CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / A teoria dos jogos à um ramo da matemÃtica dedicado ao estudo de situaÃÃes que surgem quando mÃltiplos agentes de decisÃo buscam atingir seus objetivos individuais, possivelmente conflitantes entre si. Em sua formulaÃÃo dinÃmica linear quadrÃtica (LQ), as soluÃÃes de equilÃbrio de Nash dos jogadores podem ser obtidas em termos das equaÃÃes algÃbricas de Riccati acopladas, que, a depender do mÃtodo numÃrico utilizado para seu cÃlculo, podem gerar resultados insatisfatÃrios sob o ponto de vista da estabilidade e precisÃo numÃrica. Neste sentido, esta dissertaÃÃo propÃe um novo algoritmo para uma soluÃÃo alternativa das equaÃÃes algÃbricas de Riccati acopladas associadas aos jogos dinÃmicos (LQ), com estrutura de informaÃÃo em malha aberta, utilizando, para isso, conceitos da teoria da dualidade e otimizaÃÃo estÃtica convexa. Em adiÃÃo, obtÃm-se uma nova metodologia para a sÃntese de uma famÃlia de controladores Ãtimos. A teoria dos jogos tambÃm revela um enorme potencial de aplicaÃÃo em problemas de controle multiobjetivo, no qual està incluÃdo o controle Hinf, que pode ser formulado como um jogo dinÃmico de soma-zero. Considerando essa formulaÃÃo, as novas metodologias propostas neste trabalho sÃo estendidas aos problemas de controle Hinf com rejeiÃÃo de perturbaÃÃo, gerando resultados com melhores propriedades de desempenho e estabilidade que os obtidos via equaÃÃo algÃbrica de Riccati modificada. Por fim, atravÃs de exemplos numÃricos e simulaÃÃes computacionais, as novas metodologias sÃo confrontadas com as metodologias tradicionais, evidenciando-se os aspectos mais relevantes de cada abordagem.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiano Luiz Diel.pdf: 3361169 bytes, checksum: 272490d70ac95c5008fc77d50f4431d0 (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Klabin Fabricadora de Papel e Celulose S/A / The pulp and paper industries are major consumers of energy. The plant of black liquor evaporation consumes significant portion of this energy. Any effort to improve their energy efficiency is beneficial to the industry. The computer simulation is a powerful tool to aid the understanding of industrial processes and may help identify mechanisms involved in the prediction of responses to changes in operating conditions and optimization of process control. The objective of this work is the development of a mathematical model phenomenological representing the evaporation plant of Klabin Papéis Monte Alegre (KPMA) and the use of it to study and improve operational conditions of the plant. To achieve this goal, firstly it was developed a simplified model based on the work of other authors. The model was built in Maple ® platform. The model was built from mass and energy balances and phase equilibrium equations. Correlations were used to estimate properties, e. g. boiling point raise, enthalpies of the liquor, steam and condensate. The model reproduced well the results of the authors, with the largest percentual error equal to 5.5% and most of the parameters with percentual errors less than 1%. The model was adapted to represent the first effect of evaporation plant of KPMA. Historical operating data were used to compare the model results. Good results were found for temperature and solid content of the liquor. Good results were found for mass flows in some effects, but the model could not effectively predict the mass flow of all effects and the variables related to the flash tanks. The differences are attributed mainly to considerations of steady state and saturated vapor with no entrainment of particles in the liquor and the use of literature correlations to predict the properties of the liquor that do not correspond to the liquor used. / As indústrias de papel e celulose são grandes consumidoras de energia. A planta de evaporação de licor negro consome parte significativa dessa energia. Qualquer esforço no sentido de melhorar sua eficiência energética é benéfico para a indústria. A simulação computacional é uma ferramenta poderosa no auxílio da compreensão de processos industriais, podendo auxiliar na identificação de mecanismos envolvidos no processo, na predição de respostas a mudanças de condições de operação e na otimização do controle de processos. Assim, o objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um modelo matemático fenomenológico representando a planta de evaporação da Klabin Papéis Monte Alegre (KPMA) e a utilização do mesmo para estudo e melhoria das condições operacionais da planta. Para atingir a este objetivo, primeiramente foi desenvolvido um modelo simplificado baseado no trabalho de outros autores. O modelo foi construído em plataforma Maple®. O modelo foi construído a partir de balanços de massa e energia e equações de equilíbrio de fases. Foram utilizadas correlações para estimar propriedades, e.g. elevação do ponto de ebulição, entalpias do licor, vapor e condensado. O modelo reproduziu bem os resultados dos autores, sendo o maior desvio percentual igual