A dinâmica caótica pode ser explorada para a implementação de sistemas de comunicação eficientes e simples. A comunicação empregando caos explora o sincronismo que ocorre entre osciladores caóticos, quando condições bem gerais se aplicam, para transmitir informações adequadamente codificadas dentro do conjunto invariante caótico. Este trabalho estudou técnicas de controle e sincronização de caos, aproveitando a evolução caótica do circuito de Chua em regime de operação de dupla volta e do sistema de Lorenz. Foram abordadas duas formas de se aproveitar características peculiares de sistemas caóticos para se transmitir informações. A primeira forma consistiu em codificar a informação na dinâmica simbólica do sistema através da utilização de pequenas perturbações. A segunda forma utilizou um sinal caótico para mascarar a mensagem codificada na dinâmica simbólica do oscilador de Chua. Investigou-se o comportamento do sistema diante do modelo de um canal com limitações na faixa de passagem e a performance de métodos de compensação dessas limitações.

Atualmente, as empresas fabricantes de aeronaves enfrentam problemas como aumento do nível de automação, otimização das técnicas de projeto e integração de vários sub-sistemas que compõem uma típica aeronave moderna, buscando satisfazer múltiplos requisitos como rapidez, precisão, simplicidade, segurança, conforto e custo, que são comportamentos desejados pelo usuário e que devem ser considerados pelo projetista. Este projeto propõe a utilização da técnica de times assíncronos (A-Team) para a solução numérica de problemas de otimização multi-objetivo envolvendo sistemas aeroespaciais, eventualmente focado no problema de sintonização de autopilotos. Um time assíncrono é um arranjo de algoritmos fracamente alocados, mas que cooperam para atingir um objetivo desejado, compartilhando soluções independentes um do outro, sem necessidade de uma coordenação prévia entre esses algoritmos. Entre os membros do A-Team, incluíram-se algoritmos multi-critério tradicionais como somatório de pesos, método de programação-alvo e, MOGA (Multi-Objective Genetic Algorithms), com o intuito de aumentar a probabilidade de se encontrar pontos de ótimo global, favorecendo o estudo de aplicações mais complexas e criando novas estratégias para o tratamento de problemas dinâmicos.

Este trabalho visa desenvolver através da utilização das técnicas de identificação e controle, um sistema de controle automático da pressão dinâmica do escoamento do túnel aerodinâmico n. 3, do Instituto de Aeronáutica e Espaço, onde são realizados ensaios de calibração de anemômetros. O objetivo principal é a minimização do tempo de realização da calibração através da diminuição do tempo de ajuste da velocidade de um motor. A proposta é identificar o modelo do túnel considerando-o uma caixa preta, e utilizar um controlador PI para atingir a pressão dinâmica desejada para o ensaio de calibração sem que ocorra sobrecarga de corrente. O sinal de erro entre a referência e o sinal proveniente de um transdutor de pressão dinâmica é considerado o sinal de entrada do controlador PI. O sinal de saída é o comando do conversor estático de tensão que alimenta o motor. Todos os procedimentos para a determinação experimental dos parâmetros do controlador PI foram simulados previamente através do Matlab. O controlador PI foi implementado em software Catman 3.1 para utilização com sistema de aquisição de dados Mgcplus, e os sinais simulados foram comparados aos sinais reais. Os resultados obtidos com este trabalho foram considerados satisfatórios, e o controle PI está em utilização no laboratório do Túnel Aerodinâmico n. 3, minimizando de forma significativa o tempo de realização dos ensaios. A repetitividade do ensaio foi uma outra melhoria alcançada, prevista com a introdução dessa inovação tecnológica.

This work proposes and compares three algorithms for vehicle detection, composed of two main stages, preprocess and process. The first will proceed with the selection of the region of interest (ROI) and the background learning phase. The ROI is a narrow and transversal-to-lane rectangular area wherein detection is achieved, its dimensions provides low processing workload. The learning, named as progressive background training (PBT), is compounded of three consecutive and nonoverlapping steps that will produce the necessary parameters for the next stage. PBT is accomplished fully automatically, expect for requiring the manual specification of the three subset of training images, one for each training step. These steps relate to find, respectively, the gray-level lane limits (GLLL), the intensity edge threshold (IET) and the normalized chromaticity distortion threshold (NCDT). The first supposes that, in normal traffic conditions, most of the input images are of lane and uses this to select the first subset of sample-frames and build two intensity histograms; a statistical operator is used for the automatic threshold selection (ATS) and further lane intensity interval definition. The second step uses GLLL interval to fulfill the automatic sample selection (ASSEL) of the second input of images subset and build a bi-modal histogram of gradient magnitude wherein two unsupervised, non-parametric and non-context automatic threshold selection (ATS) methods are used to find the intensity edge threshold. One maximizes a cost function related to conditional entropy and the other maximizes the between-classes variance. The last step, NCDT, uses the former step threshold output to perform edge detection and use it as ASSEL and select the frames to model the statistics of the background and construct the histogram of the normalized chroma distortion. An ATS carries out a search into this histogram until find a predefined detection rate and find the NCDT. The second stage, named foreground detection (FD), has two main steps and uses all the thresholds and background statistical parameters computed in the previous stage. The first step relates to the generation of the ROI masks. These masks are binary and maps the state of each ROIs pixels features, as gray-level region position, edge-pixel and normalized chroma distortion. This amount of data is used in the next step of FD to perform the decision process and yield the desired vehicle detection output. A Fathy and Siyal (F&S) approach was taken as the groundwork to the three following resulting developments of this thesis: the MF&S is a modified version of F&S specially regarding to the learning phase, it is robust to lighting changes and shadow, but not to the interface of lane and shadow; the gradient magnitude aiding (GMA) approach is a special case of the previous yielding the same performance of MF&S when it is with its best tuning; and chroma and gradient magnitude aiding (CGMA) approach, fuses the former with gray-level and color information resulting on shadow and lane interface robustness. It is also shown how vehicle detection outputs can be used to compute basic traffic parameters such as vehicle count, traffic flow, occupancy and link travel time. Performance is verified by two further defined indexes, the detection and false alarm rates. Both optimal values respectively relate to the low probability to misclassify a vehicle and incorrectly classify lane as vehicle. Results show that CGMA reduce false alarms while maintaining the detection rate in comparison with GMA and MF&S algorithms.

