Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-15T04:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334381.pdf: 32767805 bytes, checksum: 2fddf54f242da2cdb0966d3983454226 (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta tese aborda a análise do sistema de localização acústica de veículos subaquáticos em uma configuração dita de base longa auxiliada por sensores inerciais. Para o processo de filtragem de dados, o filtro de Kalman, em sua versão estendida EKF (Extended Kalman Filter), é utilizado de modo a aproveitar toda informação relacionada aos estados do veículo proveniente dos sensores. O foco do trabalho está no processo de aprendizagem a partir de dados com vistas à identificação das medições errôneas do tempo de chegada da sonda sonora e à correção das mesmas. As técnicas exploradas para essas finalidades são o AAKR (AutoAssociative Kernel Regression) e o SVDD (Support Vector Data Description). O objetivo é melhorar a estimação dos estados do veículo (posição, velocidade e orientação) provenientes dos sensores inerciais, aproveitando um conjunto de medições corretas obtidas durante a navegação ou em missões anteriores à atual. A melhoria no desempenho do sistema de localização foi analisado por simulação utilizando dados experimentais obtidos em missões com veículos de baixo custo e modelos de propagação acústica que inserem desvios factíveis aos tempos de chegada medidos. Os resultados são comparados ao desempenho obtido com uma solução clássica para a localização acústica de veículos autônomos em ambiente subaquático. Destaca-se ainda que a arquitetura proposta não se apresenta firmemente acoplada ou fortemente dependente de qualquer outro algoritmo presente no veículo, o que a caracteriza como uma solução bastante modular com a possibilidade de estendê-la a outras aplicações.<br> / Abstract : This thesis deals with the analysis of an acoustic localization system in a long baseline configuration for navigation of underwater vehicles aided by inertial sensors. For the process of filtering data, the Extended Kalman Filter (EKF) is used in order to take advantage of all information related to the states of the vehicle from the sensors. The focus is on the process of learning from data with a view to identify erroneous measurements of the time of flight of the acoustic signal and correct eventual deviations in this quantity. The techniques used for these purposes are AAKR (AutoAssociative Kernel Regression) and SVDD (Support Vector Data Description). The objective is to improve the accuracy of the estimates of the vehicle s states (position, velocity and orientation) coming from the inertial sensors, taking advantage of a set of correct measurements obtained during prior navigations or in the current missions. The improved performance of the tracking system is evidenced by the data obtained using in field missions with low-cost vehicles and acoustic propagation models that insert feasible deviations to arrival times measured. The results are compared with the performance obtained with other classical solution to acoustic localization task in underwater environment of autonomous vehicles. It is highlighted also that the proposed architecture is not tightly coupled to any other algorithm running in the vehicle , which characterizes the approach as a very modular and cost-effective computing solution.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345807.pdf: 39092209 bytes, checksum: 892aa11388857b64f531df1ebedaf6b3 (MD5) Previous issue date: 2016 / Este trabalho trata o problema de controle de rastreamento do ângulo de esterço e velocidade longitudinal desejados pelo condutor de um veículo inclinável de 3 rodas, enquanto mantém o ângulo de inclinação dentro de uma margem de segurança pré-estabelecida de modo a alcançar uma condução segura e fácil em malha-fechada. A idéia principal é projetar controladores que forcem o ângulo de inclinação e a velocidade longitudinal do veículo a rastrearem trajetórias de referências adequadas, onde a trajetória de referência para o ângulo de inclinação evolui dentro de uma margem de segurança pré-estabelecida. A prática comum utilizada na literatura é determinar a estrutura do controlador com base em modelos aproximados de ordem reduzida do veículo. No presente trabalho, serão projetados controladores lineares e não-lineares para tal problema de rastreamento diretamente em um modelo de um protótipo de um veículo inclinável de 3 rodas com 9-GL (graus de liberdade). Seis diferentes metodologias são usadas: controladores PID, Regulador Quadrático Linear (LQR), realimentação linearizante, controle por modos deslizantes de Slotine, Controle Vetorial Unitário (UVC) de Utkin, e uma extensão do UVC proposta recentemente. Os resultados de simulação comparam os desempenhos destes controladores sob condições nominais, assim como sob perturbações de ventos externos e incertezas paramétricas de massa e altura do centro de massa do veículo.