Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALEXANDRE ITTNER.pdf: 1538757 bytes, checksum: f2722c8cdafb578a75d3a153751fa3a1 (MD5) Previous issue date: 2010-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation presents a research work on the Cable Routing Problem in Electrical Panels and its resolution by computational means. Strictly, this work shows a formal definition for the problem, elaborates on the available computational approaches, and suggests several algorithms for its resolution. At last, an application developed using the proposed algorithms is described, yielding good results for the problem instances typically found in the industry. / Esta dissertação apresenta um estudo sobre as características do Problema do Roteamento de Cabos em Painéis Elétricos e sua solução por meios computacionais. Especificamente, este trabalho apresenta uma definição formal para o problema, descreve as abordagens computacionais disponíveis e propõe uma série de algoritmos para sua solução. Por fim, descreve-se um aplicativo desenvolvido empregando os algoritmos propostos que permite a obtenção de bons resultados para as instâncias deste problema tipicamente encontradas na indústria.

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.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luis Mariano Nodari.pdf: 2083674 bytes, checksum: f3c4bf3291e2d0a7c63bb7bea7118f85 (MD5) Previous issue date: 2011-05-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work proposes a digital control system for a half-bridge boost rectifier, which composes the input stage of a single-phase transformerless double-conversion UPS. The proposed control system has an inner current loop and two outer voltage loops to maintain near unity input power factor and to regulate the dc bus voltages. The control loops operate with distinct sampling frequencies, so that current loop operates with high sampling frequency, and voltage loops operate with reduced sampling frequency and moving average filters to improve the dynamic response, without affecting the input power factor. Simulation and experimental results are included to demonstrate the performance of the closed-loop system even under severe load conditions. / Esta Dissertação de Mestrado propõe um sistema de controle digital para um retificador meiaponte monofásico, que integra o estágio de entrada de uma UPS não isolada de dupla conversão monofásica. O sistema de controle proposto tem uma malha de corrente interna e duas malhas de tensão externas para manter o fator de potência unitário e regular a tensão no barramento. O controle opera com frequências distintas de amostragem, sendo que a malha de corrente opera com alta frequência de amostragem, enquanto as malhas de tensão operam com baixas frequências e com filtros de média móvel para melhorar a resposta dinâmica das tensões de saída do retificador, sem afetar o fator de potência de entrada. Resultados de simulação e experimentais demonstram o bom desempenho do sistema de controle digital proposto mesmo em condições severas de carga.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diogo Luiz Leme da Cruz.pdf: 2277911 bytes, checksum: 44818fa572a2ccc7f237939664149ec3 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Currently, manufacturing automation has assumed an increasingly important role within the industry and the problems of automated control systems have become increasingly complex. Thus, the traditional use of empirical methods heavily base on the experience of the programmer can lead to inappropriate or ineffective solutions. In this case, the Supervisory Control Theory (SCT) of Ramadge and Wonham (1989) cam be a suitable tool because it ensures the achievement of optimal control logic (minimally restrictive and nonblocking) and also that meets the specifications of control. This paper presents a methodology for implementation of SCT in Programmable Logic Controllers (PLCs). The modeling of the plant and the specification of control is done by automata and languages, and in order to exploit the modular nature of the plant and the specifications we use the local modular approach (QUEIROZ and CURY, 2000) for the synthesis of supervisors. The use of a formal methodology for implementing control system also allows to standardize in the development, testing and structure of the PLC code and obtain a free of errors solution and crashes, discarding the empirical methods. The methods of implementation of the TCS in PLC existing literature have the feature to limit the evolution of the system, often dealing with one event per PLC scan cycle. Also presented is a series of problems that can occur in the implementation of supervisors in control elements such as PLCs (FABIAN and HELLGREN, 1998). However, not all of these problems have solutions and for some of them are presented some properties that the modeling of the system must ensure in order to avoid such problems. This method treats all the