Este trabalho apresenta novos resultados matemáticos sobre a positividade local de funções escalares multivariáveis. Estes resultados são usados para resolver de forma quantitativa o problema de controle +¥ não-linear. Por solução quantitativa, entende-se uma solução (uma lei de controle) associada a uma região de validade. A região de validade é a região do espaço de estados onde os requerimentos de estabilidade e desempenho são satisfeitos. Para resolver o problema de forma eficiente, foi desenvolvido um procedimento que visa maximizar a região de validade do controlador enquanto garante um desempenho mínimo. A solução deste problema de otimização é estudada e alternativas para sua simplificação são apresentadas. Uma aplicação experimental a um sistema de controle de pH é apresentada. A utilidade dos resultados teóricos desenvolvidos na teoria de estabilidade de Lyapunov também é estudada.

Este trabalho descreve de uma fonna geral a proposta de uma estratégia para controle e supervisão de plantas industriais através da Internet. Tal proposta consiste na apresentação de três contextos distintos: o contexto planta industrial, o contexto servidor e o contexto cliente. O levantamento criterioso de requisitos para cada um dos contextos é apresentado. A união entre as tecnologias Web e os barramentos de campo resultam naturalmente no acesso remoto através da Internet a sistemas de automação industrial, sendo assim, surge uma nova tendência em tennos de supervisão e controle. A motivação para este trabalho surgiu através de alguns estudos de casos presentes na literatura, que disponibilizam laboratórios através da Internet. A maioria destes estudos de caso não possuía os requisitos considerados primordiais para a disponibilização de um processo através da Internet, como por exemplo, a independência de platafonna no lado cliente e um processo de escala industrial no contexto planta industrial. A estratégia proposta tem por objetivo suprir as carências apresentadas pela maioria dos centros de ensino e pesquisa que disponibilizam laboratórios através da Internet. Para validar a estratégia proposta, foi desenvolvido um sistema de acesso remoto no DELET da UFRGS que é constituído de uma Planta Piloto Foundation Fieldbus e sua posterior disponibilização para a Internet Neste trabalho é apresentada sua fundamentação teórica, sua aplicabilidade na área de automação industrial e controle, baseando-se no protocolo de comunicação industrial, o Foundation Fieldbus; descreve-se também como é feito o interfaceamento entre softwares de controle da Planta Piloto e o sistema de supervisão e controle indo até a estrutura de comunicação com a Internet para que se tome possível para o cliente da Internet visualizar e interagir com a Planta Piloto. Configuração de hardware e software e vários outros conceitos ligados às ferramentas utilizadas neste sistema também são abordados neste trabalho.

O controle de robôs móveis não holonômicos apresenta como principal desafio o fato de estes sistemas não serem estabilizáveis em um ponto através de uma realimentação de estados suave e invariante no tempo, conforme o Teorema de Brockett. Para contornar este resultado, técnicas clássicas utilizam leis de controle variante no tempo ou não suaves (descontínuas). Entretanto, estas técnicas não prevêem durante o cálculo da lei de controle restrições nas variáveis do sistema e assim, muitas vezes, geram entradas de controle que são incompatíveis com uma implementação real. Neste trabalho são desenvolvidos algoritmos de controle preditivo baseado em modelo (MPC) para o controle de robôs móveis não holonômicos dotados de rodas. No MPC, restrições nas variáveis de estado e de controle podem ser consideradas durante o cálculo da lei de controle de uma forma bastante direta. Além disso, o MPC gera implicitamente uma lei de controle que respeita as condições de Brockett. Como o modelo do robô é não linear, é necessário um algoritmo de MPC não linear (NMPC). Dois objetivos são estudados: (1) estabilização em um ponto e (2) rastreamento de trajetória. Através de extensivos resultados de simulação, é mostrada a eficácia da técnica. Referente ao primeiro problema, é feita uma análise comparativa com algumas leis clássicas de controle de robôs móveis, mostrando que o MPC aplicado aqui apresenta uma melhor performance com relação às trajetórias de estado e de controle. No problema de rastreamento de trajetória, é desenvolvida uma técnica linear, alternativa ao NMPC, utilizando linearizações sucessivas ao longo da trajetória de referência, a fim de diminuir o esforço computacional necessário para o problema de otimização. Para os dois problemas, análises referentes ao esforço computacional são desenvolvidas com o intuito de mostrar a viabilidade das técnicas de MCP apresentadas aqui em uma implementação real.