<br> / Abstract : This works treats the control problem of tracking the steering angle and longitudinal velocity desired by the driver of a tilting 3-wheeled vehicle, while keeping its tilt angle within a pre-established safety margin, so as to achieve safe and easy driving in closed-loop. The key idea is to design controllers that force the tilt angle and the longitudinal velocity of the vehicle to track adequate reference trajectories, where the reference trajectory for the tilt angle evolves within a pre-established safety margin. A common practice in the literature is to determine the controller structure based upon reduced order approximate models of the vehicle. In the present work, one designs linear and nonlinear controllers for such tracking problem directly on a 9-DOF model of a prototype of a tilting 3-wheeled vehicle. Six different approaches are used: PID controllers, Linear Quadratic Regulator (LQR), feedback linearization, sliding mode control of Slotine, Unity Vector Control (UVC) of Utkin, and a recently proposed extension of UVC. The simulation results compare the performance of these controllers under nominal conditions, as well as under disturbances of the external wind and parametric uncertainties on the mass and center of mass height of the vehicle.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:18:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346008.pdf: 7757568 bytes, checksum: 01af4ec58abe94854abda6d0110f7729 (MD5) Previous issue date: 2017 / A análise da marcha humana é considerada como uma nova ferramenta biométrica pela capacidade de obter as métricas do corpo à distância. Os identificadores biométricos possuem propriedades que tecnologicamente podem medir e analisar as características do corpo humano, utilizados como forma de identificação e controle de acesso para segurança. O reconhecimento através da apropriada interpretação dos parâmetros da marcha é um problema importante para classificação de padrões. Este trabalho possui como finalidade desenvolver um sistema de processamento de imagens que seja capaz de extrair padrões do movimento para a análise da marcha e apresentar um diagnóstico comparativo entre diferentes tipos de redes neurais, para a aplicação de técnicas que possam determinar a qualidade e eficácia das estatísticas para a identificação humana. Para este objetivo, utilizou-se dados de voluntários a partir do aplicativo desenvolvido em C# com base na análise tridimensional feita pela câmera Kinect da Microsoft, onde é possível identificar o esqueleto humano e extrair automaticamente os parâmetros cinéticos e cinemáticos. Os resultados obtidos revelaram a viabilidade para o processo de extração dos parâmetros da marcha e do reconhecimento do corpo humano.<br> / Abstract : The analysis of human gait is considered as a new biometric tool for the ability to obtain the metrics of the body at a distance. Biometric identifiers have properties that technology can measure and analyze the characteristics of the human body, used as a form of identification and access control for security. The recognition through suitable interpretation of parameters of the gait is a major problem for pattern classification. This work has as purpose to develop an image processing system that is able to extract patterns of movement for gait analysis and to present a comparative diagnosis between different types of neural networks, for applying techniques that can to determine the quality and efficacy of the statistics for human identification. For this objective, we used data from volunteers from the application developed in C# based on three-dimensional analysis made by Microsoft's Kinect camera, where it is possible to identify the human skeleton and automatically extract the kinetic and kinematic parameters. The results obtained proved the feasibility to extraction process of gait parameters and the recognition of the human body.