This thesis proposes a Rotary-Wing Aeroservoelasticity approach to the modeling, analysis and control of the blade-sailing phenomenon in the helicopter-ship dynamic interface (DI), based on the identification, response evaluation and control of flow and ship motion induced loads, during the engagement/disengagement flight regimes, in order to establish some principles for the design and safe operation of shipboard rotorcraft systems. The nonlinear aeroelastic analysis revealed that the nonlinearity due to large flapping deflections and to the centrifugal forces is not relevant for normal operating conditions, whereas the nonlinear effects due to the flapping stops in articulated rotors influence significantly the blade-sailing vibrations. These nonlinear effects related to the stops can be tackled with approximate stiffness functions. The nonlinear analysis confirmed that hingeless rotor blade-sailing vibrations are lower than that of the articulated rotor, however, the differences are small for rotors with similar structural/geometric characteristics. The blade-sailing phenomenon in the DI and the flapping response during engagement/disengagement shipboard operations can be analyzed trough an oscillator system with nonlinear stiffness related to the droop and flap stops and time-varying coefficients related to the undisturbed flow velocity and to the parameters of the proposed active proportional-derivative individual blade control (PD-IBC). The aeroelastic analysis also showed that blade sailing is a cooperative phenomenon. Though the mean flow vertical velocity gradient across the rotor be the single most important factor, the combination of horizontal wind velocities, fluctuating flow vertical velocities, gravity and ship motion effects may give rise to excessive flapping vibrations. The proposed active proportional-derivative state feedback individual blade control (PD-IBC) can obtain blade-sailing flapping vibration reduction of 30% for shipboard articulated rotors at moderate wind-over-deck (WOD) conditions/advance ratios, without monitoring the DI environment, and a reduction greater than 40% if combined with shipboard rotor plant modifications, involving an increase of the blade flapwise stiffness and an aerodynamic design of the ship flight deck, considering the current blade pitch input limits of the actuators. Therefore, the implementation of active feedback aeroelastic control methods may be one of the most important measures for blade-sailing mitigation in the DI.

Este trabalho descreve os aperfeiçoamentos realizados na plataforma robótica móvel ROMEO III, dando origem ao robô ROMEO III.v2, onde os três principais desafios da navegação de robôs móveis são atacados: a localização, o mapeamento e o planejamento da trajetória. Esta nova configuração herda as soluções utilizadas em suas versões anteriores: o algoritmo A* para realizar o planejamento da trajetória e a utilização de encoders unido à detecção de marcos artificiais para a localização. Assim, para atacar o problema do mapeamento, o ROMEO III.v2 utiliza: 1) a metodologia Occupancy Grid para caracterizar o ambiente, 2) um arranjo de sonares com dois receptores e um transmissor para adquirir os dados do espaço em volta da plataforma (permitindo identificar o ângulo de recepção da onda ultra-sônica, além de estimar possíveis erros de leitura) e 3) uma bússola eletrônica é utilizada para identificar a orientação inicial da plataforma. Diversos testes são apresentados neste trabalho e mostram que o robô ROMEO III.v2 alcançou a sua finalidade dentro das limitações impostas pelo sonar: navegar autonomamente em um ambiente estático, estruturado e desconhecido.