a 5,5% e a grande maioria dos parâmetros com desvio percentuais inferiores a 1%. O modelo foi adaptado para representar o primeiro efeito da planta de evaporação da KPMA. Dados históricos de operação foram utilizados para comparação dos resultados do modelo. Foram encontrados bons resultados para os teores de sólidos e temperaturas do licor, bem como para as vazões para alguns dos evaporadores. O modelo não pôde predizer com eficácia as vazões de todos os evaporadores e das variáveis referentes aos tanques de expansão de licor. As diferenças encontradas são atribuídas principalmente às considerações de regime estacionário e de vapor saturado com ausência de arraste de partículas no licor, bem como da utilização de correlações da literatura para predizer as propriedades do licor que não correspondem ao licor utilizado na evaporação.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maia_JulioPereira_D.pdf: 8705466 bytes, checksum: e604d7a471ca19eb99492912d431174b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese apresenta um estudo de estratégias de esquemas de controle em unidades de destilação a vácuo de refinarias de petróleo, com o uso de dados e informações de uma refinaria brasileira, de modo a se desenvolver uma simulação representativa do processo, onde uma diferença global máxima de 5% entre os resultados de simulação e os dados de saída reais foi obtida. A simulação foi executada com alto nível de detalhamento, com cálculos de queda de pressão, dimensionamento de sistemas de bombeamento e uso de internos de coluna comerciais. Uma análise paramétrica foi executada para a verificação das variáveis mais influentes do processo. A simulação em estado estacionário resultante foi então convertida para o regime dinâmico, onde um esquema de controle equivalente ao esquema de controle da planta real foi implementado. Este esquema de controle foi submetido a um conjunto de perturbações usuais ao processo real, produzindo respostas dinâmicas do processo para cada perturbação aplicada. Pela análise das dinâmicas destas respostas e das respostas do sistema em malha aberta, um esquema de controle alternativo foi proposto e verificado da mesma maneira que o esquema de controle equivalente. Malhas de controle específicas para quantificar a qualidade dos produtos, tendo por base o índice ASTM D86 foram inseridas. A comparação entre os dois esquemas de controle por meio das respostas dinâmicas na qualidade dos produtos, considerando como parâmetro o ISE (Integral Squared Error) das malhas de cada esquema para comparação, apresentou uma redução média do erro em 70% na qualidade dos produtos principais / Abstract: A petroleum vacuum distillation unit study on control scheme strategies is developed in this work. Real plant data and information is gathered from a Brazilian Refinery to develop a representative simulation of the process, which had achieved a maximum 5% overall difference from the plant results. The simulation was set to be highly detailed, including pressure drop calculations, pumping system and the use of commercial column internals (packing and plates) in it. A parametric analysis was carried in order to verify the most influent variables in the process, with respect to temperature profiles, product flows and product qualities. The resultant steady state simulation was then converted into dynamic regime, when a control scheme equivalent to the real plant control scheme was implemented. This control scheme was then subjected to a set of common perturbations that occur in the real process, producing the dynamic response of the process to each perturbation applied. By analyzing the dynamics of these responses and the open loop responses, an alternative control scheme is proposed and verified in the same manner the later one was. A specific control loop was proposed to account a petroleum product quality index, such as ASTM D86 95% recovery. The comparison of the control schemes by means of the dynamic responses considering the correlated ISE (integral squared error) of each scheme has shown an average error reduction of 70% in the main products quality / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-05-11T14:16:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_EstimacaoPorcentagemFluor.pdf: 3010181 bytes, checksum: 0b250d533f6f07d9141beb6a3afccea1 (MD5) / Approved for entry into archive by Samira Prince(prince@ufpa.br) on 2012-05-14T13:54:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_EstimacaoPorcentagemFluor.pdf: 3010181 bytes, checksum: 0b250d533f6f07d9141beb6a3afccea1 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-14T13:54:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_EstimacaoPorcentagemFluor.pdf: 3010181 bytes, checksum: 0b250d533f6f07d9141beb6a3afccea1 (MD5) Previous issue date: 2011 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / CVRD - Companhia Vale do Rio Doce / As indústrias têm buscado constantemente reduzir gastos operacionais, visando o aumento do lucro e da competitividade. Para alcançar essa