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346667.pdf: 9358541 bytes, checksum: 033a82eaa1a2438bea3ff3c054363e4a (MD5) Previous issue date: 2017 / A introdução de sistemas de visão computacional em robôs móveis se traduz em um significativo aumento de suas habilidades sensoriais, o que implica em uma maior versatilidade e segurança nas operações do robô. Armazenar e manipular todas as imagens percebidas por um robô durante sua tarefa de localização e mapeamento visual é tipicamente intratável para cenários reais. A alternativa adotada por este trabalho é representar o ambiente de forma topológica, onde alguns quadros são selecionados, chamados keyframes, e representam locais visualmente distintos do ambiente. Assim, cada nó do mapa proposto corresponde a um quadro-chave, descrito por um conjuntos de características locais obtidas pelos descritores SIFT, SURF, ORB, BRIEF e BRISK. A seleção destes descritores baseou-se nas avaliações anteriores encontradas na literatura e em uma série de testes que verificaram habilidades importantes no contexto proposto. Ao navegar em determinado ambiente, adquirir modelos 3D, que proporcionam uma compreensão muito mais abrangente do que mapas 2D, são de particular interesse para usuários remotos interessados no interior do ambiente que o robô percorre. O sistema proposto é baseado em registro de nuvens de pontos. Um Kinect acoplado ao robô captura imagens RGB e de profundidade, usadas para gerar nuvens de pontos que posteriormente são alinhadas na forma de registro, utilizando o alinhamento inicial SAC-IA com os descritores PFH e FPFH, e alinhadas através do algoritmo ICP. As métricas de avaliação demonstraram que os sistemas propostos são capazes de localizar o robô com precisão, encontrando a localização global ao longo de toda a trajetória, sendo capaz de resolver os problemas do robô sequestrado e do robô despertado. O algoritmo de alinhamento mostrou bons resultados quanto a capacidade de criar modelos compreensíveis, porém demanda um alto custo computacional. Desta forma, o presente trabalho propõe uma solução para que um robô acoplado com um Kinect percorra sua trajetória de forma autônoma, localizando-se e coletando nuvens de pontos que são usadas para criar um modelo 3D de seu ambiente de trabalho.<br> / Abstract : The introduction of computer vision systems in mobile robots translates into a significant increase in their sensory habilities, which implies greater versatility and security in robot operations. Storing and manipulating all the images perceived by a robot during its visual localization and mapping task is typically intractable for real scenarios. The alternative adopted by this work is to represent the environment in a topological form, where some frames are selected, called keyframes, and represent visually distinct locations from the environment. Thus, each proposed map node corresponds to a keyframe, described by a set of local characteristics obtained by SIFT, SURF, ORB, BRIEF and BRISK descriptors. The selection of these descriptors was based on previous evaluations found in the literature and on a series of tests that verified important skills in the proposed context. When navigating through a particular environment, acquiring 3D models, which provide a much more comprehensive understanding than 2D maps, are of particular interest to remote users interested in the interior of the environment that the robot traverses. The proposed system is based on 3D point cloud registration. A Kinect is coupled to the robot and captures RGB and depth images, which are used to generate point clouds, aligned in the registration form, using the SAC-IA initial alignment with the descriptors PFH and FPFH, and fully aligned through the ICP algorithm. The evaluation metrics demonstrated that the proposed systems are able to locate the robot with precision, being able to cope with the global localization problem throughout the whole trajectory, including the classic kidnapped robot and wake-up problems. The alignment algorithm showed good results in respect of creating comprehensive models, although it demands a high computational cost. Therefore, the present work proposes a solution for a robot coupled with a Kinect to traverse its path autonomously, locating itself and collecting point clouds that are used to create a 3D model of its work environment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-10-10T04:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348412.pdf: 1522637 bytes, checksum: bfc8477785a30cc5de8726097fb056f2 (MD5) Previous issue date: 2016 / Uma plataforma off-shore normalmente produz petróleo bruto e gás natural. O gás é tratado para a remoção da humidade e sua pressão e sua temperatura são modificadas de acordo com sua aplicação final. Parte do gás é direcionado para a linha de exportação de gás para ser comercializado. Muitas vezes o gás é utilizado por poços que operam com elevação por gaslift. O gás natural também é usado em turbinas para gerar eletricidade. Um sistema de compressão de gás é uma parte importante de uma unidade