Orientador: Rouverson Pereira da Silva / Banca: Teresa Cristina Tarlé Pissarra / Banca: Jorge Wilson Cortez / Resumo: O preparo do solo para o transplantio das mudas de citros do viveiro para o campo afeta diretamente a longevidade, produtividade, saúde fitossanitária e também as operações mecanizadas que deverão ser executadas para garantir o manejo da cultura.O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo avaliar dois sistemas de preparo do solo para o transplantio de citros, por meio da avaliação de indicadores de qualidade e do estudo de tempos e movimentos. O experimento foi conduzido no município de Matão - São Paulo, o delineamento experimental inteiramente casualizado, sendo avaliados dois sistemas mecanizados para o preparo do solo (convencional e conjugado) para o transplantio de citros, com 66 repetições para cada tratamento. Foram avaliados como indicadores de qualidade a patinagem dos rodados do trator, a velocidade de deslocamento e a acurácia do receptor GPS. Também foi realizado um estudo de tempos e movimentos das operações. O sistema de preparo do solo conjugado apresentou o melhor desempenho operacional / Abstract: The soil preparation for planting the seedlings of citrus nursery to the field directly affects longevity, productivity, health and phytosanitary also mechanized operations that must be performed to ensure the crop management. This study was developed to evaluate two systems of soil preparation for transplanting citrus, through the evaluation of quality indicators and the study of time and motion. The experiment was conducted in the municipality of Matão - São Paulo, completely randomized, and evaluated two mechanized systems for soil tillage (conventional and conjugate) for transplanting citrus, with 66 replicates for each treatment. Were evaluated as indicators of quality skating wheels of the tractor, the scroll speed and accuracy of GPS. Also a study of time and motion operations. The system of tillage conjugate showed the best operational performance / Mestre

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Rodrigo Cardim / Banca: Alfredo Del Sole Lordelo / Resumo: Este trabalho trata de sistemas incertos com controle com modos deslizantes. O foco principal das contribuições é dado na investigação deste método de controle realizado através de rede de comunicação sujeitas a atrasos. Para minimizar os efeitos degenerativos dos atrasos, preditores de estado no seu formato mais simples são utilizados na lei de controle. São feitas análises da robustez da estabilidade e também da influência que as incertezas e atrasos exercem sobre o comportamento destes sistemas em malha fechada. Para corroborar os resultados apresentados nas análises, são realizadas simulações em um modelo matemático de um sistema de ordem dois, em um modelo linear do sistema de suspensão ativa e em um modelo não linear do sistema pêndulo invertido. Neste último, o atraso é tratado como uma falha e apresenta-se uma estratégia para detectar e adaptar os controladores a este tipo de falha. Também são investigados, através de simulações, aplicações do controle com modos deslizantes em dois processos integrantes do tratamento primário de petróleo / Abstract: This work deals with control of uncertain systems with sliding modes. The main focus of the contributions is given in the investigation of this method of control accomplished via communication network subject to time delay. To minimize the degenerative effects of delay, state predictors in its simpler format is used in the control law. Analyses of the stability robustness are made and also analyses about the influence that the uncertainties and delay exert on the behavior of closed-loop systems. To corroborate the results presented in the analyses, simulations are performed on a mathematical model of a system of order two, in a linear model of the active suspension system and a nonlinear model of the inverted pendulum system. In this last, the delay is treated as a failure and a strategy to detect and adapt the controllers to this type of failure is presented. Through simulations, sliding mode control in two processes of the primary oil treatment is also investigated / Mestre

