Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-03T18:29:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_FerramentasGestaoEstrategica.pdf: 2360127 bytes, checksum: 05758293a4fa8d73bf89e8a3f1d54318 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-04T12:26:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_FerramentasGestaoEstrategica.pdf: 2360127 bytes, checksum: 05758293a4fa8d73bf89e8a3f1d54318 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-04T12:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_FerramentasGestaoEstrategica.pdf: 2360127 bytes, checksum: 05758293a4fa8d73bf89e8a3f1d54318 (MD5) Previous issue date: 2012 / Eletronorte - Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A / Normalmente, os programas de manutenções implementados nas empresas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica buscam evitar que falhas venham a provocar a retirada do equipamento do sistema elétrico, o que significa grandes perdas financeiras, seja pela diminuição do faturamento, seja pelo pagamento de multas a agência reguladora, alem da diminuição da confiabilidade do sistema. Para evitar esses inconvenientes, a engenharia de manutencao lanca mao de ferramentas estrategicas para a gestao e solucoes dos problemas, visando a otimizacao, juntamente com circulo virtuoso de melhorias continuas nos processos de manutencao. Este trabalho tem por finalidade fazer uma analise da Metodologia de Analise e Solucao de Problemas (MASP), como ferramenta de gestao estrategica na busca e solucao de problemas no ambito da engenharia de manutencao. Para isso, inicialmente, apresenta-se uma serie de informacoes sobre a gestao da manutencao, bem como todo o arcabouco que envolve qualidade e ferramentas gerenciais. Com o capitulo que trata especificamente do MASP, tem-se uma nocao mais exata do quanto cada ferramenta e necessaria para que se possa desenvolver um bom trabalho, visto que ele retrata que essa metodologia nada mais e do que o somatorio de todas as ferramentas existentes, colocadas de maneira ordenada. Por fim, apresentam-se quatro estudos de casos, pelos quais pretendemos demonstrar a Metodologia de Analise e Solucao de Problemas e a aplicabilidade na gestão estratégica, com visão em resultados no ambiente da engenharia de manutenção no pilar das manutenções programadas e autônomas - MP/MA, no ambito da Divisãoo de Transmissão de Ji-Parana/RO - ORDJ, vinculada a Centrais Eletricas do Norte do Brasil (Eletronorte). Na conclusao, faz-se uma analise critica do uso da metodologia na prestação de serviços, baseada na aplicaão supracitada. / Typically, maintenance programs implemented in companies for generation, transmission and distribution of electricity that seek to avoid failure will cause the removal of equipment from the electrical system, which means large financial losses, either by decreased revenues, either by paying fines the regulatory agency, in addition to decreased system reliability. To avoid these drawbacks, the maintenance engineering makes use of strategic tools for the management of problems and solutions aimed at optimizing along with virtuous cycle of continuous improvement in maintenance processes. This study aims to make an analysis of the Methodology Analysis and Troubleshooting (MASP) as a strategic management tool to find and solve problems within the maintenance engineering. Thus initially presents a lot of information on the management of maintenance as well as the entire framework involving quality and management tools. With the chapter that deals specifically with MASP, have become a better sense of how each tool is required so that we can develop a good job, since it portrays that this methodology is nothing more than the sum of all existing tools placed in an orderly manner. Finally, we present four case studies where we intend to demonstrate the methodology Analysis and Troubleshooting (MASP) and applicability in strategic management vision into results in environmental engineering maintenance on the pillar of scheduled maintenance and autonomous - MP/MA within the Transmission Division Ji-Parana/RO - ADJR, linked to Power Plants in Northern Brazil (Eletronorte). In conclusion, it is a critical analysis of the methodology used in the provision of services, based on the above application.