meta, são necessários, dentre outros fatores, o projeto e a implantação de novas ferramentas que permitam o acesso às informações relevantes do processo de forma precisa, eficiente e barata. Os sensores virtuais têm sido aplicados cada vez mais nas indústrias. Por ser flexível, ele pode ser adaptado a qualquer tipo de medição, promovendo uma redução de custos operacionais sem comprometer, e em alguns casos até melhorar, a qualidade da informação gerada. Como estão totalmente baseados em software, não estão sujeitos a danos físicos como os sensores reais, além de permitirem uma melhor adaptação a ambientes hostis e de difícil acesso. A razão do sucesso destes tipos de sensores é a utilização de técnicas de inteligência computacional, as quais têm sido usadas na modelagem de vários processos não lineares altamente complexos. Este trabalho tem como objetivo estimar a qualidade da alumina fluoretada proveniente de uma Planta de Tratamento de Gases (PTG), a qual é resultado da adsorção de gases poluentes em alumina virgem, via sensor virtual. O modelo que emula o comportamento de um sensor de qualidade de alumina foi criado através da técnica de inteligência computacional conhecida como Rede Neural Artificial. As motivações deste trabalho consistem em: realizar simulações virtuais, sem comprometer o funcionamento da PTG; tomar decisões mais precisas e não baseada somente na experiência do operador; diagnosticar potenciais problemas, antes que esses interfiram na qualidade da alumina fluoretada; manter o funcionamento do forno de redução de alumínio dentro da normalidade, pois a produção de alumina de baixa qualidade afeta a reação de quebra da molécula que contém este metal. Os benefícios que este projeto trará consistem em: aumentar a eficiência da PTG, produzindo alumina fluoretada de alta qualidade e emitindo menos gases poluentes na atmosfera, além de aumentar o tempo de vida útil do forno de redução. / The industries have been often seeking to reduce operating expenses, as to increase profits and competitiveness. To achieve this goal, it must take into account, among other factors, the design and implementation of new tools that accurately, efficiently and inexpensively allow access to information relevant to process. Soft sensors have been increasingly applied in industry. Since it offers flexibility, it can be adapted to make estimations of any measurement, thus a reducing in operating costs without compromising the measurements, and in some cases even improve the quality of generated information. Since they are completely softwarebased, they are not subjected to physical damage as the real sensors, and are better adaptated to harsh environments with hard access. The success of this king of sensors is due to the use of computational intelligence techniques, which have been widely used in the modeling of several nonlinear complex processes. This work aims to estimate the quality of alumina fluoride from a Gas Treatment Center (GTC), which is the result of gaseous adsorption on alumina virgin, using a soft sensor. The model that emulates the behavior of a alumina quality sensor the plant was created using an artificial intelligence technique known as Artificial Neural Network. The motivations of this work are: perform virtual simulations without compromising the GTC and make accurate decisions based not only on the operator's experience, to diagnose potential problems before they can interfere with the quality of alumina fluoride; maintain the aluminum reduction pot control variables within normal limits, since the production from low quality alumina strongly affects the reaction of breaking the molecule that contains this metal. The benefits this project brings include: increasing the GTC efficiency, producing high quality fluoridated alumina and emitting fewer greenhouse gases into the atmosphere and increasing the pot lifespan.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-01-28T18:16:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AplicacaoSensoresVirtuais.pdf: 9054333 bytes, checksum: f79560bbe3c6335b7cfbaf8594f9b28b (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-01-29T14:48:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AplicacaoSensoresVirtuais.pdf: 9054333 bytes, checksum: f79560bbe3c6335b7cfbaf8594f9b28b (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-29T14:48:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AplicacaoSensoresVirtuais.pdf: 9054333 bytes, checksum: f79560bbe3c6335b7cfbaf8594f9b28b (MD5) Previous issue date: 2009 / As indústrias buscam a todo o momento reduzir seus gastos operacionais para aumentar seus lucros e sua competitividade. Uma boa gestão é o fator mais importante, porém uma boa gestão é feita com auxílio de ferramentas que permitam o acesso às informações relevantes para o processo, que tenham bastante influência na tomada de decisões estratégicas, com o menor custo possível. O uso de sensores virtuais tem sido aplicado cada vez mais nas indústrias. Por ser flexível, ele pode ser adaptado