Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Orientador: José Paulo Fernandes Garcia / Banca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Jean Marcos de Souza Ribeiro / Resumo: Usando uma função de resíduos, é proposto um novo esquema para melhoria da robustez e acomodação de falhas através de sistemas com multicontroladores. O projeto de um preditor contínuo e um Controlador com Estrutura Variável e Modos Deslizantes (CEV-MD) contínuo são apresentados para obter bomdesempenho na presença de atraso no sinal de entrada. Projetos de Controladores Discreto com Modos Deslizantes (CDMD) são apresentados de modo a obter boa performance para o sistema mesmo na presença de várias situações de falhas e incertezas paramétricas. Para adaptar o controlador a cada situação de operação do sistema, uma estratégia baseada na menor das funções de resíduos é proposta. O esquema proposto é aplicado em um modelo de eixos laterais que descrevem as condições de vôo de um avião L-1011, em um Sistema Pêndulo Invertido Rotacional e em um Sistema de Simulação de Vôo de Helicóptero para ilustrar os procedimentos do projeto e a efetividade do método. / Abstract: Using the residuals functions, it is proposed a new scheme to improve robustness and fault accommodation by controller adaptation. A Variable Structure Control and Sliding Mode VSCSM design is presented to improve the performance of systems when computation time delay fault is present. A Discrete SlidingMode Control (DSMC) design is presented to control several fault situations and parametric uncertainties. To adapt the controller to fault condition, a strategy based on the residuals functions is proposed. The scheme is applied to a lateral axis model of a L-1011 in cruise flight conditions, a RotaryMotion Inverted Pendulum System and a Helicopter Flight Simulation System to illustrate the design procedures and the effectiveness of the method. / Mestre

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10163_dissertação_Marcus_Final.pdf: 1595922 bytes, checksum: e550fa281295a5776160ee86eafd29d1 (MD5) Previous issue date: 2016-08-09 / Muitas técnicas de monitoramento de processos usando abordagens estatísticas assumem que os dados possuem uma distribuição normal. Além disso, várias destas técnicas requerem que a operação da planta se mantenha na mesma região, resultando na geração de um número elevado de falsos alarmes caso não sejam satisfeitas. Neste trabalho, uma técnica robusta de agrupamento de dados é utilizada para tratar plantas operando em múltiplos pontos de operação. A metodologia é aplicada à detecção de falhas em internos de válvulas de controle, que pertence a esta classe de problema. Além disto, a falha considerada é de difícil detecção dada à dificuldade de instalar sensores para tal. Para avaliação da metodologia estudada, foi utilizado o benchmark DAMADICS. A técnica de agrupamento apresentada tem a capacidade de lidar com um determinado percentual de dados espúrios que podem surgir, inclusive em situações transitórias. Essa característica otimiza a etapa de pré-tratamento dos dados. Uma comparação com o método tradicional (sem agrupamento) é realizado destacando suas características e superioridade.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Durante o desenvolvimento deste trabalho é apresentada a utilização de uma planta tipicamente industrial em procedimentos de modelagem, identificação, detecção de falhas e controle tolerante. Um breve estado da arte é realizado, classificando as técnicas de detecção em 2 grupos com 3 subdivisões. Estes são percentualmente classificados com base em uma amostragem de artigos extraídos do portal CAPES, mostrando uma tendência entre as técnicas. Em seguida esta planta industrial é modelada de modo que técnicas baseadas em modelo possam ser aplicadas. Esta modelagem utilizou de abordagens com estruturas paramétrica linear, não-linear, não-paramétrica e da utilização de curvas características. Com um modelo bastante razoável as técnicas de detecção puderam ser testadas. Inicialmente tratou-se do problema por causalidade de eventos, o que não mostrou-se ideal pois o modelo não pode ser tratado facilmente por eventos, mostrando a importância da escolha da técnica. A presença de invariantes possibilitou a criação de um detector de falhas baseado no conhecimento do processo. Este foi testado em uma malha fechada por um PI projetado em uma aula de laboratório lecionada no ITA. Outro controlador foi implementado para testar a mesma técnica, o Preditivo baseado em Modelo. Deste modo foi possível analisar o detector em uma malha com atuadores cooperativos na presença de falhas múltiplas.

O monitoramento da saúde estrutural vem se tornando uma ferramenta cada vez mais utilizada nas áreas civil, aeroespacial e militar. Os sistemas de detecção de danos utilizam métodos de identificação de falhas ou danos através de sensores acoplados à estrutura. Com a evolução dos sistemas de detecção e a geração de dados confiáveis sobre a localização e extensão dos danos ofereceram-se condições de desenvolver métodos de estimativa da vida residual do elemento monitorado. Do ponto de vista operacional, as informações sobre vida residual são de grande valia, pois com esta abordagem é possível oferecer manutenção baseada na condição, ou seja, atuar nas falhas de acordo com a necessidade, diminuindo a incerteza quanto ao estado da estrutura, proporcionando maior segurança e tornando o processo mais economicamente vantajoso. As técnicas de detecção de dano podem oferecer informações sobre localização e extensão do dano, através de transdutores que monitoram o elemento, porém podem não ser suficientes para definir a criticidade do mesmo. Combinando dados do dano juntamente com dados de projeto pode-se gerar informações de ordem qualitativa que podem ser utilizadas para apoio à tomada de decisão. Neste trabalho é analisada a lógica Fuzzy como método de inserção de informações de criticidade nas leituras de sistemas de detecção.

A presente tese propõe o desenvolvimento e teste de um modelo de monitoramento automático de informações físicas de um motor aeronáutico baseado em dados históricos. Este modelo tenta determinar falhas, observando não apenas o comportamento espacial, mas também o comportamento temporal. Para a detecção espacial utilizou-se a busca em intervalos ortogonais, através de estruturas de dados do tipo k-d tree e, para interpolar os pontos no espaço de busca, usou-se morfologia matemática. A detecção temporal emprega um autômato finito para reconhecer a linguagem que os pontos assinam, através de sua evolução por agrupamentos de pontos. Esses agrupamentos, por sua vez, são determinados pelo algoritmo k-means, e o valor de k é sistematicamente definido através da metaheurística Firefly, maximizando a avaliação diagnóstica do detector temporal. O modelo desenvolvido nesta tese apresenta precisão e robustez ao que se propõe. No contexto espacial, os elementos influenciadores (parâmetros de sensitividade, especificidade e os operadores morfológicos) foram estudados e equacionados, permitindo assim, a flexibilidade de tornar o modelo mais rigoroso ou moderado, conforme demanda a situação. Por sua vez, o contexto temporal, apresentou uma alta eficiência para detectar positivos. Além disso, a detecção temporal, através de autômatos finitos, apresentou capacidade de indicar qualitativamente a situação de uma base de aprendizado, ao detectar também os alarmes falsos; podendo assim ser empregado como avaliador qualitativo para essas bases.

Estágio realizado na Critical Links, S. A. e orientado por Nuno Ferreira / Tese de mestrado integrado. Engenharia Informátca e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998