uncontrollable events produced by the plant in just one PLC scan cycle. The also promotes the control of the plant at the end of cycle. The development of this methodology takes into account the possible problems when using the theory into practice. Thus providing solutions to the problems. In this case the solutions, Choice , stands out. It promotes the random generation of controllable events. One it is give priority to a particular event over another, it can cause the system to lock or be inoperative (MALIK, 2002). To facilitate the implementation of supervisory control structure in PLC, was created a computational tool for the automatic generation of control logic, based on the proposed methodology that converts the list generated by the software Discrete Event System (DES) in LADDER code. The validation of the results obtained with the tool generation was done through simulations for different problems of supervisory control. / Na atualidade, a automação da manufatura tem assumido cada vez mais um papel importante dentro das indústrias e os problemas de controle de sistemas automatizados têm se tornado cada vez mais complexos. Assim, o tradicional uso de métodos empíricos fortemente baseados na experiência do programador pode levar a soluções inadequadas ou ineficientes. Neste sentido, a Teoria de Controle Supervisório (TCS) apresentada por Ramadge e Wonham (1989) se mostra uma ferramenta adequada uma vez que garante a obtenção de uma lógica de controle ótima (minimamente restritiva e não bloqueante) e que satisfaz às especificações de controle. Este trabalho apresenta uma metodologia para implementação da TCS em Controladores Lógicos Programáveis (CLPs). A modelagem da planta e das especificações de controle é feita por autômatos e linguagens e no intuito de explorar a modularidade da planta e das especificações utiliza-se a abordagem modular local (QUEIROZ e CURY, 2000) para a síntese dos supervisores. O uso de uma metodologia formal para a implantação em sistemas de controle possibilita ainda uma padronização no desenvolvimento, teste e estrutura de códigos nos CLPs e obter uma solução livre de erros e bloqueios, fugindo dos métodos empíricos. Os métodos de implementação da TCS em CLP encontrados na literatura apresentam a característica de limitar a evolução do sistema, muitas vezes tratando um único evento por ciclo de varredura do CLP. Também, é apresentada uma série de problemas que podem ocorrer na implementação de supervisores em elementos de controle como CLPs (FABIAN e HELLGREN, 1998). Entretanto, nem todos os problemas apresentados são solucionados e para alguns deles são apresentadas propriedades que o modelo do sistema deve satisfazer para que tais problemas não se manifestem. Já a metodologia desenvolvida neste trabalho permite tratar em um mesmo ciclo de varredura do CLP todos os eventos não controláveis gerados pela planta, e ainda promover o controle da mesma a partir dos eventos controláveis gerados ao final desse ciclo. O desenvolvimento desta metodologia leva em consideração os problemas que podem ocorrer quando se utiliza a teoria na prática, apresentando uma solução para alguns desses problemas. Destaca-se a solução do chamado problema da escolha, cuja priorização indevida de eventos pode levar ao bloqueio ou tornar parte do sistema inoperante (MALIK, 2002). Como solução para este problema propõe-se uma escolha aleatória dinâmica para a geração dos eventos controláveis, evitando assim os problemas mencionados. Para facilitar a implementação da estrutura de controle supervisório no CLP foi criado um software de geração automática de código, que baseado na metodologia proposta, converte a listagem gerada pelo software de Sistema a Eventos Discretos (SED) em linguagem LADDER. A validação dos resultados obtidos com a ferramenta de geração de código foi realizada por intermédio de simulações feitas para diferentes problemas de controle supervisório.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JULIA GRASIELA BUSARELLO WOLFF.pdf: 4663430 bytes, checksum: 6c78e4867094b8623e5a0412abf9b544 (MD5) Previous issue date: 2011-08-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Magnetic induction tomography is a developing technique for visualization of electromagnetic properties of an object. It differs from others imaging techniques from electromagnetic signals because it is a noninvasive and contactless method whose main purpose is to obtain the distribution of conductivity in objects, which has important applications in industry and medicine. This master s degree dissertation discusses the development of the impedance method in three dimensions and its use in a modeling system of magnetic induction tomography. This method allows the calculation of induced currents in an object from an applied magnetic field, using valid approximations for quasi-static conditions of operation, which allows the modeling of the medium by a three-dimensional network of impedances. Thus, the