a qualquer tipo de medição, promovendo uma redução de custos operacionais sem comprometer, e em alguns casos até melhorar, a qualidade da informação gerada. Como estão totalmente baseados em software, não estão sujeitos a danos físicos como os sensores reais, além de permitirem uma melhor adaptação a ambientes hostis e de difícil acesso. A razão do sucesso destes tipos de sensores é a utilização de técnicas de inteligência computacional, as quais têm sido usadas na modelagem de vários processos não lineares altamente complexos. Atualmente, muitas indústrias já utilizam com sucesso os sensores virtuais, e este trabalho explora a sua utilização, em conjunto com as Redes Neurais Artificiais, em um processo químico em uma importante indústria de alumínio brasileira cujo controle é muito difícil pois é muito difícil extrair medidas da planta dada sua natureza corrosiva e cujas medições exigem certo custo operacional além de estarem sujeitas a ruídos. A aplicação dos sensores virtuais poderá reduzir os intervalos de medições bem como os custos operacionais. Ao longo deste trabalho será apresentada a metodologia de como projetar o sensor virtual utilizando o processo químico como estudo de caso, seguindo a literatura recomendada. / Nowadays, industries worldwide are looking forward to enlarge their profits and become more competitive. A good management is a key factor to accomplish the company’s target, however all management decisions are supported by tools that provide good and relevant information for the process, which usually influences decision making strategically. Soft Sensors have been applied in industries which are aiming that target and its use has been growing lately. A soft sensor can be adapted to any application regarding variable measurement, therefore reducing operational costs without compromising the current information quality, and in some cases, better results can be obtained. Since they are software based, they are not subjected to physical damages as real sensors are, so they can be adapted virtually to hostile environments. The key of this kind of sensor success is the use of computational intelligence techniques, which has been heavily used in nonlinear and highly complex process modeling. Currently, many industries already use them successfully, and this work exploits its use with Neural Networks in a chemical process in an important Brazilian Aluminum Smelter whose control is very hard to maintain once it is not easy to retrieve information from the plant due to its corrosive nature and whose measurements require some operational resources. The usage of soft sensors within it may reduce costs and delays of measures drastically. A case of use of the soft sensor for temperature measure is presented on this work, since its design through implementation at production, according to a researched methodology.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-01-28T18:33:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_TecnicaProjetoControlador.pdf: 2000520 bytes, checksum: 942d22022a215b6cc54369b0f076121f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-01-29T15:25:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_TecnicaProjetoControlador.pdf: 2000520 bytes, checksum: 942d22022a215b6cc54369b0f076121f (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-29T15:25:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_TecnicaProjetoControlador.pdf: 2000520 bytes, checksum: 942d22022a215b6cc54369b0f076121f (MD5) Previous issue date: 2010 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho investiga uma estratégia de controle fuzzy Takagi-Sugeno aplicada ao controle de velocidade do motor de indução. A estratégia implementa uma interpolação ponderada entre um conjunto de controladores locais previamente projetados. Ao ocorrer variações nas condições operacionais do motor de indução, os ganhos da lei de controle são ajustados automaticamente, de modo a manter satisfatório o desempenho do sistema de controle. Para o projeto do controlador fuzzy a representação em espaço de estados da planta foi considerada sob a forma de um sistema aumentado, incluindo-se uma nova variável de estado que, nesse caso, foi selecionada como sendo a integral do erro de velocidade. Tal formulação permitiu o projeto de controladores locais com a estrutura PI, através de realimentação completa de estados, com posicionamento de pólos. Como variáveis de operação para o chaveamento fuzzy dos controladores locais, foram selecionados as variáveis velocidade angular do rotor e a componente da corrente de estator responsável pelo torque elétrico do motor. Em seguida, a estabilidade do controlador fuzzy Takagi- Sugeno projetado foi comprovada através do critério de Lyapunov, para isso o problema de estabilidade foi escrito na forma de LMIs. O desempenho do controlador fuzzy Takagi-Sugeno foi avaliado através de estudos de simulação, e seus resultados comparados ao desempenho de um controlador PI convencional, para a regulação da velocidade do rotor. Os