A interoperabilidade entre equipamentos ou aplicativos (software) de tecnologias baseadas em redes de campo (fieldbus) é de suma importância nos sistemas de automação, pois permite a integração dos mesmos, de diferentes fabricantes. A integração é feita por uma linguagem de comunicação comum usada entre as diferentes tecnologias heterogêneas. No nível do software configurador FOUNDATION fieldbus (FF) de dispositivos e de malhas de controle, a linguagem usada para garantir a interoperabilidade entre os dispositivos é provida pela tecnologia de descrição de dispositivos chamada Electronic Device Description (EDD), que é proprietária e de complexo desenvolvimento para o fabricante, definida pela fieldbus Foundation. As tecnologias de software abertas e não-proprietárias têm apresentado um grande crescimento nos últimos anos, em especial a tecnologia eXtensible Markup language (XML), que se tornou mundialmente conhecida devido à integração de aplicativos internet, tornando-os assim interoperáveis uns com os outros. É proposta neste trabalho uma tecnologia de descrição de dispositivos aberta, não-proprietária e de simples desenvolvimento (para o fabricante), baseada na tecnologia XML, que é chamada de Open-EDD (Open Eletronic Device Description). A criação dessa tecnologia engloba a definição da linguagem Open-EDDML (Open Eletronic Device Description Markup Language), a modelagem do XML schema e o projeto e implementação de um interpretador (parser). Para validação dessa tecnologia, é feita a integração da mesma em um configurador real e testes usando dispositivos FF. / The interoperability among devices or software based on fieldbus technologies is becoming increasingly requested and demanded because it allows the integration of devices or software from different manufacturers. The integration is implemented through a common communication language used among the different heterogeneous technologies. In the FOUNDATION fieldbus configurator software is used to provide interoperability among devices a proprietary and complex technology (to be developed by manufacturers), known as Electronic Device Description (EDD) that is defined by the fieldbus Foundation. Meanwhile, open and non-proprietary software technologies have presented a great growth in the last years, especially the eXtensible Markup language (XML) technology, which has became worldwide known due to the integration of internet (heterogeneous) applications. This study proposes a new open, non-proprietary and simple (for manufacturer development) device description based on XML, that is named Open-EDD (Open Electronic Device Description). The creation of this technology includes the definition of the language Open-EDDML (Open Electronic Device Description Markup Language), modeling the XML Schema, projecting and implementing the parser. This technology is validated by integrating it to an existent configurator and testing it using FF devices.

Este trabalho consiste em um caso de estudo de um emulador de planta industrial implementado em FPGA (Field Programmable Gate Array), a fim de simulação de sistemas em conjunto com um CLP (Controlador Lógico Programável). Com isso, fundamentado na indústria de manufatura, são confrontados resultados práticos de um protótipo de processo industrial com os resultados de um modelo aplicado em FPGA. Dessa maneira, tem-se como objetivo o auxílio em testes em níveis de validação de aplicação em desenvolvimento, aproximação de condições de chão de fábrica, otimização de controle de processo e treinamento em automação industrial baseada em CLP. Como proposta para os modelos, a pesquisa utiliza características de um sistema em malha fechada de controle de velocidade de esteira e a partir desse, um processo de sistema discreto, o qual utiliza como base um processo manufatureiro. Inicialmente a revisão bibliográfica apresenta trabalhos em torno de simulação de sistemas e emuladores baseados em hardware reconfigurável. Também são revisados temas relacionados à indústria de manufatura com a aplicação do CLP, assim como a técnica de modelagem GRAFCET. Em seguida, são apresentadas questões referentes à lógica reconfigurável em torno dos dispositivos FPGA. Na sequência da explanação do tema, é realizada a descrição dos protótipos utilizados, assim como os modelos desenvolvidos em FPGA para o emulador, e assim a realização das comparações dos dados. Com a apresentação dos resultados é possível a verificação da semelhança entre os dois sistemas, físico e modelado na FPGA. As pequenas diferenças detectadas nos resultados obtidos, em alguns pontos da simulação, são discutidas no final do trabalho. / This work is a case study of an industrial plant emulator implemented in FPGA (Field Programmable Gate Array), to simulate systems together with a PLC (Programmable Logic Controller). Based in manufacturing industry, practical results of an industrial process prototype are confronted with the results of an applied model in FPGA. The objective is to assist in testing application validation levels in development, approximation of factory floor conditions, optimization of control process and training in industrial automation based on PLC. As a proposal for the models, the research use characteristics of a closed loop speed control system and from this, a discrete system process, which uses as a basis a manufacturing process. Initially the bibliographic review presents works around simulation of systems and emulators based on reconfigurable hardware. Also are reviewed topics related to the manufacturing industry with the application of PLC, beside the GRAFCET modeling technique. Next, questions will set out questions about reconfigurable logic around FPGA devices. Following the explanation of the theme, we describe the used prototypes and the developed models developed in FPGA for the emulator. Finally the obtained data are compared. With the presentation of the results is possible to verify the similarity between the two systems, physical and modeling in the FPGA. The small differences detected in the results obtained, in some points of the simulation, are discussed at the end of the work.