impedance method was used for the calculation of eddy currents while the primary and secondary fields were calculated using the Biot-Savart Law. A simulation program in the C language has been developed to obtain the current and field distributions and calculate the sensitivity matrix of the system. The simulation has been compared with analytical models and experimental results. Two methods have been used to obtain images of the conductivity distribution from the simulated values of phase variation in signals from sensors in the tomograph: Tikhonov regularization and an original method proposed in this study called successive approximations. The methods are discussed and their results compared. It has been found that both underestimate the conductivity value, but they provide images with good linear correlation with respect to the real object. The successive approximations method has slightly better performance. / A Tomografia de Indução Magnética é uma técnica em desenvolvimento para a visualização das propriedades eletromagnéticas de um objeto. Difere de outras técnicas de produção de imagens a partir de sinais eletromagnéticos por se tratar de um método não invasivo e sem contato cuja sua finalidade principal é a obtenção da distribuição de condutividade em objetos, o que encontra aplicações importantes na indústria e na medicina. Essa dissertação aborda o desenvolvimento do método das impedâncias em três dimensões e o seu uso na modelagem de um sistema de tomografia de indução magnética. Este método permite o cálculo de correntes induzidas em um objeto a partir de um campo magnético aplicado, usando aproximações válidas para as condições quaseestáticas de operação, o que permite a modelagem do meio por uma rede tridimensional de impedâncias. Assim, o método das impedâncias foi utilizado para o cálculo das correntes eddy enquanto que os campos primário e secundário foram calculados usando a lei de Biot-Savart. Um programa em linguagem C foi desenvolvido para realizar as simulações, obter as distribuições de corrente e campos e calcular a matriz de sensibilidade do sistema. Os resultados das simulações foram confrontados com modelos analíticos e com resultados experimentais. Dois métodos foram usados para obter imagens da distribuição de condutividade a partir de valores simulados da variação de fase nos sinais obtidos nos sensores do tomógrafo: a regularização de Tikhonov e um método original proposto neste estudo denominado aproximações sucessivas. Os métodos são discutidos e seus resultados comparados. Verificou-se que ambos subestimam o valor da condutividade, mas fornecem imagens com boa correlação linear em relação ao objeto real. O método de aproximações sucessivas apresenta desempenho levemente superior.

ANP; FINEP; MCT; / Cursos educacionais voltados para área de Automação Industrial e Controle de Processos geralmente abordam conteúdos teóricos sobre técnicas de modelagem e estratégias de controle, porém o mercado atual se encontra com deficiência de profissionais que saibam utilizar esses conceitos na prática. Com os avanços tecnológicos é possível reestruturar a metodologia de ensino desses cursos, implementando em sua grade curricular aulas práticas para complementar as aulas teóricas. As práticas pedagógicas têm por objetivo transformar o aluno receptor de informações em executor das atividades, as quais devem ser dinâmicas e simular situações reais, servindo de guia para ações a serem tomadas. Atualmente, são várias as ferramentas disponíveis que podem ser utilizadas na metodologia de ensino, servindo como facilitadoras da aprendizagem auxiliando os alunos nos testes e realizações práticas das teorias. Utilizando algumas dessas ferramentas, este trabalho tem como propósito a estruturação de um ambiente educacional integrado (laboratório), para realização de cursos e treinamentos com aulas práticas em automação e controle de processos. / Educational courses in the field of Industrial Automation and Process Control generally approach theoretical content about modeling techniques and control strategies, but the current market needs in fact of professionals who know how to use these concepts in practice. With new technologies, it is possible to restructure the teaching methodology of these courses in their curriculum, by implementing practical classes to complement the lectures. Pedagogical practices aim to turn the student, receiver of information, into a performer of the activities, which should be dynamic and simulate real situations, serving as a guide for actions to be taken. Currently, there are several tools available that can be used in teaching methodology, serving as facilitators of learning, helping students in tests and in practical realization of the theories. Using some of these tools, this academic dissertation aims at organizing an educational environment (laboratory), for conducting courses and training with practical lessons in Automation and Process Control.