resultados obtidos nas simulações mostram que o emprego da estratégia proposta torna o sistema mais robusto a variações paramétricas no sistema de acionamento. / This paper investigates a strategy for Takagi-Sugeno fuzzy control applied to speed control of induction motor. The strategy implements a weighted interpolation between a set of local controllers previously designed. When changes occur in the operational conditions of the induction motor, the gains of the control law are adjusted automatically to maintain satisfactory performance of the control system. For controller design the fuzzy state space representation of the plant was considered in the form of an augmented system, including a new state variable which in this case, was selected as the integral of speed error. This formulation allowed the design of local controllers with the structure PI, through state feedback with pole placement. As variables of operation for the switching fuzzy controllers local variables were selected angular velocity and stator current component responsible for torque electric, expressed in a frame rotating synchronously with the rotor flux. Then, the stability of Takagi-Sugeno fuzzy controller designed was assured by the Lyapunov criterion, in the form of LMIs. The performance of the Takagi-Sugeno fuzzy controller was assessed through simulation studies and their results compared to the performance of a conventional PI controller, for regulating the rotor speed. The results obtained in simulation tests show that employing the proposed strategy makes the system more robust to parametric variations in the drive system.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2016-12-09T15:11:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ControleInteligenteLQR.pdf: 2310311 bytes, checksum: 11af2680d8c53f2af5c55aa84abe2822 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2016-12-15T12:03:10Z (GMT) / Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2016-12-15T13:34:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ControleInteligenteLQR.pdf: 2310311 bytes, checksum: 11af2680d8c53f2af5c55aa84abe2822 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2016-12-15T14:00:21Z (GMT) / Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2016-12-15T14:24:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ControleInteligenteLQR.pdf: 2310311 bytes, checksum: 11af2680d8c53f2af5c55aa84abe2822 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2016-12-19T13:20:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ControleInteligenteLQR.pdf: 2310311 bytes, checksum: 11af2680d8c53f2af5c55aa84abe2822 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-19T13:20:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ControleInteligenteLQR.pdf: 2310311 bytes, checksum: 11af2680d8c53f2af5c55aa84abe2822 (MD5) Previous issue date: 2008-08-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese é apresentado um modelo neuro-genético, orientado a síntese de controladores no espaço de estado baseado no projeto do Regulador Linear Quadrático, para alocação de autoestrutura em sistemas dinâmicos multivariáveis. O modelo neuro-genético representa uma fusão de um algoritmo genético e uma rede neural recorrente para realizar a seleção das matrizes de ponderação e resolver a equação algébrica de Riccati, respectivamente. Um modelo de 6a ordem de uma aeronave, um modelo de 6a ordem de um gerador de indução duplamente alimentado de uma planta eólica e um modelo de 4a ordem de um circuito elétrico, são usados para avaliar a fusão dos paradigmas de inteligência computacional e o desempenho da metodologia do projeto de controle. O desempenho dos modelos neuro-genéticos são avaliados por momentos estatísticos de primeira e segunda ordem para o algoritmo genético, enquanto que a rede neural é avaliada por superfícies da função energia e da norma do infinito da equação algébrica de Riccati. São feitas comparações com o método de Schur. / In this thesis is presented a neural-genetic model, oriented to state space controllers synthesis, based on the Linear Quadratic Regulator design, for eigenstructure assignment of multivariable dynamic systems. The neural-genetic model represents a fusion of a genetic algorithm and a recurrent neural network to perform the weighting matrices selection and the algebraic Riccati equation solution, respectively. In order to a assess the LQR design, the procedure was applied in a 6th order aircraft model, 6th order doubly fed induction generator model of a wind plant and a 4th order electric circuit model which were used to evaluate the fusion of the computational intelligence paradigms and the control design method performance.The performance of the neural-genetic models are evaluated by the first and second statistics moments for the genetic algorithm, whereas the neural network is evaluated by surfaces of the energy function and of the norm of the infinity of the algebraic equation of Riccati and the results compared to the results obtained by using Schur’s Method.