No presente trabalho apresenta-se o estudo de duas diferentes abordagens relacionadas à utilização de sensores visuais na robótica móvel. Na primeira delas as imagens são usadas para fornecer parâmetros que permitam determinar a postura do próprio veículo durante o rastreamento de uma trajetória preestabelecida. Na segunda abordagem, os parâmetros fornecidos pelo processamento das imagens permitem calcular dados sobre a posição relativa entre o objeto imageado e o robô com o objetivo de seguir alvos móveis. No caso do rastreamento de trajetória, utiliza-se a lei de controle cinemático proposta em [

Este trabalho apresenta um estudo de arquiteturas de comandos de vôo fly by wire enfocando nos efeitos dinâmicos de atrasos e processos de conversão de dados advindos da inserção de computadores digitais na malha de controle. São analisados os efeitos da dinâmica de ordem elevada no sistema, formada por atrasos de processamento, sensores, conversores e filtros. A influência de cada um desses elementos no comando é avaliada por meio de análises de sensibilidade. Sugere-se, de forma a conferir maior segurança ao sistema, que o projeto de leis de controle para comando de vôo leve em conta dinâmicas associadas inerentes à abordagem fly by wire. Objetivando a implementação prática de uma estrutura de emulação de malhas de controle fly by wire, é especificado um sistema para a simulação de arquiteturas fly by wire em tempo real sustentado na plataforma x PC Target da Mathworks. O sistema concebido admite a introdução de modelos de sensores, atuadores, filtros, conversores e barramentos e permite, ainda, sua substituição por elementos de hardware equivalentes.

Este trabalho propõe uma arquitetura de sistema de piloto automático para uma aeronave militar de treinamento. O projeto preliminar desta aeronave mostrou que a mesma ée naturalmente estável, portanto, não necessitando de um sistema de aumento de estabilidade. Como esta ée uma aeronave de treinamento, o sistema de piloto automático não ée tão exigido quanto seria numa aeronave de transporte. Neste caso, o uso do piloto automático se justifica na fase de vôo de cruzeiro. O modelo aerodinâmico longitudinal ée desenvolvido a partir das equações de movimento definidas no início do trabalho e das derivadas de estabilidade e controle calculadas no projeto preliminar da aeronave (14 ). Neste caso, ée desenvolvido tanto o modelo completo quanto o modelo para aproximação de período curto de corpo rígido e flexível. Este modelo de período curto ée utilizado na análise do critério de qualidade de vôo chamado critério C*. Os modos de vibração da estrutura da aeronave devem ser desacoplados da resposta produzida pelo sistema de piloto automático. A análise dos modos de vibração da aeronave demonstrou que o modo de flexão da fuselagem ée o que tem maior influência na resposta do piloto automático. Este modo de flexão ée eliminado das malhas de controle através de um filtro que rejeita a freqüência do modo. As malhas de controle do sistema de piloto automático para o canal longitudinal são inicialmente apresentadas e discutidas de forma genética. Posteriormente, as malhas interna e externa são propostas para a arquitetura de piloto automático em questão. Os ganhos das malhas são ajustados para controlar o ângulo de arfagem, a altitude e a velocidade durante a fase de vôo de cruzeiro. O trabalho segue com uma descrição da arquitetura do ponto de vista de sistemas e suas interfaces. O princípio de funcionamento dos componentes da arquitetura ée brevemente descrito. As principais indicações e alarmes para a tripulação são apresentados e comentados. Os modos de funcionamento do piloto automático são descritos do ponto de vista de operação do sistema pelo piloto. Os resultados das simulações das malhas de controle propostas são apresentados graficamente. Estes resultados permitem concluir o melhor ajuste para os ganhos das malhas de controle. Além disso, os resultados permitem a avaliação do comportamento da aeronave em duas diferentes condições de cruzeiro.

Este trabalho apresenta e avalia a influência do Automatic Takeoff Control System (ATTCS) em uma aeronave regional a jato. O estudo surgiu com intuito de demonstrar a existência de algum benefício que justifique o acoplamento do ATTCS ao sistema do Full Authority Digital Engine Electronic Control (FADEC), visando a dar mais segurança aos processos de decolagem e proporcionar economia na operação da aeronave. Neste estudo ée feita uma abordagem da segurança na decolagem, apresentando-se um histórico de como foram iniciados os estudos que regulamentaram essa fase do vôo, assim como a influência do processo de decolagem na conservação e manutenção do grupo propulsor. São realizadas simulações de decolagem a partir de modelos de aeronaves para a análise de como a ATTCS está interferindo no desempenho da pista dos aviões. Para isso, foi implementado um modelo padrão de avião baseado na plataforma da aeronave ERJ 145 de onde foram extraídos dados geométricos e propulsivos. Por se tratar de uma aeronave regional tradicional, sem grandes diferenças em relação a outros aviões da mesma classe, os resultados podem ser extrapolados para outras aeronaves a jato de categoria semelhante. O estudo também compara o tempo entre as manutenções dos motores para um mesmo avião equipado com e sem ATTCS. Também são apresentados os custos de aquisição, instalação e as implicações na segurança de vôo, advindo da utilização do ATTCS no cumprimento dos requisitos da norma FAR 25. Um Web Charft (gráfico de malha) ée gerado para demonstrar a influência do ATTCS na operação da aeronave. Os resultados apresentados evidenciam uma redução apreciável nos custo de manutenção dos motores, economia de combustível e melhor flexibilidade operacional, conseguidos através do uso do ATTCS.