Este trabalho propõe a investigação da aplicação das metodologias de Identificação de Sistemas na mecânica do vôo, com ênfase no desenvolvimento de estruturas de modelos e métodos de estimação de parâmetros no domínio do tempo, através da análise de dados de simulação e dados obtidos em ensaios em vôo. Isso possibilita a completa modelagem aerodinâmica, ou seja, a determinação das derivadas de estabilidade e controle, as quais desempenham um papel preponderante no comportamento dinâmico de uma aeronave. A abordagem de sistemas Lineares com Parâmetros Variantes (LPV), cuja teoria tem sido motivada por problemas de controle que exigem a estratégia de escalonamento de ganhos (Gain- scheduling), é uma maneira sistemática de se representar uma família de modelos lineares e não-lineares. Além disso, nessa abordagem os projetos de controladores e observadores de estado são baseados em técnicas de Desigualdades Matriciais Lineares (LMI, do inglês Linear Matrices Inequalities), que são uma valiosa alternativa aos métodos analíticos, uma vez que os problemas podem ser resolvidos de maneira exata por eficientes algoritmos de otimização convexa.Desse modo, a utilização da representação LPV no contexto da identificação de sistemas possibilita a validação dessa classe de modelos e abre perspectivas para melhorias no próprio processo de estimação paramétrica.

Sistemas de pouso automático vêm sendo utilizados com sucesso desde 1960. Seu emprego permite às companhias aéreas operar em condições de baixa visibilidade com extrema segurança e confiabilidade. Os impactos econômicos destas operações são relevantes, justificando os altos custos de desenvolvimento, manutenção e treinamento associados a tais sistemas. A função por eles desempenhada ée talvez a mais crítica das funções de controle automático presente em uma aeronave moderna, e por isso continua a ser um dos maiores desafios de engenharia de controle na indústria aeronáutica. Os requisitos aplicáveis de performance, segurança, confiabilidade e monitoramento por parte dos pilotos, associados à busca constante por baixos custos das companhias aéreas, resultam em um cenário de constante evolução tecnológica destes sistemas. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo apresentar um método de projetar um sistema de controle longitudinal automático para a fase de arredondamento de maneira simples, rápida e direta, para obter um sistema robusto e com boa performance. O modelo para simulação foi obtido a partir do conceito de derivadas aerodinâmicas de estabilidade. A estratégia de controle adotada emprega conceitos de controle moderno em uma arquitetura que permite avaliar facilmente diversas estruturas de controlador. Os ganhos do controlador são obtidos automaticamente por um algoritmo de otimização baseado na resposta temporal do sistema. A ênfase do trabalho de engenharia deste método está na escolha da estrutura do controlador e dos critérios de otimização. A trajetória de comando adotada se baseia numa trajetória fixa no espaço explicitamente definida como uma função da distância longitudinal percorrida. Este conceito reduz drasticamente a dispersão do ponto de toque e da velocidade vertical no pouso causada por variações nas condições atmosféricas e nas características da aeronave. A robustez do controlador resultante foi testada frente a diversos parâmetros que sabidamente influenciam a performance de um sistema de pouso automático na vida real.

Este trabalho propõe uma metodologia de desenvolvimento de dois modelos dinâmicos um linear e outro não-linear de seis graus de liberdade a ser utilizado em simuladores e treinadores de vôo de helicópteros. Inicialmente são apresentados modelos para os diversos módulos de um simulador, incluindo as características físicas e os dados de ensaios em vôo dos helicópteros Bölkow BO105, AS550 Fennec e AS355-F2 Esquilo Bimotor. A simulação do modelo dinâmico proposto em ambiente Matlab/Simulink e FlightGear, a partir das derivadas de estabilidade e controle do BO105 no vôo nivelado, demonstra sua aplicabilidade e que é possível utilizar estes parâmetros como estimativas iniciais das derivadas dos helicópteros da família Esquilo. Em seguida, cada um dos elementos da metodologia quad-M, utilizada neste trabalho, são detalhadamente descritos, sendo, inclusive, proposto um novo método de otimização baseado no uso conjunto de técnicas de busca global e local por meio dos algoritmos genético e Levenberg-Marquadt. Por fim, as derivadas de estabilidade e controle acopladas e desacopladas dos modos longitudinal e látero-direcional do helicóptero AS355-F2 são determinadas por meio do método do erro de saída no domínio do tempo, após excitações de comando do tipo sinusoidal e 3-2-1-1.