de produção off-shore de petróleo. O tipo de compressor mais usado em um sistema de compressão de gás é o compressor centrífugo. Uma falha do compressor pode fazer com que uma unidade de produção completa seja desligada. Os compressores centrífugos têm limites operacionais muito restritos e são muito sensíveis a mudanças na vazão de entrada de gás ou nas propriedades do mesmo. O compressor pode entrar em surge, que é uma condição operacional instável caracterizada pelo fluxo reverso de gás dentro do compressor e que pode acontecer quando a vazão de entrada de gás é muito baixa. Um compressor centrífugo que opera em surge não comprimirá o gás corretamente, causando danos permanentes à máquina. O procedimento normal utilizado quando se detecta a ocorrência de surge é parar o compressor. Geralmente, os compressores centrífugos são instalados com um controle regulatório que inclui a prevenção de surge. No entanto, mudanças bruscas na vazão de entrada de gás e na composição do gás são conhecidas por fazer com que o compressor centrífugo pare com frequência. Esta dissertação propõe um controlador MPC que reduz o consumo de energia do sistema de compressão e melhora sua proteção contra surge. Este trabalho também apresenta a modelagem de uma estação de compressão real composta de dois compressores de três estágios. Com base na análise do comportamento do sistema e da relação dinâmica entre as entradas e saídas do sistema, são propostas e testadas duas formulações de MPC diferentes. Para ajustar o controlador MPC foi aplicada a técnica de ajuste satisfatório, melhorando o desempenho do controlador.<br> / Abstract : An offshore oil production unit normally produces crude oil and natural gas. The gas is treated for removal of moisture and its pressure and temperature are conditioned to its target application. Part of the gas is directed to the gas export line for sales. Often it is used by wells operating with gas lift. Natural gas is also used in turbines to generate electricity. A gas compression system is an important part of an offshore oil production unit. The most important type of equipment used in a gas compression system is the centrifugal compressor. A compressor failure may cause a complete production unit shut down. Centrifugal compressors have a limited operational range and are very sensitive to changes in the gas flow rate or in its properties. Compressor surge is an unstable operational condition characterized by reverse flow inside the compressor and it can happen when the gas flow rate is too low. A centrifugal compressor operating in surge mode will not compress the gas as required and the machine could be damaged permanently. The normal procedure used when surge is detected is to stop the compressor. Usually centrifugal compressors are installed with a regulatory control that includes the avoidance of surge. But abrupt changes in gas flowrate and gas composition are known to cause centrifugal compressor to stop the production operations too often. This dissertation proposes a MPC controller that reduces the energy consumption of the compression system and improves its protection against surge. This work also presents the modeling of a real compression station composed of two three-stage compressors. Based on the analysis of the system?s behavior and the dynamic relation between inputs and outputs, two different MPC formulations are proposed and tested. To tune the MPC controller the satisficing tuning technique is applied, improving the controller?s performance.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-10T04:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348505.pdf: 27744287 bytes, checksum: 19f3e051cb377770ca0b8e342dacab1e (MD5) Previous issue date: 2017 / Uma das tendências dentro da eletrônica de potência atualmente é a aplicação de conversores de energia para a operação em microrredes, o que na essência é eletrônica de potência aplicada a sistemas de distribuição de energia elétrica. Tipicamente, microrredes são redes elétricas compostas por diversas fontes e cargas, o que implica em diversas interações fontes-fontes e fontes-cargas. O propósito deste trabalho é modelar, propor técnicas de controle e analisar a estabilidade paramétrica de pequenas microrredes CC e CA. Um dos grandes problemas que existem na operação de microrredes é quando diversas fontes operam em paralelo e compartilham um conjunto de cargas. O controle por droop é a técnica mais popular para lidar com este tipo de problema, mas possui o contraponto de introduzir não linearidades no sistema. Por conta disso, este trabalho propõe o uso de ferramentas matemáticas como a teoria de bifurcações para compreender o comportamento dinâmico de microrredes. Este procedimento permite um entendimento mais amplo quando comparado com técnicas tradicionais baseadas em modelos linearizados, além de fornecer mais informações que permitem otimizar o funcionamento do sistema garantindo a sua estabilidade. Uma parte significativa deste trabalho possui uma natureza teórica, com exceção de um caso de estudo envolvendo o paralelismo de conversores CC-CA, em que resultados experimentais são apresentados.