Este trabalho apresenta um sistema de aquisição de dados de baixo custo desenvolvido especialmente para monitoramento do desgaste da pastilha de freio e sensor de vibração de aerogeradores. Os aerogeradores de pequeno porte necessitam periodicamente freiar o seu movimento para eventuais manutenções e quando acontece o fim da carga das baterias. O sistema de freio possui uma pastilha que desgasta conforme o uso. O monitoramento do desgaste desta pastilha é um importante fator a ser controlado. Os custos com deslocamentos de técnicos para avaliar o desgaste é proibitivo, logo o monitoramento remoto é a solução proposta. O sinal do sensor de vibração é importante também de ser monitorado pois em situações de ventos fortes o acionamento do freio torna-se importante para evitar auto destruição do equipamento. A solução apresentada é a aquisição destes sinais com projeto eletrônico próprio e a transmissão por sistema sem fio – wireless utilizando a rede celular disponível. Os aerogeradores de pequeno porte normalmente são instalados em localidades onde a instalação de cabos torna-se inviável e por isso uma central de monitoramento localizada em uma cidade de grande porte torna-se interessante, pois quando surgir a necessidade de troca da pastilha pode-se enviar o técnico com a certeza da necessidade, evitando viagens desnecessárias. Um programa de monitoramento também é proposto no modelo adotado. Este software recebe os dados da rede sem fio e num computador apresenta os valores indicando situações alarmantes. / This paper presents a data acquisition system, developed specifically for low-cost monitoring of pads wear and vibration sensor of wind powers. The small Wind Power needs periodically to stop its movement for possible maintenance and when its batteries systems are fuelled. The brake system has pads that wears when used. The monitoring of wear pads is an important factor to be controlled. The travel cost of technicians to evaluate the wear is prohibitive, so the remote monitoring is the proposed solution. The signal from the vibration sensor is important also to be monitored because in situations of high winds the brake turns on, this is important to avoid self destruction of the equipment. The solution presented is the acquisition these signals with electronic project above and the transmission system for wireless using the cellular network available. The small wind powers usually are installed in places where the installation of cables becomes unviable and therefore a central monitoring located in big cities is interesting, because when necessity to change the brake insert, a technician has could be sent with the certainty of the need, avoiding unnecessary trips. Monitoring software is also proposed in the model adopted. This software receives data from the wireless network and a computer presents figures showing alarming situations.

O controle de robôs móveis não holonômicos apresenta como principal desafio o fato de estes sistemas não serem estabilizáveis em um ponto através de uma realimentação de estados suave e invariante no tempo, conforme o Teorema de Brockett. Para contornar este resultado, técnicas clássicas utilizam leis de controle variante no tempo ou não suaves (descontínuas). Entretanto, estas técnicas não prevêem durante o cálculo da lei de controle restrições nas variáveis do sistema e assim, muitas vezes, geram entradas de controle que são incompatíveis com uma implementação real. Neste trabalho são desenvolvidos algoritmos de controle preditivo baseado em modelo (MPC) para o controle de robôs móveis não holonômicos dotados de rodas. No MPC, restrições nas variáveis de estado e de controle podem ser consideradas durante o cálculo da lei de controle de uma forma bastante direta. Além disso, o MPC gera implicitamente uma lei de controle que respeita as condições de Brockett. Como o modelo do robô é não linear, é necessário um algoritmo de MPC não linear (NMPC). Dois objetivos são estudados: (1) estabilização em um ponto e (2) rastreamento de trajetória. Através de extensivos resultados de simulação, é mostrada a eficácia da técnica. Referente ao primeiro problema, é feita uma análise comparativa com algumas leis clássicas de controle de robôs móveis, mostrando que o MPC aplicado aqui apresenta uma melhor performance com relação às trajetórias de estado e de controle. No problema de rastreamento de trajetória, é desenvolvida uma técnica linear, alternativa ao NMPC, utilizando linearizações sucessivas ao longo da trajetória de referência, a fim de diminuir o esforço computacional necessário para o problema de otimização. Para os dois problemas, análises referentes ao esforço computacional são desenvolvidas com o intuito de mostrar a viabilidade das técnicas de MCP apresentadas aqui em uma implementação real.

