Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The requirement of increasing the availability of plants is present in the current industrial park. The availability represents the satisfactory operation of a plant even during process failures. A system with these characteristics is defened as a system fault-tolerant. For the implementation of a fault-tolerant system is important to use automatic monitoring techniques capable of providing accurate information on the state of the process and form the basis for the recovery of the diagnosed condition. This structure functions as the main source of information for supervisory systems responsible for corrective actions to accommodate efects caused by failures. In this work, techniques for fault detection and diagnosis based on data from the plant operation and mathematical models of processes are used to monitor the state of industrial processes. The tolerant control techniques proposed in this work is based on the union of dierent strategies for process monitoring, a process and control reconfiguration and control goals adaptation to obtain new control structures. Thus, the proposed system will add features for fault tolerance by coupling fault detection and diagnosis with the structural reconfiguration of the control system. In this context, this work presents a novel fault-tolerant control scheme illustrating their successful application through case studies on PID control, optimal control and predictive control structures. / A exigência do aumento da disponibilidade de plantas industriais é cada vez mais presente no parque industrial atual. A disponibilidade representa a manutenção satisfatória da operação da planta mesmo após o aparecimento de falhas. Um sistema com essas características é definido como um sistema tolerante a falhas. Para a concretização de um sistema tolerante a falhas é importante a implementação de técnicas de monitoramento automático capazes de fornecer informações precisas sobre o estado do processo e formar a base necessária para a recuperação da condição diagnosticada. Essa estrutura de monitoramento funciona como a fonte principal de informações para sistemas de supervisão responsáveis por ações corretivas que acomodem efeitos causados por falhas. Neste trabalho, técnicas de detecção e diagnóstico de falhas baseadas em dados de operação da planta e em modelos matemáticos dos processos s~ao utilizadas para o monitoramento do estado de processos industriais. As técnicas de controle tolerante propostas neste trabalho baseiam-se na união de diferentes estratégias de monitoramento, na reconfiguração do processo ou controladores envolvidos e adaptação dos objetivos de controle para a obtenção de novas estruturas de controle. Assim, o sistema proposto adiciona características de tolerância a falhas através do acoplamento da detecção e diagnóstico de falhas a um sistema de reconfiguração estrutural do sistema de controle. Nesse contexto, este trabalho apresenta propostas de controle tolerante a falhas ilustrando com sucesso a sua aplicação através do estudo de casos em estruturas de controle PID, controle ótimo e controle preditivo. / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-25T17:55:23Z No. of bitstreams: 1 murilloferreiradossantos.pdf: 10926905 bytes, checksum: fd28a8c6e03bce5e40e5620a6bbf1666 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-26T12:22:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 murilloferreiradossantos.pdf: 10926905 bytes, checksum: fd28a8c6e03bce5e40e5620a6bbf1666 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T12:22:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 murilloferreiradossantos.pdf: 10926905 bytes, checksum: fd28a8c6e03bce5e40e5620a6bbf1666 (MD5) Previous issue date: 2014-07-30 / Este trabalho tem o objetivo de desenvolver o controle tolerante a falhas de um sistema de propulsão de hexacópteros, visando mante-lo em condições de voo. Inicialmente, apresenta-se a modelagem do sistema, abordando o modelo cinemático e dinâmico da aeronave para a simulação e controle do sistema onde as forças gravitacionais e de propulsão são consideradas. Falhas nos sistemas de propulsão são inseridas para que quando detectadas, o sistema seja operado com outra sintonia de controladores PID, mantendo-o em condições de voo. Por fim, os resultados são simulados e analisados onde através dos índices de desempenho IAE, ISE e ITSE seja possível realizar um estudo de viabilidade do tempo limite que uma técnica de detecção e identificação de falhas terá disponível para localizar qual sistema de propulsão se encontra com problemas. Os resultados foram satisfatórios mostrando ser uma técnica possível de se implementada na aeronave desenvolvida. / This dissertation aims to develop the fault tolerant control of a propulsion system of hexacopters, which intends to keep it in good flight conditions. Initially, it’s presented the modeling of the system, considering the kinematic and dynamic model of the aircraft where the gravitational and propulsion forces are considered. Failures in propulsion systems are inserted to the system and when detected, the system can be operated with the new PID tuning, keeping it in flight. Finally, the results are simulated and analyzed using performance indices as IAE, ISE and ITSE, making possible to perform the feasibility study of the time limit that a technique for detecting and identifying faults have available to find which propulsion system meets problems. The results were satisfactory showing to be a possible technique to be implemented in the aircraft developed.