Orientador: Paulo José Paupitz Gonçalves / Banca: Vicente Lopes Junior / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Resumo: Esse trabalho demonstra diferentes estratégias de controle de vibrações aplicadas à uma viga tipo Euler-Bernoulli com a restrição engastada-livre, envolvendo a técnica de controle de alimentação direta ou antecipado (Feedforward). O sistema dinâmica da viga é representado pelo método de matriz de impedância e a solução das equações do movimento utiliza elementos espectrais, cuja solução no domínio da freqüência não são aproximações como no usual método de lementos finitos, o que permite uma resposta precisa do sistema utilizando poucos elementos no modelo dinâmico. A posição da força e dos momentos de controle é estudada em termos em função de controle ótimo, visando maximizar o desempenho e evitar a instabilidade na estrutura, que é uma possibilidade nos controles ativos. As simulações são desenvolvidas para demonstrar o impacto da posição da força de controle ao longo da vida e a melhor distribuição dos pontos de sensores para o controle das vibrações. As simulações numéricas são realizadas com auxílio do software Matlab. A validação do modelo é realizada através de ensaio experimental de bancada e comparativo com o método de elementos finitos através do software CREO, da empresa PTC / Abstract: This document shows different strategies for vibration control applied to a cantilever Euler-Bernoulli beam involving the technique of Feedforward control. The dynamic system is represented by the impedance matrix method and the solution of the equations of motions is obtained using spectral elements, which have solutions in frequency domain that are not approximations as in the usual finite element method, allowing accurate systems response calculation using few elements. The position of control force and control moments is studied in terms of optimal control function, to maximize performance and avoid instability in the structure. The simulations are performed to demonstrate the impact of the control force position along the beam length and the best distribution of the sensors position. The numerical sumulations are performed with Matlab. Model validation is performed using experimental tests and commercial finite element software Creo / Mestre

Orientador: José Paulo Fernandes Garcia / Banca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Falcondes José Mendes de Seixas / Banca: Cristiano Quevedo Andrea / Banca: Ivan Nunes da Silva / Resumo: Neste trabalho investiga-se a capacidade de uma rede neural artificial, com ajustes de pesos em tempo real, executar o controle de sistemas por meio de uma estrutura de rastreamento de sinais em três contextos: inicialmente em uma série de sistemas lineares e não-lineares; em um segundo momento, a rede neural é utilizada no controle de sistemas sujeitos a incertezas paramétricas; e por fim, no controle de máquinas elétricas que podem ou não estar sujeitas a variações paramétricas, incertezas e perturbações lineares e não-lineares. Na primeira aplicação da rede neural artificial verifica-se o desempenho de rastreamento de sistemas lineares de 1 a , 2 a e 3 a ordens controlados em malha fechada por meio de simulações computacionais. Nesse sentido, calcula-se um índice de desempenho utilizando a integral do valor absoluto do erro (IAE - Integral of the Absolute Magnitude of the Error). Esse índice indica a proximidade da saída real do sistema com relação ao sinal de referência. Essa estrutura rastreadora de sinais poderá funcionar conjuntamente com controlador clássico Proporcional, Integral e Derivativo (PID). Testes são realizados utilizando controladores com estrutura variável e modos desli- zantes, os quais, são estratégias robustas às incertezas paramétricas do tipo casadas, todavia não apresentam o mesmo comportamento no que tange às incertezas do tipo não casadas. Dentro desse contexto, apresenta-se uma estratégia de controle utilizando redes neurais artificiais em conjunto com modos deslizantes para reduzir as influências de quaisquer tipos de incertezas e perturbações. A eficácia da estrutura de controle proposta é verificada por meio de simulações computacionais considerando um modelo de eixo lateral de um avião L-1011 em condições de voo. O controle de máquinas elétricas é realizado inicialmente em motor de corrente contínua e posteriormente em motor ... / Abstract: This thesis investigates the ability of an Artificial Neural Network (ANN), with real-time adjustable weights, to execute the control systems through a tracking structure for signals in three applications: in a series of linear and non-linear systems; to control systems subject to parametric uncertainties; and to control electrical machines that may be subject to linear and nonlinear disturbances and uncertainties. In the first application of ANN, it is verified the per- formance of tracking signals in systems of 1 st , 2 nd and 3 rd order through computer simulations results. In this regard, it estimates a performance index using the Integral of the Absolute va- lue of the Error (IAE), which indicates the difference between the system real output and the reference signal value. The proposed structure with the neural network is able to work with clas- sical compensators, the proportional, integral and derivative (PID) controller. Evaluation tests are performed using controllers with variable structure and sliding mode. This strategies pre- sents robustness to a class of parametric uncertainties, called matched parametric uncertainty. However, this technique is not robust related to unmatched uncertainty class. Thus, in this paper a control strategy is proposed based on ANN through sliding mode control technique to mini- mize the uncertainties and disturbances effects. In order to show the effectiveness of proposed method, simulation results are performed using a lateral axis model of an L-1011 in cruise flight conditions subject to the uncertainties and external disturbances. Initially, it is accompli- shed of direct current (DC) motors, and after that, the technique is applied to alternating current (AC) motors (three-phase induction). Through the combination of PID controller and ANN, some evaluations tests are performed in DC motors. The performance of induction motor has been addressed ... / Doutor