Esta dissertação tem como tema o estudo do movimento longitudinal de uma aeronave conceitual supersônica utilizando o posicionamento do centro de gravidade, além das superfícies de controle. Aeronaves supersônicas apresentam variações em seus comportamentos à medida que aumentam sua velocidade e estabelecem o regime supersônico. O posicionamento do centro de gravidade é um meio de se compensar tais variações. Os objetivos deste trabalho consistem na estimativa das derivadas de estabilidade da aeronave Strider, na verificação da influência do centro de gravidade no comportamento da aeronave e por fim, na proposta e simulação de um sistema de controle para o centro de gravidade. As derivadas de estabilidade são estimadas, em função de Mach e posição do centro de gravidade, utilizando o software USAF Stability and Control Digital Datcom. A influência do centro de gravidade é verificada nas derivadas e nas equações do movimento longitudinal. O sistema de controle é implementado através de realimentação de estados por um regulador linear quadrático (LQR). Simulações são realizadas utilizando as estimativas das derivadas de estabilidade e as equações não-lineares do movimento. Nos resultados são comparadas acelerações da aeronave em altitude constante utilizando três controladores distintos. O primeiro com centro de gravidade fixo, o segundo com matriz constante de ganhos e o terceiro com escalonamento de ganhos (de acordo com Mach).

Este trabalho tem como objetivo a aplicação de técnicas recentes de estimação de parâmetros aerodinâmicos de uma aeronave não-tripulada utilizando dados reais obtidos com ensaios em voo. O modelo aerodinâmico completo da aeronave foi identificado pelo método dos dois passos. Inicialmente, foram empregadas técnicas de reconstrução de trajetórias para calibração dos sensores da aeronave, utilizando-se o método de erro na saída e o estimador de máxima verossimilhança. Na segunda etapa do método, as derivadas de estabilidade e controle foram estimadas pelo método dos mínimos quadrados ortogonais parciais, em que os regressores candidatos são ordenados com base em sua capacidade de reduzir a variância do resíduo. Por ser do tipo "equation error", este método tem a vantagem de ser não-iterativo, quando aplicado a um modelo linear nos parâmetros. Entretanto, é sensível a erros nas variáveis independentes, o que torna essencial a etapa anterior de reconstrução dos estados da aeronave. Esta metodologia foi inicialmente aplicada a um modelo de simulação de uma aeronave, para então ser utilizada com dados reais obtidos em ensaios em voo. A capacidade preditiva do modelo aerodinâmico identificado foi confirmada pela validação com um segundo conjunto de dados.