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-28T12:22:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaAquisicaoDados.pdf: 3177228 bytes, checksum: 3408b379c597bb67d4cb3bf470a0812a (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-28T13:36:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaAquisicaoDados.pdf: 3177228 bytes, checksum: 3408b379c597bb67d4cb3bf470a0812a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-28T13:36:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_SistemaAquisicaoDados.pdf: 3177228 bytes, checksum: 3408b379c597bb67d4cb3bf470a0812a (MD5) Previous issue date: 2015-11-18 / O bom desempenho do sistema de aterramento de subestações e de usinas geradoras é uma condição essencial para que tais plantas possam operar dentro dos padrões de qualidade estabelecidos. Portanto, um sistema de monitoramento contínuo da malha de aterramento é uma ferramenta importante para auxiliar as equipes técnicas na identificação de falhas que afetem a operação dos Sistemas Elétricos de Potência. Alguns dos métodos tradicionais de medição nas malhas de aterramento necessitam do desligamento das instalações. No entanto, os contratos de concessão preveem penalidades por indisponibilidade da Geração e Transmissão, de modo que a adoção de procedimentos de avaliação constante do sistema de aterramento, sem o desligamento das instalações é essencial. Atendendo a essas especificações, esta Dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema embarcado de aquisição de sinais de tensão e corrente em pontos selecionados da malha de aterramento. Outro componente do sistema proposto é um software capaz de gerenciar a rede formada pelos diversos instrumentos de medição, organizar as informações coletadas em uma base de dados e produzir relatórios de acompanhamento das condições de operação da malha de aterramento. Um aspecto importante do sistema é a adoção da tecnologia de redes sem fio para comunicação entre um computador servidor e o conjunto de instrumentos de medição. Os resultados obtidos experimentalmente reforçam a contribuição do sistema desenvolvido e encorajam novos esforços de aperfeiçoamento. / The good performance of grounding system in substations and generating plants is an essential condition for their operation according with established quality standards. Therefore a continuous monitoring system for grounding grid is an important tool to aid technical teams to identify failed zones that depreciate the Power Systems operation. Some traditional measuring methods in grounding grids need the power system shutdown. However the concession contracts allow penalties for the unavailability of generation and transmission facilities. Therefore the constant adoption of grounding grid evaluation without the plant shutdown is important. Having these specifications as target this Dissertation presents an embedded system development for voltage and current measurement. Another proposed system component is the software to manage the measuring network and organize the collected information in a database to produce grounding system operation reports. An important aspect of the system is the adoption of wireless network technology to data transfer between each measuring instrument and a web server installed in the power plant operation center. The experimentally obtained results reinforce the system contribution and encourage new developments.

O interesse na medição do perfil de velocidade na área de fluidodinâmica tem crescido nos últimos anos devido a evolução das técnicas de medição. Nesse contexto, a técnica ultrassônica tem se destacado por ser não intrusiva, não invasiva e funcionar mesmo em fluidos opacos. Neste trabalho foi investigado a técnica de ultrassom Doppler para medição de perfis de velocidade, utilizando equipamentos ultrassônicos para ensaios-não-destrutivos (END). Tais equipamentos são mais acessíveis do que equipamentos convencionais de medição de velocidade por ultrassom. Também foi proposto o uso da técnica de autocorrelação estendida (EAM), para medição de velocidades além do limite de Nyquist. Essa restrição existe na grande maioria dos medidores, que utilizam a técnica convencional de autocorrelação (ACM). O EAM combina o ACM com o método da correlação cruzada (CCM), outro estimador amplamente conhecido, mas que não é muito utilizado devido a seu alto custo computacional. Desta forma, o EAM consegue medir velocidades maiores com um custo computacional intermediário, que não é tão baixo quanto o ACM e nem tão alto quanto o CCM. Para adquirir e processar os dados obtidos, foi desenvolvido um sistema para aquisição e processamento dos sinais baseado na linguagem LabView. O pulsador ultrassônico END e os estimadores de velocidade por EAM, CCM e ACM foram validados medindo o perfil de velocidade em um cilindro girante, capaz de fornecer velocidades controladas de fácil solução analítica. Os resultados mostram erros médios quadráticos abaixo de 2%, validando o equipamento e a técnica. O EAM também mediu velocidades acima no limite de Nyquist com um desempenho computacional de 9 vezes