<br> / Abstract : Nowadays, one of the trends within power electronics is the application of power converters in microgrids, which in essence means power electronics applied to electric power distribution systems. As microgrids can be dc, ac, or even hybrid networks, they are complex systems with many source-source and source-load-type interactions. The focus of this work is to model, propose control techniques, and to verify the stability of a small ac and dc microgrids through parametric diagrams. Load sharing is one of the major issues within microgrids, and it is defined as how several voltage sources operate in parallel feeding a given load set. Droop control is the standard approach towards the load sharing problem in microgrids, but this control can make the system unstable due to some nonlinearities introduced into the microgrid?s operation. For that reason, nonlinear dynamic analysis techniques are used here to understand the microgrid?s dynamic behavior. In particular, bifurcation theory offers a broader insight into the system dynamics when compared to usual techniques based on linear models. Moreover, bifurcation theory can optimize the microgrid operation and, thus, increase the system stability range due to a better understanding on how a group of parameters can influence the microgrid operation.A significant part of this thesis consists of a theoretical study, with the exception of one case study involving the parallelism of two dc-ac power converters, where experimental results are shown to validate the theoretical premises.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-10T04:15:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348409.pdf: 7694994 bytes, checksum: 1f27d450854a4b448eb05b20f37494c0 (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho aborda o projeto do controle de estrutura variável (Variable Structure Control-VSC) com um horizonte estendido (Long-Range Predictive Control-LRPC) baseado no controlador de variância mínima generalizada (Generalized Minimum Variance-GMV). O projeto do controle por modos deslizantes (Sliding Mode Control-SMC) é utilizado para se obter uma lei de controle não linear que possui um termo chaveado e uma ponderação na ação do controle, com o intuito de melhorar a dinâmica de processos monovariáveis não lineares, garantindo seguimento de referência e rejeição de perturbação. Inicialmente é abordado o projeto clássico do SMC baseado no GMV (SMC-GMV). Em seguida, visando controlar diferentes processos, é apresentada duas extensões para o SMC-GMV: uma para a saída (variável) auxiliar ponderada e outra para a superfície de deslizamento. Na sequência, é mostrada a proposta do SMC baseado no LRPC (SMC-LRPC), ou seja, uma superfície com horizonte estendido, com o intuito de alcançar uma lei de controle sem utilizar identidades polinomiais. Levando em consideração as complexidades presentes em processos industriais como saturação na magnitude do sinal de controle e perturbações periódicas, foram abordadas técnicas para tratar esses fenômenos. Os controladores são sintonizados heuristicamente para garantir estabilidade e desempenho desejado em relação ao sistema de malha fechada. Simulações experimentais e numéricas em processos monovariáveis não lineares comprovam a eficiência dos controladores propostos. Índices de desempenho são utilizados para validar a eficácia dos controladores propostos.<br> / Abstract : This work deals with the variable structure control (VSC) design with an extended horizon predictive controller (LRPC) based on the generalized minimum variance (GMV) controller. The sliding mode control (SMC) design is used to obtain a nonlinear control law that has a switch term and a weighing in the control action, in order to improve the dynamic of nonlinear monovariable processes, reference tracking and rejection of disturbance. Initially, the SMC based on GMV project (SMC-GMV) is derived. Then, to control different processes two extensions of the SMC-GMV are presented. First, the weighted auxiliary output (variable) and second, the sliding surface. In the sequence, it is shown the proposal of SMC based on the LRPC (SMC-LRPC), that is, a surface with an extended horizon, with the intention of achieving a control law without using polynomial identities. Taking into account the complexities present in industrial processes such as saturation in the magnitude of the control signal and periodic perturbations, control techniques were developed to treat these complexities. The controllers are heuristically tuned to ensure stability and good performance over the closed-loop system. Experimental and numerical simulations in nonlinear monovariable processes show the efficiency of the proposed controllers. Performance indices are used to validate the effectiveness of the proposed controllers.