CAPES / O desenvolvimento de um conversor CC-CC de três portas é proposto neste trabalho. Através da combinação de um conversor bidirecional Ćuk e um transformador de alta frequência com um circuito retificador em ponte completa, duas portas de energia não isoladas e uma porta de energia isolada são obtidas. Um circuito LC série ressonante é empregado, resultando em comutação suave nos interruptores de potência. O conversor bidirecional Ćuk, controlado por modulação de largura de pulso (PWM) e o circuito tanque ressonante, controlado por modulação de frequência (PFM) acima da frequência de ressonância, permitem duas variáveis de controle para a topologia. Além disso, os interruptores de potência são compartilhados nas etapas de operação, reduzindo o número de componentes ativos. Regulação de suas portas é realizada para aplicações com elementos armazenadores de energia. São apresentados os modos de operação, a análise matemática e a estratégia de controle do conversor proposto. Os resultados experimentais são expostos para discutir a viabilidade da estrutura. / The development of a DC-DC three-port converter is proposed in this work. Through the combination of a bidirectional Ćuk converter and a high frequency transformer with a full-bridge rectifier circuit, two non-isolated energy ports and one isolated energy port are achieved. A LC series resonant circuit is employed, resulting in soft-switching in the power switches. The bidirectional Ćuk converter, controlled by pulse width modulation (PWM), and the tank resonant circuit, controlled by pulse frequency modulation (PFM) above the resonance frequency, allow two control variables for the topology. Furthermore, the power switches are shared for the operation of both circuits, reducing the number of active components. Port regulations are performed for applications with energy storage elements. Operation modes, math analysis and control strategy of the proposed converter are presented. Experimental results are exposed to discuss the feasibility of the structure.

ANP; FINEP; CAPES; PETROBRAS; MCTI; / Vasos de pressão esféricos usados para armazenar gás liquefeito de petróleo necessitam ser inspecionados periodicamente a fim de identificar problemas em sua estrutura e evitar futuros acidentes. Este trabalho visa desenvolver uma técnica de mapeamento com base na predição do mapa para a navegação de um robô de inspeção autônomo. A técnica desenvolvida consiste na realização dos seguintes passos: busca autônoma de características conhecidas, percepção do ambiente, estimativa do ambiente, predição das características, mapa por técnica de grade de ocupação e voxel, aplicação de grau de incerteza nas medições e planejamento de trajetória. Ao final desta etapa tem-se a predição do mapeamento completo do tanque a ser inspecionado, contendo as suas principais características físicas como centro, raio, placas e cordões de soldas. Este trabalho auxilia a tarefa de inspeção em vasos de pressão esféricos realizado por um robô autônomo fornecendo um mapa completo do ambiente, com a possibilidade de armazenar a posição de fissuras e outros problemas identificados durante a inspeção. / Spherical pressure vessels used for the storage of liquefied petroleum gas need to be periodically inspected in order to identify problems in their structure and to prevent future accidents. This work aims at the development of a mapping technique based on map prediction for the navigation of an autonomous inspection robot. The technique developed consists of the following steps: autonomous search of known characteristics, perception of the environment, estimation of the environment, prediction of the characteristics, creation of occupation grid filled by voxels, application of degree of uncertainty in measurements and path planning. In the end, it is predicted the complete mapping of the tank to be inspected, containing its main physical characteristics, such as center, radius, plates and weld bead. This work assists the task of inspection in spherical pressure vessels performed by an autonomous robot providing a complete map of the environment, with the possibility of storing the position of fissures and other problems identified during the inspection.