Orientador: Marcelo Minhoto Carvalho Teixeira / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Vilma Alves de Oliveira / Banca: Leonardo Amaral Mozelli / Banca: Edson Italo Mainardi Junior / Resumo: Neste trabalho são apresentadas duas novas propostas de condições de estabilidade para sistemas não lineares descritos através de modelos fuzzy Takagi-Sugeno (TS) baseadas em funções de Lyapunov fuzzy (FLF). A primeira proposta e baseada na determinação algébrica do hiper-retângulo composto pelo conjunto fechado das derivadas temporais das funções de pertinência de sistemas fuzzy TS e é formulada em termos de desigualdades matriciais lineares, em inglês Linear Matrix Inequalities (LMIs). A segunda proposta é baseada na obtenção também algébrica, de um politopo formado pela interseção do hiper-plano das derivadas temporais das funções de pertinência com o hiper-retângulo. são propostos dois teoremas que fornecem condições necessárias e suficientes para esse problema de estabilidade. Exemplos, utilizando o software MATLAB, ilustram os resultados numéricos, mostrando que o hiper-retângulo fornece resultados mais relaxados, no sentido de reduzir o conservadorismo, em relação aos da literatura e a estrutura proposta através de politopos apresenta os mesmos resultados com tempos de execução computacionais consideravelmente menores. Portanto, as propostas apresentadas generalizam as já existentes na literatura, para o estudo da estabilidade assintótica de sistemas não lineares baseados em FLF, para sistemas fuzzy TS / Abstract: This thesis proposes two new stability conditions regarding nonlinear systems des- cribed by Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models, based on Fuzzy Lyapunov Functions (FLF). The first result is based on the hyper-rectangle defined by the closed set of the time deriva- tives of the membership functions of TS fuzzy systems, and is described by a set of Linear Matrix Inequalities (LMIs). The second result is based on the obtention of a polytope composed by the intersection of the hyperplane of the time derivatives of the membership functions with the hyper-rectangle. Two proposed theorems offer necessary and sufficient conditions for this stability problem. Examples, using the MATLAB software, illustrate the numerical results and show that the hyper-rectangle allows the reduction of the con- servatism of the stability analysis considering similar results available in the literature and with the polytope it is possible to obtain the same results with a smaller computati- onal time. Therefore, the proposed methods generalize previous results about asymptotic stability available in the literature, for nonlinear systems described by TS fuzzy models, based on FLF / Doutor

Neste trabalho é apresentado um estudo do comportamento de operadores humanos em tarefas de rastreamento. Em particular, foi analisada a relação entre o preview explícito e implícito do ponto de vista do comportamento do operador, ou seja, foram comparadas as características do operador em sinais de referência com preview explicitamente apresentado e sinais de referência suaves (combinação de senóides) sem preview. Para isso, modelos para a dinâmica do operador foram identificados em tarefas de perseguição de degraus com e sem preview. Em seguida, tais modelos foram utilizados para prever a resposta do operador em uma tarefa de perseguição de sinais compostos por somatório de senóides, gerados de modo a permitir que o operador previsse valores futuros com base na posição e velocidade do sinal (preview implícito de forma). Os resultados obtidos com 16 voluntários permitiram concluir que em tarefas com sinais suaves os operadores respondem como se os valores futuros do sinal de referência fossem explicitamente apresentados. Também se constatou que, ao aumentar a velocidade de variação do sinal de referência, este efeito de previsibilidade diminui.