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-10T04:18:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348408.pdf: 2948482 bytes, checksum: 0e24b7eb9bae933aef6f1583a0c94b90 (MD5) Previous issue date: 2017 / Federações de clouds tem sido um tópico de muitos estudos atualmente na área de Sistemas Distribuídos. A associação de provedores de clouds para formação de federações pode ser movida pela necessidade de pequenos provedores se unirem no sentido de competirem em mercado agressivo. O objetivo principal desta tese sempre foi o estudo dos controles de segurança em federações de clouds. A autenticação por ser peça fundamental na implantação de políticas de segurança acabou sendo o foco principal de nossos esforços. Em se tratando dos controles de autenticação, um ponto que quase sempre permanece em aberto nas formações destas federações é o gerenciamento de seus usuários. Neste sentido desenvolvemos uma proposta de federação de clouds cujas autenticações de seus usuários são baseadas no uso de provedores de identidades. Por se tornar ator principal na aplicação de políticas nestas federações, usamos técnicas que agregassem segurança e tolerância a intrusões a estes provedores de identidades. E, neste sentido, exploramos o uso da virtualização para permitir a proteção de entidades importantes para a segurança destes Provedores de Identidades (Identity Providers ? IdPs). Estes trabalhos preliminares de autenticação foram incorporados ao projeto SecFuNet e adotaram características definidas pelos parceiros de projeto, entre estas, o uso de processadores seguros. Posteriormente, diante de limitações de flexibilidade impostas pelo hardware especializado usado no projeto SecFuNet, outra abordagem envolvendo o armazenamento de informações de usuários em seus IdPs foi desenvolvida. Nesta segunda abordagem, a própria federação de clouds através de recursos de memorização foi utilizada como base para o armazenamento de credenciais e atributos de usuários. Protocolos de disseminação baseados em técnicas de compartilhamento de segredo foram introduzidos no modelo, de forma que o armazenamento das informações de usuários se mantivessem seguras mesmo em casos de intrusões tanto nos IdPs como em parte dos provedores de cloud da federação. A evolução de nossos trabalhos envolveu protótipos, os quais foram submetidos a vários experimentos de testes a fim de verificar sua viabilidade prática de nossas propostas.<br> / Abstract : Cloud federations have been the topic of many studies in the area of Distributed Systems. An association of cloud providers for federation formation can be motivated by the need for small providers not to groups their efforts to survive in the aggressive market. The main objective of this thesis is the study of security controls in cloud federations. Authentication as a key part of deploying security policies was the primary focus of our efforts. One point that usually remains open in federations is the management of its users. In this sense, a proposal of federation of clouds whose authentications of its users are based on the use of identities providers. By becoming a key point in policy enforcement in these federations, we use techniques that deploys security and intrusion tolerance to these identity providers. In this sense, we explore the use of virtualization to allow protection of important entities for an IdPs security. These preliminary works on authentication have been incorporated into the SecFuNet project and featured features defined by project partners, among them, and use of secure processors. Subsequently, faced with limitations of flexibility imposed by specialized hardware used no SecFuNet project, another approach involving the storage of information in their IdPs was developed. In this second approach, the federation of clouds was used as memory and database resources for storing attributes of users. Dissemination protocols based on secret sharing techniques for was applied on this model, so that the stored user information has remained secure even in cases of intrusion both in the IdPs and in part the cloud providers of the federation. The evolution of our work involved prototypes, which were submitted to several test experiments.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-02-15T19:40:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Cicero_Brandão_Final.pdf: 2013213 bytes, checksum: d134e81af3b53e4027c70fb34e1eb13f (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-03-17T17:17:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Cicero_Brandão_Final.pdf: 2013213 bytes, checksum: d134e81af3b53e4027c70fb34e1eb13f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-17T17:17:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Cicero_Brandão_Final.pdf: 2013213 bytes, checksum: d134e81af3b53e4027c70fb34e1eb13f (MD5) / O desbalanceamento é inerente ao funcionamento de uma unidade de bombeio (UB). Para reduzir seus efeitos, o contrabalanceio é uma das ações que precisa ser adotada. Para atingir o balanceamento ideal é preciso buscar o equilíbrio entre os torques requerido pela haste polida e o torque fornecido pelo redutor durante o ciclo de bombeio. O objetivo principal deste trabalho é utilizar informações extraídas de medições realizadas da tensão no barramento DC de inversores de frequência, visando, promover o balanceamento das forças que atuam nesse equipamento. O balanceamento ótimo de uma unidade de bombeio mecânico foi alcançado, medindo esta variável, determinando o fator de carga cíclica (CLF), promovendo o ajuste na posição dos contrapesos e manipulando a velocidade de bombeamento. Para isto, faz-se necessário conhecer os principais métodos utilizados para contrabalancear a UB. Também foi preciso determinar o CLF por meio da tensão do barramento DC. Além disso, um controlador de tensão elétrica foi projetado e implantado em um controlador (CLP), sendo seu propósito reduzir a variabilidade da tensão no barramento do inversor. Como resultados, se tem uma redução significativa na potência consumida, em função do rendimento energético do motor que foi elevado. A variação do torque foi reduzida drasticamente, contribuindo pra uma operação mais suave do sistema, o que certamente irá elevar o tempo médio entre falhas (MTBF). Estes resultados levaram a melhoria do rendimento energético e da confiabilidade do sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:01:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337437.pdf: 7414111 bytes, checksum: 2bab6f7b0d4d376f975801166ea73051 (MD5) Previous issue date: 2015 / Abstract : This master thesis deals with the modeling and control of a small scale birotor tiltrotor unmanned aerial vehicle (UAV). A tiltrotor is characterized by a mechanism that tilts the aircraft's rotors in order to control the flight. An UAV with such characteristics is being developed by this author and other researchers in the scope of the project named ProVANT. The developed UAV prototype is used in this work to obtain experimental results. This kind of system can be characterized by its underactuated, highly nonlinear, and coupled dynamics. Instead of using a dynamic model available in literature, this work proposes a more accurate model considering the UAV as a multibody system. By doing so the tilting angles become generalized coordinates and the tilt mechanism dynamics are naturally added to the model, as well as the coupling between the bodies. The result is an eight degrees of freedom model obtained through Euler-Lagrange formulation. The path tracking problem is solved here with linear optimal controllers for the full model, instead of the classical approach of cascade control for the translation and rotation subsystems. The developed controllers are linear quadratic regulators, a H1 controller and a multiobjective H2=H1 controller, all with LMI formulation. A nonlinear backstepping controller taken from the literature is implemented in order to be compared with the designed controllers. In addition, controllers for the hovering problem are also designed to be used in experiments with ProVANT's tiltrotor. They reduce the complexity of the initial experimental flights, focusing not only in the validation of the control system, but the complete project, including its electronics, mechanical design, and additional software. Such experiments are presented and discussed in details along this work. The work also addresses how flight-related information are gathered and processed. This includes the design of a nonlinear complementary filter for the attitude estimation that works with data acquired from the UAV sensors.<br>