Este trabalho utiliza a Programação Linear Inteira Mista (MILP) para investigar as diferenças de produtividade encontradas em uma Linha de Montagem de Modelo Misto. A abordagem de solução foi através da construção e resolução de modelos matemáticos do problema de balanceamento de linhas de montagem de modelo misto (MALBP – Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem), seguido do problema de sequenciamento de carros (PSC – Car Sequencing Problem). Uma simulação discreta foi utilizada para verificar os resultados dos modelos matemáticos. O estudo relata o caso real de uma linha de montagem da indústria automotiva das partes móveis das carrocerias de três diferentes veículos compartilhando a mesma linha de produção. A linha de produção é caracterizada como baixa cadência (de até 15 veículos/hora) e totalmente manual. A linha é constituída por mesas de rolos em série onde o acionamento é do tipo de passo não sincronizado. O objetivo é investigar como manter o melhor nível de produtividade da linha de produção e, ao mesmo tempo, manter a característica de flexibilidade para atender a uma demanda variável em volume e diversidade de produto. São apresentados resultados desse trabalho que indicam que é possível a obtenção de alguns balanceamentos flexíveis para alguns mixes de produtos, o que permite manter a diferença nos tempos de produção no limite de 6%, para esta correta combinação de balanceamento-sequenciamento. No entanto, verificando as demais combinações possíveis para os seis mixes de produtos avaliados, o tempo de produção apresentou diferenças de até 19%, dependendo da sequência de entrada dos produtos para um certo mix. Outro fator que também ocasionou diferenças dos tempos produtivos, de 20% em média, foi em relação a alocação/ausência de postos pulmões (buffers). O horizonte da análise, a priori, foi de um lote de produção de uma hora para o modelo matemático e de uma semana de produção para o modelo de simulação discreta. Os resultados obtidos no estudo indicam que é possível operar uma linha de montagem flexível com uma produtividade equiparável a linhas de montagem de único modelo, se cuidados relativos ao balanceamento e sequenciamento produtivos forem observados. Por outro lado, se as condições operacionais de balanceamento e sequenciamento para as linhas de montagem de modelos/produtos mistos não forem consideradas, as perdas acumuladas na taxa de produção podem ser significativas (por exemplo, tempos de produção para algumas condições de teste ultrapassaram em 30% o valor teórico estimado). / This work uses Mixed Integer Linear Programming (MILP) to investigate productivity differences found in a Mixed-Model Assembly Line. The solution approach was based on construction and resolution of mathematical models for the Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem (MALBP), followed by the Car Sequencing Problem (CSP). A discrete simulation was used to check the results obtained by the mathematical models. The study reports the real case of an automotive metal line that assemblies the closures of three different vehicles, sharing the same production line. The production line is characterized as low cadence (e.g., up to 15 vehicles/hour) and fully manual. The line is formed by roller tables in series with unpaced devices. The main objective is to investigate how to maintain productivity, while maintaining the flexibility characteristic to meet a variable demand in volume and product diversity. Results of this study are presented and indicate that some flexible balancing mixes are viable. Production time differences of no more than 6% were observed in such flexible choices. However, the checking of some possible combinations for the six mixes of evaluated products showed a production time difference up to 19%, depending on the sequence of products for a certain mix. Another factor that also influenced production time differences, 20% on average, was the allocation of buffers. The horizon of analysis encompasses a lot of production of one hour, to the mathematical model, and a week for discrete simulation. The obtained results indicate that it is possible to operate a flexible assembly line with a level of productivity similar to a single product line, in case of careful choices in balancing/sequencing. On the other hand, if the operating conditions of balancing and sequencing were not taken into account the cumulative loss in throughput may be significant (e.g., for some studied cases, production time exceed 30% the theoretical value).

This work presents an intelligent control of position and velocity to a climber robot developed to perform inspections of pressure vessels. The climber robot has steerable and magnetic wheels, which makes it similar to an omnidirectional robot due to its high maneuverability. The intelligent velocity control proposed uses the switching Fuzzy controllers according to the movement to be performed, which allow the use of all the robot's movement potential respecting the constraints imposed by the dynamic model and magnetic adhesion. Also, a position controller was developed in cascade with the speed controller to verify the navigation capability of the robot in a 2D environment. Simulated and experimental tests are applied for validation of control techniques implemented and they're presented at the end of this work. / Este trabalho apresenta um controle inteligente de posição e velocidade para um robô escalador desenvolvido para realizar inspeções em vasos de pressões. O robô escalador possui rodas direcionáveis e magnéticas, o que o torna similar a um robô omnidirecional em virtude da sua alta manobrabilidade. O controle inteligente de velocidade proposto utiliza o chaveamento de controladores Fuzzy de acordo com o movimento a ser realizado, que permitem a utilização de todo o potencial de movimentação do robô respeitando as restrições impostas pelo modelo dinâmico e pela adesão magnética. Também foi projetado um controlador de posição em cascata com o de velocidade para a verificação da capacidade de navegação do robô em um ambiente 2D. Testes simulados e experimentais são aplicados para a validação das técnicas de controle implementadas e são apresentados ao final do trabalho.

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.