A pesquisa em visão computacional ainda está distante de replicar a adaptabilidade e o desempenho do Sistema Visual Humano. Grande parte das técnicas consolidadas são válidas apenas em cenas estáticas e condições restritivas. Cabeças robóticas representam um avanço em flexibilidade, pois carregam câmeras que podem ser movimentadas livremente para a exploração dos arredores. A observação artificial de um ambiente dinâmico exige a solução de pelo menos dois problemas: determinar quais informações perceptuais relevantes extrair dos sensores e como controlar seu movimento para mudar e manter a fixação de alvos com forma e movimento arbitrários. Neste trabalho, um sistema de controle de fixação binocular geral é proposto, e o subsistema responsável pela seleção de alvos e fixação de deslocamentos laterais é projetado, experimentado e avaliado em uma cabeça robótica com quatro graus de liberdade. O subsistema emprega um popular modelo de atenção visual de baixo nível para detectar o ponto mais saliente da cena e um controlador proporcional-integral gera um movimento conjuntivo das duas câmeras para centralizá-lo na imagem da câmera esquerda, assumida como dominante. O desenvolvimento do sistema envolveu primeiramente a modelagem física detalhada do mecanismo de pan e tilt das câmeras. Então, a estrutura linearizada obtida foi ajustada por mínimos quadrados aos dados experimentais de entrada-saída. Por fim, os ganhos do controlador foram sintonizados por otimização e ajuste manual. A implementação em C++ com a biblioteca OpenCV permitiu operação em tempo real a 30 Hz. Experimentos demonstram que o sistema é capaz de fixar alvos estáticos e altamente salientes sem conhecimento prévio ou fortes suposições. Alvos em movimento harmônico são perseguidos naturalmente, embora com defasamento. Em cenas visualmente densas, onde múltiplos alvos em potencial competem pela atenção, o sistema pode apresentar comportamento oscilatório, exigindo o ajuste fino dos pesos do algoritmo para operação suave. A adição de um controlador para o pescoço e de um controlador de vergência para a compensação de deslocamentos em profundidade são os próximos passos rumo a um observador artificial genérico. / Computer vision research is still far from replicating the adaptability and performance of the Human Visual System. Most of its consolidated techniques are valid only over static scenes and restrictive conditions. Robot heads represent an advance in terms of flexibility by carrying cameras that can be freely moved to explore the surroundings. Artificial observation of dynamic environments requires the solution of at least two problems: to determine what is the relevant perceptual information to be extracted from the sensors and how to control their movement in order to shift and hold gaze on targets featuring arbitrary shapes and motions. In this work, a general binocular gaze control system is proposed, and the subsystem responsible for targeting and following lateral displacements is designed, tested and assessed in a four degrees-of-freedom robot head. The subsystem employs a popular low-level visual attention model to detect the most salient point in the scene, and a proportional-integral controller generates a conjunctive movement of the cameras to center it in the left camera image, assumed to be dominant. The development started with a detailed physical modeling of the pan and tilt mechanism that drives the cameras. Then, the linearized structure obtained was fitted via least squares estimation to experimental input-output data. Finally, the controller gains were tuned by optimization and manual adjustment. The OpenCV-based implementation in C++ allowed real-time execution at 30 Hz. Experiments demonstrate that the system is capable of fixating highly salient and static targets without any prior knowledge or strong assumptions. Targets describing harmonic motion are naturally pursued, albeit with a phase shift. In cluttered scenes, where multiple potential targets compete for attention, the system may present oscillatory behavior, requiring fine adjustment of algorithm weights for smooth operation. The addition of a controller for the neck and a vergence controller to compensate for depth displacements are the next steps towards a generic artificial observer.