Este trabalho apresenta um sistema de aquisição de dados de baixo custo desenvolvido especialmente para monitoramento do desgaste da pastilha de freio e sensor de vibração de aerogeradores. Os aerogeradores de pequeno porte necessitam periodicamente freiar o seu movimento para eventuais manutenções e quando acontece o fim da carga das baterias. O sistema de freio possui uma pastilha que desgasta conforme o uso. O monitoramento do desgaste desta pastilha é um importante fator a ser controlado. Os custos com deslocamentos de técnicos para avaliar o desgaste é proibitivo, logo o monitoramento remoto é a solução proposta. O sinal do sensor de vibração é importante também de ser monitorado pois em situações de ventos fortes o acionamento do freio torna-se importante para evitar auto destruição do equipamento. A solução apresentada é a aquisição destes sinais com projeto eletrônico próprio e a transmissão por sistema sem fio – wireless utilizando a rede celular disponível. Os aerogeradores de pequeno porte normalmente são instalados em localidades onde a instalação de cabos torna-se inviável e por isso uma central de monitoramento localizada em uma cidade de grande porte torna-se interessante, pois quando surgir a necessidade de troca da pastilha pode-se enviar o técnico com a certeza da necessidade, evitando viagens desnecessárias. Um programa de monitoramento também é proposto no modelo adotado. Este software recebe os dados da rede sem fio e num computador apresenta os valores indicando situações alarmantes. / This paper presents a data acquisition system, developed specifically for low-cost monitoring of pads wear and vibration sensor of wind powers. The small Wind Power needs periodically to stop its movement for possible maintenance and when its batteries systems are fuelled. The brake system has pads that wears when used. The monitoring of wear pads is an important factor to be controlled. The travel cost of technicians to evaluate the wear is prohibitive, so the remote monitoring is the proposed solution. The signal from the vibration sensor is important also to be monitored because in situations of high winds the brake turns on, this is important to avoid self destruction of the equipment. The solution presented is the acquisition these signals with electronic project above and the transmission system for wireless using the cellular network available. The small wind powers usually are installed in places where the installation of cables becomes unviable and therefore a central monitoring located in big cities is interesting, because when necessity to change the brake insert, a technician has could be sent with the certainty of the need, avoiding unnecessary trips. Monitoring software is also proposed in the model adopted. This software receives data from the wireless network and a computer presents figures showing alarming situations.