Submitted by Filipe dos Santos (fsantos@pucsp.br) on 2016-11-29T11:25:36Z No. of bitstreams: 1 Paulo Cesar Alves.pdf: 3064049 bytes, checksum: bbbbb8cfdb6249b85002761ac406c6dd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-29T11:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Cesar Alves.pdf: 3064049 bytes, checksum: bbbbb8cfdb6249b85002761ac406c6dd (MD5) Previous issue date: 2016-09-12 / This developed search has the objective of analyse the conceptuals maps as a reflection instrument related to the understandment of a method to calculate the aproaches of real roots for high degree students. The chosen method is known as Newton-Raphson Method (NRM), that is normally part of the Numerical Calculus or Quantitative Methods and Computer subjects, that use the Derivated contant studied for first-year-engeneer students mainly in the subject of Differencial and Integral Cauculus. What was investigated was: how conceptuals maps can be used to understand as engeneer students can understan the NRM and its relation to Differencial and Integral Cauculus? Was used a quantitative aproache to this search that is situated at the educational field of Mathmatics. The theorical part is fundamented to the Learning Significative Theory of David Ausubel, using the Conceptual Maping of Joseph Novak. This search was developed with engeneer high degree students of a private institutuion, it was used the CmapTools software to the elaboration of digital conceptuals maps for the students. The final results were analysed with the objective of: firstly, try to realize students learnings about the NRM, obtained when students studied the subject of Numerical Calculus or Quantitative Methods and Computer. After we tryed to identify possible learnings that had an assimilation obliteradora. For this, the participants developed two conceptual maps using the CmapTools, the first map was elaborated with no influence of the searcher and the second was elaborated after a presentation of the method. The first conceptual digital maps elaborated for the participants revealed they understood how to elaborate a conceptual map using the CmapTools program, although they elaborated simple maps, with little relation to the used concepts. They also could present a NRM description in a logic way, revealing the students still remember some concepts envolved NRM and they also could present some relation that envolve these concepts. In relation to the second digital conceptual map, the students demostrated concepts that were not presented at the first digital conceptual map, some were elaborated with different structures and presented new terms of logic and coherence. In some maps is possible to realize the students remembered concepts studied in NRM and tryed to related to their maps by propositions. However, in some maps it is possible to detect the students only tryed to insert some NRM elements presented by the teacher. We also could realize that some studied concepts related to NRM seem to be interacting in the cognitive structure with previous knowledge, and with the NRM presentation, we concluded that some of these concepts seem to be present in a assimilation obliteradora / A pesquisa desenvolvida teve por objetivo analisar o uso de mapas conceituais como instrumento de reflexão a respeito da compreensão de um método para calcular aproximações de raízes reais por alunos do ensino superior. O método escolhido é conhecido como Método de Newton-Raphson (MNR), normalmente trabalhado na disciplina de Cálculo Numérico ou de Métodos Quantitativos e Computacionais, que utiliza o conteúdo de Derivada estudado por alunos no primeiro ano de cursos de Engenharia, principalmente na disciplina de Cálculo Diferencial e Integral. A questão a investigar foi: Como Mapas Conceituais podem ser utilizados para entender como alunos de cursos de Engenharia compreendem o MNR e sua relação com o Cálculo Diferencial e Integral? Foi utilizada uma abordagem qualitativa para a pesquisa que está situada na área da Educação Matemática. O referente teórico está fundamentado na Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, utilizando a técnica de Mapeamento Conceitual de Joseph Novak. A pesquisa foi desenvolvida junto a alunos de cursos de Engenharia de uma instituição privada de ensino superior, com a utilização do software CmapTools para que os alunos elaborassem mapas conceituais digitais. Os dados foram analisados com o objetivo de, primeiramente, tentar perceber aprendizagens de alunos sobre o MNR, obtidas quando os alunos cursaram a disciplina de Cálculo Numérico ou Métodos Quantitativos e Computacionais. Depois, tentar identificar possíveis aprendizagens que tiveram uma assimilação obliteradora. Para tanto, os participantes desenvolveram dois mapas conceituais utilizando a ferramenta CmapTools, sendo o primeiro mapa elaborado sem nenhuma influência do pesquisador e o segundo após uma apresentação do referido método. As análises dos primeiros mapas conceituais digitais elaborados pelos participantes revelou que os mesmos entenderam como elaborar um mapa conceitual por meio do programa CmapTools, embora tenham elaborado mapas simples, com poucas relações entre os conceitos utilizados. Também conseguiram apresentar de maneira lógica uma descrição do MNR, revelando que os alunos ainda possuíam lembranças de alguns conceitos envolvidos no MNR e conseguiram apresentar algumas relações entre esses conceitos. Em relação ao segundo mapa conceitual digital, os alunos apresentaram conceitos que não estavam presentes no primeiro mapa conceitual digital, alguns foram elaborados com estruturas diferentes e apresentaram novos termos de ligações com lógica e coerência. Em alguns mapas é possível perceber que os alunos relembraram conceitos estudados no MNR e tentaram relacioná-los em seus mapas por meio de proposições. Entretanto, em alguns mapas é possível perceber que os referidos alunos apenas tentaram inseriram alguns elementos do MNR apresentado pelo professor. Notamos, ainda, que alguns conceitos estudados relacionados ao MNR parecem estar interagindo na estrutura cognitiva com conhecimentos prévios e que, com a apresentação do MNR, inferimos que alguns desses conceitos parecem estar presentes em uma assimilação obliteradora

Orientador: Roberto Venegeroles Nascimento / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Matemática

Orientador: Sinuê Dayan Barbero Lodovici / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional - PROFMAT, 2013

O presente trabalho aborda análises de sistemas de propulsão e manobra para comboios fluviais, e seus efeitos na manobrabilidade dos comboios. Analisam-se o sistema de propulsão convencional (propulsor mais leme), o sistema azimutal e o equipamento de proa auxiliar combinado com cada um destes sistemas de propulsão. Apresenta-se a modelagem matemática dos sistemas de propulsão e manobra citados, os quais serviram de base para implementação de um simulador computacional utilizado para obtenção dos resultados desta dissertação. As forças e momentos hidrodinâmicos são obtidos através do método das derivadas hidrodinâmicas para as simulações próximas à velocidade de serviço do comboio, enquanto para simulações em baixa velocidade utilizou um método semi-empírico baseado no princípio de cross-flow. Inicialmente, efetuou-se a validação do simulador com resultados da literatura para o caso do comboio com propulsão convencional. Em seguida, o modelo foi adaptado para os demais tipos de sistemas de propulsão e manobra propostos. Os resultados obtidos mostram que há uma maior eficiência do sistema de propulsão azimutal e do equipamento na proa para manobras em baixas velocidades, o que se torna adequado sua aplicação em comboios fluvial, pois essas embarcações navegam em velocidades menores se comparadas a outros tipos de embarcações. / The present work deal with analysis of propulsion and maneuvering systems for pusher-barge system, and results on the maneuverability of convoys. It analyzes the conventional propulsion system (rudder plus propeller), the azimuth system and combined auxiliary equipment bow with each of these propulsion systems. Presents the mathematical modeling of propulsion and maneuvering systems mentioned, which served as the basis for implementation of a computational simulator used to obtain the results of this dissertation. The hydrodynamic forces and moments are obtained by the method of hydrodynamic derivatives for simulations about service speed, while for simulations at low speed used a semi - empirical method based on the principle of cross-flow. Initially, performed the validation of the simulation results with the literature for the case of pusher-barge system with conventional propulsion. Then the model was adapted to other types of propulsion and maneuvering systems proposed. The results show that there is a greater efficiency of azimuth propulsion system and equipment in the bow to maneuver at low speeds, which makes it suitable for application in river transport, because these vessels navigate slower speeds compared to other types of vessels.

Apresentamos uma generalização para as classes das álgebras quase inclinadas e quase hereditárias, que chamamos de álgebras m-quase inclinadas e m-quase hereditárias. Para estas últimas, pode-se obter uma trissecção de suas categorias de módulos determinada pelas subcategorias L^m = {X indecomponível; dimensão projetiva de Y é menor ou igual a m, para cada antecessor Y de X} e R = {X indecomponível; dimensão injetiva de Y é menor ou igual a 1, para cada sucessor Y de X}, além de ser possível mostrar que se existe um módulo E_m de forma a obtermos a igualdade de conjuntos {X módulo; Hom(E_m, \\tau X) = 0} = {X módulo; dimensão projetiva de X é menor ou igual a m}, então E_m é soma de somandos de módulos em R e todo caminho de indecomponíveis com início em um somando E de E_m e final em um módulo projetivo pode ser refinado a um caminho de morfismos irredutíveis, que é ainda seccional. Como consequência desse resultado obtém-se que as álgebras m-quase hereditárias são caracterizadas pelo fato de que todos seus módulos projetivos pertencem a L^m. É possível verificar que toda álgebra m-quase inclinada de dimensão global m+1 é m-quase hereditária e, consequentemente, que toda álgebra hereditária por partes de tipo mod H, para alguma álgebra hereditária H, com dimensão global m+1 é m-quase hereditária. Apresentamos ainda um exemplo de uma álgebra 2-quase hereditária que não é 2-quase inclinada, não sendo válida, portanto, a recíproca do resultado acima. Buscamos, dessa forma, estabelecer condições que quando assumidas sobre uma álgebra 2-quase hereditária possam garantir que esta é 2-quase inclinada e, em particular, hereditária por partes. Recorremos, para isso, à aplicação obtida por meio de uma adaptação de resultados de Happel, Reiten e Smalo, que sob certas hipóteses permite concluir que uma álgebra é álgebra de endomorfismos de um objeto inclinante. Como resultado, mostra-se que uma álgebra 2-quase hereditária com certas outras propriedades e que satisfaz as condições (H1), (H2) e (H3) é 2-quase inclinada. / We present a generalization of the classes of quasitilted and almost hereditary algebras, which we call m-quasitilted and m-almost hereditary algebras. For the latter one, we can obtain a trisection of their module categories determined by the following subcategories L^m = {X indecomposable; projective dimension of Y is at most m for each predecessor Y of X} and R = {X indecomposable; injective dimension of Y is at most 1 for each successor Y of X}. Moreover, if there exists a module E_m such that {X; Hom(E_m, \\tau X) = 0} = {X; projective dimension of X is at most m} then E_m is a sum of direct summands of modules in R and any path of indecomposable modules starting in a module E which is a direct summand of E_m and ending in a projective module can be refined to a path of irreducible morphisms, which is also sectional. This result on paths allow us to obtain a characterization for m-almost hereditary algebras in terms of their projective modules. It is also possible to prove that any m-quasitilted algebra with global dimension m+1 is a m-almost hereditary algebra and as a consequence we can obtain that any piecewise hereditary algebra of type mod H, for some hereditary algebra H, and with global dimension m+1 is m-almost hereditary. We present an example of a 2-almost hereditary which is not 2-quasitilted, which entails that the converse of the above mentioned result does not hold true. Thus we seek for conditions which can ensure that a given 2-almost hereditary is 2-quasitilted and, in particular, a piecewise hereditary algebra. For this, we use the correspondence obtained as an adaptation of results of Happel, Reiten and Smalo, which under certain assumptions shows that an algebra is an endomorphism algebra of a tilting object. It is shown that a 2-almost hereditary algebra with some other properties and satisfying (H1), (H2) and (H3) is 2-quasitilted.