166f. / Submitted by Suelen Reis (suziy.ellen@gmail.com) on 2013-04-10T19:35:07Z No. of bitstreams: 1 Luciana Pacheco seg.pdf: 3529890 bytes, checksum: 13857ac04543f1bbc9fd4d7ed9849eba (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Meirelles(rodrigomei@ufba.br) on 2013-05-11T15:30:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Luciana Pacheco seg.pdf: 3529890 bytes, checksum: 13857ac04543f1bbc9fd4d7ed9849eba (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-11T15:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luciana Pacheco seg.pdf: 3529890 bytes, checksum: 13857ac04543f1bbc9fd4d7ed9849eba (MD5) Previous issue date: 2011 / Em sistemas industriais automatizados, a inatividade provocada pela escassez não planejada de recursos, ou por falhas de processo, tem grande influência no desempenho dos sistemas por conta das descontinuidades e instabilidades geradas. Sistemas de controle distribuídos e autônomos podem ajudar a lidar com esses tipos de problemas devido à melhoria de desempenho possibilitada. Entretanto, aspectos relativos à segurança e ao tempo de resposta devem ser bem tratados nesses sistemas devido aos riscos envolvidos (humanos, financeiros e ambientais). A proposta de sistemas autônomos e distribuídos visa a que decisões de controle sejam tomadas mais próximas do objeto controlado, reduzindo assim o tempo de atuação no processo e sistematizando algumas decisões, antes tomadas de forma empírica. Consequentemente, se espera aumentar a disponibilidade e a continuidade do processo, bem como garantir os aspectos de confiabilidade. Entretanto, quando tais sistemas se tornam mais autônomos e distribuídos, podem tender ao comportamento global caótico, caso suas interações não estejam bem definidas. Assim, é importante que seja avaliado e dimensionado o acoplamento entre os sistemas autônomos relacionados. O grau de inteligência de um sistema pode variar de uma entidade completamente controlada a entidades completamente autônomas. O primeiro nível de inteligência é verificado quando um sistema é capaz de gerenciar suas próprias informações, obtidas por meio de sensores e demais técnicas e dispositivos, e não somente manipular informações. Em um segundo nível, o sistema pode notificar o seu gestor quando há um problema. Em um terceiro nível, o sistema já é capaz de tomar decisões e se autogerenciar, mesmo sem intervenção externa. Neste caso, o sistema tem controle total sobre suas tarefas e não há nenhum controle externo a ele. A alternativa proposta pelo GCAD visa a que Sistemas Industriais Automatizados atinjam até o terceiro nível de inteligência, sendo que intervenções externas podem ser admitidas nos casos em que uma ação puramente local e autônoma de fato não é recomendável ou não é possível, por exemplo, havendo necessidade de substituição de equipamentos ou dispositivos. O GCAD propõe um módulo de controle inteligente instanciado predominantemente em nível local que visa a permitir que cada Sistema Industrial Automatizado, distribuído em células, tome decisões críticas de uma forma autônoma. Adicionalmente, um módulo remoto deve gerenciar situações mais complexas que estão além da capacidade de decisão ou atuação do sistema de controle local. O modelo proposto visa a permitir ajustes automáticos e autônomos no sistema, a fim de melhorar seu desempenho, e prevenir ou tratar as falhas inesperadas,assegurando a continuidade da operação. / Salvador

Submitted by Priscila Nascimento (pnascimento@icict.fiocruz.br) on 2012-11-21T16:17:01Z No. of bitstreams: 1 carla-franca-wolanski-de-almeida.pdf: 1099876 bytes, checksum: e454fb4f1e8e4f2a5e837e602abcf47e (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-21T16:17:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carla-franca-wolanski-de-almeida.pdf: 1099876 bytes, checksum: e454fb4f1e8e4f2a5e837e602abcf47e (MD5) Previous issue date: 2009 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / Controle em processo é parte das ações para garantia da qualidade dos produtos a fim de que eles atendam aos requisitos mínimos estabelecidos para seu uso. Os resultados obtidos nos ensaios orientam na tomada de decisões, bem como em ajustes ao processo de produção. Muitas vezes tais resultados são condições imperativas para as etapas subsequentes. O monitoramento do processo produtivo se dá a partir do estabelecimento dos pontos críticos de controle, que precisam ser verificados a cada lote, pois interferem diretamente na qualidade e rendimentos da produção. Portanto, a confiabilidade e agilidade deresposta são fundamentais para correta tomada de decisão e/ou ajuste. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de laboratório de controle em processo nos aspectos gerenciais e principalmente nos aspectos técnicos aplicados ao processo de produção do biofármaco Interferon alfa 2b humano recombinante. Este produto, oferecido no portfólio de Bio-Manguinhos encontra-se em processode transferência de tecnologia com o Instituto cubano CIGB. Com base nos dados da literatura foram estabelecidas as principais etapas do processo produtivo a para expressão de proteínas heterólogas, em sistema recombinante utilizando-se a bactéria Escherichia coli. Os pontos críticos de controle foram estabelecidos utilizando-se a metodologia de análise de riscos HACCP (Hazard Analisys Critical Control Point). Para as análises de controle foram propostas metodologias analíticas que proporcionem a consistência de resultados e que possam garantir a qualidade final do processo de manufatura do produto. O modelo proposto também enfatiza a conduta de ações rotineiras de forma que qualquer desvio possa ser imediatamente identificado e suas causas apuradas além de executar as análises com segurança. Os critérios gerenciais e técnicos abordados foram avaliados criticamente, utilizando-se os procedimentos do sistema de garantia da qualidade vigentes no Instituto, bem como na estrutura do laboratório de controle em processodestinado à vacina contra Hib, que foi adotado como premissa básica, fruto da transferência de tecnologia bem sucedida em Bio-Manguinhos. A proposta elaborada poderá ser utilizada em outros laboratórios destinados ao controle em processo de novos produtos em Bio-Manguinhos e enfatiza os critérios técnicos como condicionais para confiabilidade de medição. / In-process control is a part of the actions to guarantee the quality for final products in order to attend the minimum requirements established for their using. The results obtained from analytical assays guide on decision-making as well as production process adjustments. Often, these results are conditioned to the follow the subsequent stages. The process monitoring occurs from the establishment of critical control points to verify in each batch because theydeterminate product quality and process yield. Therefore, the reliability and speedof response are critical for correct decision-making and adjustment. The objective of this work is to propose a model in process control laboratory in management aspects and especially the technical aspects applied to the production of human recombinant interferon alpha 2b biopharmaceutical, object of this study. Bio-Manguinhos supplies this product in its portfolio, which production technology is being transferred from the CIGB, a Cuban Institution. Based on literature data the main steps were established for a production process of heterologous proteins expressed using a recombinant system with the Escherichia colibacteria. The critical control points were established using the risk assessment methodology HACCP, Hazard analysis Critical Control, HACCP. Analytical methodologies were proposed to improve results consistency and assure the final quality of production process. The proposed model emphasizes the routine actions, so that, any deviation could be immediately identified, their causes verified and activities performed reliably. The management and technical criteria described have been critically evaluated using the Bio-Manguinhos institute quality assurance procedures as well as compared to the structure of the in-process control laboratory for Hib vaccine. This laboratory, adopted as basic premise, resulted from a successful technology transfer in Bio-Manguinhos. The proposal drawn up can be used in other laboratories for in- process control in new products in Bio-Manguinhos and emphasizes the technical criteria for conditional measurement reliability.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CLAUDIO EDUARDO SOARES.pdf: 20046362 bytes, checksum: 135e6d7d3a6f98bef9152afe645904c4 (MD5) Previous issue date: 2011-04-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The controllers based on the internal model principle have found emphasis on control systems due to its ability to perform robust tracking of signals whose generator models are embedded in their internal structures. Controllers with integral, resonant and repetitive terms are examples of this principle. However, the control systems are subject to physical limitations that restrict their operation under certain conditions. The amplitude saturation of the control action is the most common type of restriction found in real systems. The impacts of the saturation of control action are known as windup and its consequences for systems with integral action have already been exhaustive examined. However, the impacts of saturation of control action are not restricted to this type of controller. Other controllers based on the internal model principle are also affected by the windup phenomenon due to saturation of the action control. The impacts of the windup phenomenon for resonant, multi-resonant and repetitive