Orientador: Alvaro Geraldo Badan Palhares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-21T14:48:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_AntonietadoLago_D.pdf: 7176913 bytes, checksum: a11b266229b05cb5c490d05fef4ee376 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O presente trabalho apresenta o estudo do controle da trajetória da ponta do braço mecânico de um robô industrial, com três graus de liberdade: base deslizante, ombro e cotovelo. O trabalho mostra, também, o estudo do mecanismo diferencial, visando a sua aplicação no punho desse robô. O objetivo do controle de trajetória e do mecanismo diferencial é de dotar o robô com movimentos coordenados, que é o ponto de partida para os movimento orgânicos. O estudo do controle de trajetória inclui o desenvolvimento e a implantação de uma estratégia de controle autônoma e hierárquica para trajetórias contínuas, planares e espaciais, da ponta do braço mecânico. As características fundamentais dessa estratégia de controle de trajetória são as seguintes: - As trajetórias são expressas em forma analítica por uma equação matemática que as define; - o rastreamento da trajetória é baseado em uma lei de controle e o seu erro é corrigido através da função objetivo; - A velocidade tangencial é mantida constante. Obteve-se um avanço tecnológico considerável com o uso dessa estratégia de controle, em relação à técnica industrial atual, onde o rastreamento da trajetória da ponta do braço mecânico não é baseado numa lei de controle. O estudo do mecanismo diferencial é feito através do modelamento dos mecanismos de acionamentos, com duas e com três engrenagens e da análise dos movimentos rígido ou complacente que surgem quando esses mecanismos são acionados...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This work proposes the study of the trajectory control of the extremity of the industrial robot mechanical arm, with three degrees of freedom: sliding base, shoulder and elbow. The work also shows the investigation of a differential mechanism, considering its application in the robot wrist. The objectives of the trajectory control and of the differential mechanism is to supply the robot with coordinated motions, which is the departing point for the organic motions. The study of trajectory control of the mechanical arm includes development and implementation of an autonomous and hierarchical control strategy for plainer and spatial continuous trajectories of the mechanical arm. The main characteristics in that trajectory control strategy are the following: - The trajectories are expressed in an analytical form defined by a mathematical equation; - The trajectory tracing is based in the control law, and its error is corrected by the objective function; - The tangential velocity is maintained constant throughout the movement. A great advance in technology was achieved with the use of that control strategy, in relation to the actual industrial technique, where the trajectory tracing of the mechanical arm cannot be based in a control law. The study of the differential mechanism was reached by modeling of driving mechanisms with two and three gears and the analysis of the rigid and compliant motions that arise when these mechanisms are driven...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Fausto Rodrigues Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenaria Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T20:42:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resende_WeisnerA.A.M.Calafiori_M.pdf: 3396776 bytes, checksum: 7c49c44112d811bd5b4aea76bb30104c (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Os problemas relacionados à frenagem são uma das principais áreas de estudo da engenharia ferroviária. O Laboratório Ferroviário da Faculdade de Engenharia Mecânica da Unicamp tem como principal área de pesquisa o estudo dos processos de frenagem, que envolve os problemas de materiais de atrito e rodas ferroviárias. Para o desenvolvimento destes estudos, foram construídos três dispositivos de ensaios de frenagem, o Dispositivo de Ensaios de Amostras - D.E.A.; a Máquina de Ensaio de sapatas - M.E.S. e o Danço Dinamométrico. O objetivo deste trabalho é apresentar um procedimento para a automação na aquisição de dados e no controle destas máquinas de ensaio e sua integração com os outros equipamentos de medição existentes. Para isto, foi desenvolvido um programa de computador que foi denominado de PROCAD ( Programa para Controle e Aquisição de Dados). Neste trabalho, apresentam-se os conceitos, tipos de comando e formas construtivas dos sistemas de frenagem e algumas de suas aplicações no estudo de frenagem. Seguem-se a descrição da instrumentação eletrônica existente nos dispositivos de ensaio, o programa desenvolvido e a sua utilização. Apresentam-se ainda alguns resultados de ensaios já realizados / Abstract: The problems related to braking consist on a mean area of study on railway. Braking processes study is one of mean areas of research at the Engineering Railway Lab at Mechanical Engineer School at State University of Campinas - Unicamp. This includes friction material and railway wheel problems. For the development of this studies, 3 braking test machine were developed : one Sample Test Device (D.E.A.); one Break Shoes Test Machine (M.E.S.) and a Inertia Dynamometer. The objective of this work is to present a procedure to automatize data acquisition and control of braking test machines and the connection of them to other instruments of the Engineering Railroad Lab. For achieving this goal, a computer program called PROCAD (Programa para Controle e Aquisição de Dados) was developed. Breaking concepts, command types and constructive forms and some of their applications are presented. Friction material and railway wheels are studies. Test Machine for breaking process and material research, existing at Mechanical Engineer School at Unicamp, and their application on the breaking studies are present, too. A description of electronic instrumentation, the program developed and it's usage follows on the job, which is includes by, resultant applications for research considering / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Este trabalho apresenta novos resultados matemáticos sobre a positividade local de funções escalares multivariáveis. Estes resultados são usados para resolver de forma quantitativa o problema de controle +¥ não-linear. Por solução quantitativa, entende-se uma solução (uma lei de controle) associada a uma região de validade. A região de validade é a região do espaço de estados onde os requerimentos de estabilidade e desempenho são satisfeitos. Para resolver o problema de forma eficiente, foi desenvolvido um procedimento que visa maximizar a região de validade do controlador enquanto garante um desempenho mínimo. A solução deste problema de otimização é estudada e alternativas para sua simplificação são apresentadas. Uma aplicação experimental a um sistema de controle de pH é apresentada. A utilidade dos resultados teóricos desenvolvidos na teoria de estabilidade de Lyapunov também é estudada.

Orientador: Celso Pascoli Bottura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-19T16:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Munaro_CelsoJose_D.pdf: 4837163 bytes, checksum: aa243e7c6c4e539ee23506a28687dde2 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Uma nova metodologia para o projeto de controladores lineares robustos multivariáveis o espaço de estados é proposta. Técnicas de alocação de pólos associadas à teoria de estabilidade de Lyapunov permitem o desenvolvimento de uma nova abordagem para tratar o problema de estabilização robusta, para o qual algoritmos iterativos e não iterativos são propostos. Aabordagem é baseada na exploração do conjunto de controladores estabilizantes através de variações paramétricas neste conjunto. Os algoritmos propostos são aplicados a exemplos numéricos, ilustrando a eficácia da abordagem, bem como tornando mais claros conceitos teóricos / Abstract: A new methodology for the design of linear multivariable robust controllers in state pace is here proposed. The use of pole allocation techniques and Lyapunov's stability theory allowed the development of a new approach for the robust stabilization problem, and iterative and non iterative algorithms are proposed to solve it. The approach is based on exploring the set of linear stabilizing controllers through parameter variations on this set. Numerical examples are worked out using the proposed algorithms, where the usefull ness of the methodology is demostrated and theoretical conceps are made clearer / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica