LOGO2VHDL", contains basic and special functions available in LOGO!Soft. In this tool, the accustomed user in programming the CLP LOGO!Soft can easily obtain a description VHDL whose functional model can be synthecized in the environment QUARTUS II of the Altera. This work had as main objective to study a new methodology that seeks the employment of programmable logical devices (PLDs) as an alternative form to the programmable logical controllers' employment (CLPs) in the automated control of processes. The tool was evaluated through studies of cases describing simple and complex control systems. In all the cases, the results of the simulations show the viability of that new approach in automating control systems. / Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Coorientador: Carlos Antonio Alves / Banca: José Paulo Fernandes Garcia / Banca: Márcio da Silva Vilela / Mestre