controllers are investigated in this dissertation and an anti-windup technique is suggested to mitigate the impacts of the control saturation on these controllers. The proposed anti-windup technique is based on the conditional integration technique, originally developed for the controllers with integral action, and it is named conditional update. Simulation results are presented to validate the proposed technique. / Os controladores baseados no princípio do modelo interno têm encontrado destaque no controle de sistemas devido a sua capacidade de realizar o rastreamento robusto dos sinais cujos modelos geradores estejam embutidos nas suas estruturas internas. Os controladores com ação integral, ressonantes e repetitivos são exemplos da aplicação deste princípio. Contudo, os sistemas de controle estão sujeitos a limitações físicas que restringem suas condições de operação. A saturação da amplitude da ação de controle é o tipo de limitação mais comum encontrada nos sistemas reais. Os impactos da saturação da ação de controle são conhecidos como windup e suas consequências para os sistemas com ação integral já foram exaustivamente analisadas. Porém, os impactos da saturação da ação de controle não se restringem a este tipo de controlador. Outros controladores baseados no princípio do modelo interno também são afetados pelo fenômeno windup decorrente da saturação da ação de controle. Os impactos do fenômeno windup sobre os controladores ressonantes, multiressonantes e repetitivos são investigados nesta dissertação e uma técnica anti-windup é sugerida para atenuar os impactos da saturação da ação de controle sobre estes controladores. A técnica anti-windup proposta é baseada na técnica da integração condicional, originalmente desenvolvida para os controladores com ação integral e, por isso, denominada de atualização condicional. Resultados de simulação são apresentados para validação da técnica proposta.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-05-16T23:56:29Z No. of bitstreams: 1 EDMAR JOSÉ DO NASCIMENTO – TESE (PPGEE) 2017.pdf: 1146136 bytes, checksum: 66fa0c285fd895d4aa000dd5ad1d1eef (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-16T23:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EDMAR JOSÉ DO NASCIMENTO – TESE (PPGEE) 2017.pdf: 1146136 bytes, checksum: 66fa0c285fd895d4aa000dd5ad1d1eef (MD5) Previous issue date: 2018-04-18 / Protocolos para a distribuição quântica de chaves (DQC) permitem que duas partes (Alice e Bob) compartilhem uma chave secreta que pode ser usada para fins criptográficos. A segurança do protocolo é baseada em propriedades da mecânica quântica, ao invés de hipóteses computacionais. Na distribuição quântica de chaves com variáveis contínuas (DQCVC), a informação é codificada nas amplitudes de quadratura do campo eletromagnético quantizado. Quando implementado com variáveis contínuas, o aparato usado na DQC é consideravelmente mais simples que nas implementações convencionais com variáveis discretas, já que se pode utilizar a medição do tipo homódina, ao invés da detecção de fótons. Uma vez realizada a medida, ainda se faz necessária uma etapa de processamento clássico, denominada de reconciliação da informação, a fim de que Alice e Bob possam compartilhar uma cadeia comum de bits. Para que a DQCVC possa ser realizada em distâncias razoáveis (superiores a 30 km), o processo de reconciliação precisa ser feito com eficiências elevadas (superiores a 90%). Entretanto, eficiências dessa ordem para baixas SNRs (signal-to-noise ratio - razão sinal ruído) requerem o uso de códigos clássicos de comprimento bastante elevado e, assim, são difíceis de serem alcançadas. Nesta tese, se propõe o uso dos mapas de Shannon-Kotel’nikov na preparação dos estados quânticos que são usados na DQCVC. Com a utilização desses mapas, é possível aumentar a SNR entre Alice e Bob sem aumentar a variância da modulação de Alice. Dessa forma, o processo de reconciliação se torna mais simples, pois eficiências de reconciliação mais altas são mais facilmente alcançadas em SNRs maiores. Como contribuições desta tese têm-se: a proposição de um protocolo; a definição de um cenário de simulação e a análise do protocolo para dois tipos de mapas (a espiral uniforme de Arquimedes e as curvas geodésicas em um toro planar). / Quantum key distribution (QKD) protocols allow two parties, Alice and Bob, to share a secret key that may be used for cryptographic purposes. The security of QKD is based on quantum mechanics properties instead of computational assumptions. In continuous-variable quantum key distribution (CVQKD), the information is encoded in the quadrature amplitudes of the quantized electromagnetic field. When QKD is implemented with continuous variables, hardware components are much simpler than their discrete variables equivalents. This is mainly due to homodyne