Esta dissertação consiste em um sistema eletrônico microprocessado para monitoração de baterias cujos subsistemas permitem simular processos diversos submetendo-as a tipos diferentes de carga e descarga de forma controlada. O sistema compartilha informações externa e internamente, controlando parâmetros a fim de efetuar os ensaios padronizados ou simulando a alimentação de uma carga real de maneira segura e confiável. Inicialmente, as informações para os testes são feitas de forma manual a partir de templates onde os dados do ensaio e especificações do fabricante são carregadas para iniciar o teste. Assim o sistema fica instruído para executar as demais rotinas e processos de forma automática, quer seja no mesmo teste em ou outro posterior, onde se use a mesma bateria. O sistema se propõe ao ensaio de diversos tipos de químicas de baterias, com algoritmos distintos a cada uma delas, criando arquivos de configuração e de dados, que podem ser armazenados para uso posterior ou utilizados para uma análise imediata. Ao final do ensaio ou ciclo executado é possível escolher a forma de apresentação dos resultados sob forma de planilhas, gráficos e valores, a fim de que seja possível analisar o dispositivo e os processos envolvidos.

Este trabalho versa sobre o projeto e implementação de um controlador de força/torque para um manipulador robótico industrial. Uma proposta de cunho prático, considerando-se as características da planta, foi implementada no manipulador industrial Puma 560 com um sensor de força/torque de seis eixos montado em seu pulso. Considerando-se a inacessibilidade do controle de posicionamento do Puma 560 e a não modificação do projeto original do robô, foi implementada uma malha externa de controle de força/torque sobreposta à malha interna de controle de posição do controlador original. Uma das contribuições deste trabalho foi o desenvolvimento de um simulador geral de manipuladores robóticos de elos seriais rígidos, no ambiente do MATLAB/SIMULINKâ. O simulador desenvolvido, por generalidade, difere dos simuladores usuais que utilizam MATLAB/SIMULINKâ, devido sua flexibilidade advinda da possibilidade de se simular qualquer manipulador dessa categoria e da facilidade de utilização devido à interface desenvolvida para o usuário. O mesmo foi amplamente usado neste trabalho, tanto para o projeto e sintonia dos ganhos do controlador externo de força/torque, quanto para simulações. Finalizando, o trabalho objetiva contribuir no esclarecimento de uma metodologia para aplicação destes controladores em manipuladores em contato com o "ambiente".

Este trabalho apresenta as equações dinâmicas de um dispositivo - Serra Ortopédica Mecatrônica. Para tanto, apresenta uma breve descrição da mecatrônica aplicada à área medica e uma relação dos principais centros de pesquisa em bioengenharia. Particularmente, é apresentado, um estudo da doença e seu tratamento foco deste trabalho osteoartrite e a osteotomia, respectivamente. Este é o primeiro trabalho em obtenção das equações matemáticas da serra mecatrônica e apresenta detalhes relacionados à sua estrutura construtiva mecânica baseada em uma metodologia de projeto mecatrônico. O trabalho também analisa e propõe uma lei de controle para um dos movimentos da serra mecatrônica, além de fornecer uma expressão matemática representa o comportamento da força de resistência do osso durante o processo de perfuração. As comparações preliminares entre o modelo matemático e o comportamento real da serra mecatrônica indicaram um bom comportamento do modelo.

Este trabalho apresenta o projeto de um sistema de controle baseado no método do modelo de referência que pode ser usado em aeronaves de estabilidade variável. Sistemas de controle deste tipo são um dos pré-requisitos para se fazer simulações em vôo. Foram projetados um controlador a malha aberta baseado no método de Erzberger e um controlador a malha fechada baseado no método de Wu. Com relação ao método de Wu foram propostas duas modificações descritas na tese. É verificado que a lei de controle a malha aberta faz a maior parte da ação de controle, enquanto a lei de controle a malha fechada é usada para compensar efeitos de incertezas na dinâmica da aeronave hospedeira e de distúrbios externos. A metodologia de projeto de leis de controle utilizada em que há a atuação conjunta de leis de controle em malha aberta e de leis de controle em malha fechada gerou resultados satisfatórios no rastreamento da resposta de um modelo de referência e é considerada eficiente para o projeto de leis de controle de aeronaves de estabilidade variável.