CAPES / O desenvolvimento de um conversor CC-CC de três portas é proposto neste trabalho. Através da combinação de um conversor bidirecional Ćuk e um transformador de alta frequência com um circuito retificador em ponte completa, duas portas de energia não isoladas e uma porta de energia isolada são obtidas. Um circuito LC série ressonante é empregado, resultando em comutação suave nos interruptores de potência. O conversor bidirecional Ćuk, controlado por modulação de largura de pulso (PWM) e o circuito tanque ressonante, controlado por modulação de frequência (PFM) acima da frequência de ressonância, permitem duas variáveis de controle para a topologia. Além disso, os interruptores de potência são compartilhados nas etapas de operação, reduzindo o número de componentes ativos. Regulação de suas portas é realizada para aplicações com elementos armazenadores de energia. São apresentados os modos de operação, a análise matemática e a estratégia de controle do conversor proposto. Os resultados experimentais são expostos para discutir a viabilidade da estrutura. / The development of a DC-DC three-port converter is proposed in this work. Through the combination of a bidirectional Ćuk converter and a high frequency transformer with a full-bridge rectifier circuit, two non-isolated energy ports and one isolated energy port are achieved. A LC series resonant circuit is employed, resulting in soft-switching in the power switches. The bidirectional Ćuk converter, controlled by pulse width modulation (PWM), and the tank resonant circuit, controlled by pulse frequency modulation (PFM) above the resonance frequency, allow two control variables for the topology. Furthermore, the power switches are shared for the operation of both circuits, reducing the number of active components. Port regulations are performed for applications with energy storage elements. Operation modes, math analysis and control strategy of the proposed converter are presented. Experimental results are exposed to discuss the feasibility of the structure.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MaristelaTH.pdf: 1199381 bytes, checksum: 3ac5475d7ab0bbef50336ba75e95c88e (MD5) Previous issue date: 2007-07-09 / In order to guarantee database consistency, a database system should synchronize operations of concurrent transactions. The database component responsible for such synchronization is the scheduler. A scheduler synchronizes operations belonging to different transactions by means of concurrency control protocols. Concurrency control protocols may present different behaviors: in general, a scheduler behavior can be classified as aggressive or conservative. This paper presents the Intelligent Transaction Scheduler (ITS), which has the ability to synchronize the execution of concurrent transactions in an adaptive manner. This scheduler adapts its behavior (aggressive or conservative), according to the characteristics of the computing environment in which it is inserted, using an expert system based on fuzzy logic. The ITS can implement different correctness criteria, such as conventional (syntactic) serializability and semantic serializability. In order to evaluate the performance of the ITS in relation to others schedulers with exclusively aggressive or conservative behavior, it was applied in a dynamic environment, such as a Mobile Database Community (MDBC). An MDBC simulator was developed and many sets of tests were run. The experimentation results, presented herein, prove the efficiency of the ITS in synchronizing transactions in a dynamic environment / Para garantir a consist?ncia do banco de dados, um sistema de banco de dados deve sincronizar as opera??es das transa??es concorrentes executadas sobre esse banco. O componente do sistema de banco de dados respons?vel por tal sincroniza??o ? o escalonador. O escalonador sincroniza opera??es de diferentes transa??es atrav?s dos protocolos de controle de concorr?ncia. Os protocolos de controle de concorr?ncia podem apresentar diferentes comportamentos: em geral, esse comportamento do escalonador pode ser classificado como agressivo ou conservador. Esta tese apresenta o Escalonador Inteligente de Transa??es (EIT), o qual tem a habilidade de sincronizar a execu??o das transa??es concorrentes de maneira adaptativa. Este escalonador adapta seu comportamento (agressivo ou conservador) de acordo com as caracter?sticas do ambiente computacional onde est? inserido, usando um sistema especialista baseado em l?gica fuzzy. O EIT foi desenvolvido para trabalhar com protocolos baseados nos crit?rios de corretude de serializabilidade convencional e serializabilidade sem?ntica. Para avaliar o desempenho do EIT em rela??o aos escalonadores com comportamento exclusivamente conservador ou agressivo, ele foi usado em um ambiente din?mico, uma Comunidade de Banco de Dados M?veis (MDBC Mobile Database Community). Foi implementado um simulador de MDBC e um conjunto de testes foi executado. Os resultados obtidos provaram a efici?ncia do EIT, um escalonador inteligente, quando utilizado em um ambiente din?mico de banco de dados