detection instead of photon detection. After measuring the transmitted states, it is still necessary to carry out a classical processing stage known as information reconciliation. This stage allows Alice and Bob to share a common sequence of bits. In order to deploy CVQKD over reasonable distances (over 30 km), reconciliation must be done at high efficiencies (over 90%). However, such high efficiencies for low SNRs (signal-to-noise ratio) require long length classical codes and are difficult to be reached. In this thesis, we propose to use Shannon-Kotel’nikov maps for preparing quantum states in CVQKD. By using these maps, it is possible to increase the SNR between Alice and Bob, without increasing Alice’s variance. Thus, reconciliation becomes easier because higher reconciliation efficiencies are more easily reached for higher SNRs. The contributions of this theses are: the proposal of a CVQKD protocol; the statement of a simulation scenario; the analysis of the proposed protocol for two kinds of maps (uniform Archimedes’ spiral and geodesic curves on a flat torus).

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LenitaSLF.pdf: 2627101 bytes, checksum: 55e09659bccdbe036d1c49a7fea4b6ca (MD5) Previous issue date: 2009-09-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The treatment of wastewaters contaminated with oil is of great practical interest and it is fundamental in environmental issues. A relevant process, which has been studied on continuous treatment of contaminated water with oil, is the equipment denominated MDIF? (a mixer-settler based on phase inversion). An important variable during the operation of MDIF? is the water-solvent interface level in the separation section. The control of this level is essential both to avoid the dragging of the solvent during the water removal and improve the extraction efficiency of the oil by the solvent. The measurement of oil-water interface level (in line) is still a hard task. There are few sensors able to measure oil-water interface level in a reliable way. In the case of lab scale systems, there are no interface sensors with compatible dimensions. The objective of this work was to implement a level control system to the organic solvent/water interface level on the equipment MDIF?. The detection of the interface level is based on the acquisition and treatment of images obtained dynamically through a standard camera (webcam). The control strategy was developed to operate in feedback mode, where the level measure obtained by image detection is compared to the desired level and an action is taken on a control valve according to an implemented PID law. A control and data acquisition program was developed in Fortran to accomplish the following tasks: image acquisition; water-solvent interface identification; to perform decisions and send control signals; and to record data in files. Some experimental runs in open-loop were carried out using the MDIF? and random pulse disturbances were applied on the input variable (water outlet flow). The responses of interface level permitted the process identification by transfer models. From these models, the parameters for a PID controller were tuned by direct synthesis and tests in closed-loop were performed. Preliminary results for the feedback loop demonstrated that the sensor and the control strategy developed in this work were suitable for the control of organic solvent-water interface level / O tratamento de ?guas residuais contaminadas com ?leo ? um assunto de grande interesse pr?tico, principalmente no que se refere ?s quest?es ambientais. Um processo bastante relevante que vem sendo estudado no tratamento semi-cont?nuo de ?guas contaminadas com ?leo ? o Misturador-Decantador ? Invers?o de Fases (MDIF?). Uma vari?vel importante na opera??o do sistema MDIF? ? o n?vel da interface solvente org?nico/?gua na se??o de separa??o. O controle deste n?vel ? essencial tanto para evitar o arraste de solvente pela ?gua como para melhorar a efici?ncia de remo??o do ?leo pelo solvente. A despeito disso, a medida (em linha) da interface de separa??o ainda constitui uma tarefa dif?cil e s?o poucos os sensores capazes de medir tal interface. No caso de sistemas em escala de bancada, n?o h? sensores de interface com dimens?es compat?veis. O presente trabalho teve como objetivo implementar um sistema de controle de n?vel para a interface de separa??o (solvente org?nico/?gua) no equipamento MDIF?. A medida de n?vel da interface ? baseada na aquisi??o e tratamento de imagens obtidas dinamicamente por uma c?mera (webcam). A estrat?gia de controle foi desen olvida para operar em modo feedback, onde a medida de n?vel obtida pelo sensor de imagem ? comparada ao n?vel desejado e a a??o de controle ? tomada sobre uma v?lvula, seguindo uma lei do tipo PID. Um programa de aquisi??o de dados e controle foi desenvolvido em Fortran para realizar as seguintes tarefas: aquisi??o de imagem, identifica??o da interface solvente org?nico/?gua, tomada de decis?es, envio dos sinais de controle e registro de dados em arquivo. Alguns experimentos em malha aberta foram realizados, onde perturba??es aleat?rias tipo pulso foram aplicadas na vari?vel de entrada (vaz?o de sa?da de ?gua). As respostas do n?vel de interface permitiram a identifica??o do processo atrav?s de modelos de fun??o de transfer?ncia. A partir destes modelos, os par?metros para o controlador PID foram sintonizados por s?ntese direta e testes em malha fechada foram realizados. Os resultados preliminares da malha feedback demonstraram que o sensor e a estrat?gia de controle desenvolvidos neste trabalho foram satisfat?rios para controlar o n?vel da interface solvente org?nico/?gua

Controle preditivo baseado em modelos (MPC) é uma técnica de controle amplamente utilizada na indústria de processos químicos. Por outro lado, o método de identificação em subespaços (SID) tem se mostrado uma alternativa eficiente para os métodos clássicos de identificação de sistemas. Pela combinação dos conceitos de MPC e SID, surgiu, no final da década de 90, uma nova técnica de controle, denominada controle preditivo com enfoque em subespaços (SPC). Essa técnica também é conhecida como controle preditivo orientado a dados. Ela substitui por um único passo as três etapas do projeto de um MPC: a identificação do modelo, o cálculo do observador de estados e a construção das matrizes de predição. Este trabalho tem como principal objetivo revisar estudos feitos na área de SPC, aplicar esse método em sistemas típicos da indústria química e propor novos algoritmos. São desenvolvidos três algoritmos de excitação interna para o método SPC, que permitem gerar dados persistentemente excitantes enquanto um controle mínimo do processo é garantido. Esses algoritmos possibilitam aplicar identificação em malha fechada, na qual o modelo do controlador SPC é reidentificado utilizando dados previamente excitados. Os controladores SPC e SPC com excitação interna são testados e comparados ao MPC por meio de simulações em dois processos distintos. O primeiro consiste em uma coluna debutanizadora de uma unidade de destilação, para a qual são disponibilizados dois modelos lineares referentes a pontos de operação diferentes. O segundo é um reator de polimerização de estireno com dinâmica não linear, cujo modelo fenomenológico é conhecido. Os resultados dos testes indicam que o SPC é mais suscetível a ruídos de medição. Entretanto, verifica-se que esse controlador corrige perturbações nos set-points das variáveis controladas mais rapidamente que o MPC. Simulações realizadas para o SPC com excitação interna mostram que os algoritmos propostos neste trabalho excitam o sistema satisfatoriamente, de modo que modelos mais precisos são obtidos na reidentificação com os dados excitados. / Model Predictive Control (MPC) technology is widely used in chemical process industries. Subspace identification (SID) on the other hand has proven to be an efficient alternative for classical system identification methods. Based on the results from MPC and SID, it was developed in the late 90s a new control approach, called Subspace Predictive Control (SPC). This approach is also known as data-driven predictive control. In this new method, one single operation replaces the three steps in a MPC controller design: system identification, the state observer design and the predictor matrices construction. The aim of this work is to review studies in the field of SPC, to apply this technology to typical systems of chemical industry and to propose new algorithms. It is developed three internal excitation algorithms for the SPC method, which allow the system to be persistently excited while a minimal control of the process is still guaranteed. These algorithms enable the application of closedloop identification, where the SPC controller model is re-identified using the previously excited data. The SPC controller and the SPC controller with internal excitation are tested through simulation for two different processes. The first one is a debutanizer column of a distillation unit for which two linear models corresponding to two different operating points are available. The second one is a non-linear system consisting of a styrene polymerization reactor. A phenomenological model is provided for this system. Tests results indicate that SPC is more susceptible to measurement noises. However, it is noticed that SPC controller corrects perturbations on set-points faster than MPC. Simulations for the SPC with internal excitation show that the proposed algorithms sufficiently excite the system, in the sense that more precise models are obtained from the re-identification with excited data.

nÃo hà / O uso racional de recursos à pauta recorrente nas discussÃes acerca do desenvolvimento sustentÃvel e tem estimulado o projeto de equipamentos mais eficientes quanto ao consumo de energia elÃtrica. Agentes regulamentadores e certificadores estabelecem regras para o funcionamento e para a classificaÃÃo de eletrodomÃsticos quanto ao consumo de energia elÃtrica a fim de formalizar a relaÃÃo entre o desempenho dos mesmos e a manutenÃÃo indefinida dos recursos. Nesse contexto, lanÃa-se mÃo do projeto de um controlador preditivo baseado em modelo aplicado à regulaÃÃo da temperatura do reservatÃrio de Ãgua gelada de um refrigerador termoelÃtrico obedecendo as especificaÃÃes da norma internacional ANSI18 que determina condiÃÃes funcionais para bebedouros com refrigeraÃÃo mecÃnica incorporada, concomitantemente buscando atender aos requisitos para a certificaÃÃo ENERGY STAR quanto ao critÃrio de eficiÃncia energÃtica. Para tanto foram realizadas as etapas de i) Modelagem e IdentificaÃÃo do Processo: foi desenvolvido um modelo em termos de funÃÃo de transferÃncia do sistema de refrigeraÃÃo termoelÃtrico de fluidos atravÃs de modelagem fenomenolÃgica; foram realizados experimentos para a identificaÃÃo de parÃmetros de modelos discretos pelo mÃtodo caixa branca; foi desenvolvido critÃrio de seleÃÃo de modelo baseado na capacidade de simulaÃÃo e caracterÃsticas do resÃduo de simulaÃÃo; ii) Estudo do Controlador Preditivo Baseado em Modelo: foi projetado e implementado na planta um controlador preditivo baseado em um dos modelos parametrizados para regulaÃÃo da temperatura do reservatÃrio interno; foi analisado o desempenho do controlador segundo a norma regulamentadora; iii) Estudo da EficiÃncia do Controlador: foi analisado o desempenho do controlador quanto a capacidade do protÃtipo em atender aos requisitos que o qualificam à obtenÃÃo de certificado segundo critÃrio de eficiÃncia energÃtica para regulaÃÃo da temperatura interna do reservatÃrio e, por fim, realizado um estudo comparativo entre a estratÃgia de controle biestÃvel aplicada atualmente ao processo e a estratÃgia proposta. / The rational use of resources is a recurring theme in sustainable development discussions and has stimulated the development of more efficient electrical power consumption appliances. Regulators and Certifiers agencies set standards for the functionality requirements and for the electric power consumption classification of devices in order to formalize the relationship between performance and maintenance of these resources indefinitely. Thus a model based predictive controller was applied to a thermoelectric cooler to attain the international standard ANSI18 specifications for water cooler dispensers and to meet ENERGY STAR$ iny^{ extregistered}$ energy efficiency requirements. A phenomenological linear model was obtained and the respective parameters were identified by using least squares algorithm; experiments were performed to identify the parameters of the discrete transfer functions; a model criterion selection based on simulation capabilities and residue characteristics was developed; a model based predictive controller was designed and applied using one of the models identified; the controller performance was analyzed attending to the ANSI18 standard and according to energy performance certificates; a comparative study between the bistable control and the proposed strategy was made for performance analysis. Simulation and experimental tests have shown compromise between the simulation capability and residue characteristic criterion. The closed loop system behavior allowed energy saving in standby temperature regulating compared to thermostat control mode. The new control strategy achieved ENERGY STAR energy-efficiency criteria certification requirements infeasible for traditional regulation.