maior do que o CCM. Na segunda parte deste trabalho, a técnica ultrassônica de medição de velocidade foi aplicada para medição de escoamentos multifásicos em tubulações, tema de grande interesse da indústria de petróleo e gás. Um escoamento vertical líquido-gás-sólido foi analisado com o mesmo equipamento END. Primeiramente, o perfil de velocidade do escoamento liquido-sólido em regime laminar, foi medido e validado utilizando um equipamento Coriolis como referência. Em seguida, foram realizados testes adicionando gás ao escoamento. As velocidades superficiais de líquido e gás foram variadas para gerar os padrões de escoamento tipo bolhas dispersas, intermitente e intermitente aerado. Os resultados foram comparados a imagens de uma filmadora de alta velocidade. Foram obtidos parâmetros como perfil de velocidade das bolhas dispersas, velocidade do filme de líquido e velocidade da mistura dependendo do padrão de escoamento analisado. Assim, a medição de velocidade por ultrassom Doppler, utilizando um equipamento de END, foi aplicado com sucesso em dois problemas de fluidodinâmica. / Interest in knowing the instantaneous velocity profile in fluid dynamics has grown in recent years as new flow visualization techniques are improving. In this context, the ultrasonic Doppler velocity profiler (UVP) has desirable characteristics, as it is non-invasive, works with opaque liquids, and it is portable and easy to install if compared with other velocity profiler methods. In this work, the use of nondestructive ultrasonic devices in the UVP field is investigated. NDT systems are widely available and have lower cost if compared to traditional ultrasonic velocity profiler systems. The use of an extended autocorrelation method (EAM) for ultrasonic velocity estimation beyond Nyquist limit are also evaluated. The Nyquist limit causes a restriction on the maximum measurable velocity of the traditional autocorrelation method (ACM), present in most of ultrasonic velocity profiler systems. EAM combines the ACM technique with cross-correlation method (CCM) which is a well-established velocity estimator that does not suffer with Nyquist limit. However, the technique has a high computational cost that limits real time applications. EAM has the advantage of measure velocities beyond the Nyquist limit but with a lower computational cost than CCM. To evaluate the NDT device and the velocity estimation techniques ACM, CCM and EAM, a data acquisition system and a signal-processing unit based on LabView language were developed. The velocity profile of a rotating cylinder was used to validate all measurements. The techniques ACM, CCM and EAM successfully measured velocities within Nyquist limit with less than 2% deviation, validating the NDT system. EAM also measured velocities beyond Nyquist limit with a computational performance 9 times faster than CCM. The ultrasonic technique was also applied to measure the velocity profile of a multiphase flow in a pipeline, which are of great interest in oil and gas industry. Tests within a multiphase flow composed by different combinations of oil/sand/nylon-particles and gas were conducted in a vertical rig. A high-speed camera was used to validate the measurements. First the ultrasonic velocity profile measured was validated in a liquid-solid flow by using a Coriolis flowmeter as a reference. Next, superficial liquid and gas velocity were controlled to obtain different flow patterns such as bubbly flow and slug flow. The technique measured the bubbles velocity, the mixture velocity and the liquid film velocity depending on the flow pattern. Finally, the ultrasonic NDT system was successfully applied to investigate two different fluid engineering problems.

CNPq / Este trabalho apresenta um retificador trifásico isolado com correção do fator de potência utilizando um autotransformador Scott e utilizando dois retificadores monofásicos isolados com correção do fator de potência de estágio único (S2). O autotransformador Scott faz uma redução de fases permitindo que se utilizem dois retificadores de estágio único. Os conversores monofásicos utilizados são do tipo Full-Bridge Flyback. O conversor proposto pode operar como elevador ou abaixador de tensão dependendo da relação entre as tensões de entrada e saída do conversor. O controle do conversor foi feito via MCU modelo TMS320F28335. Este trabalho apresenta a análise teórica do conversor operando em modo de condução contínua (CCM), bem como os resultados experimentais baseado em um protótipode 4kw. / This work presents a three-phase isolated rectifier with power factor correction using a Scott autotransformer and two isolated single-phase single-stage (S2) rectifiers. The Scott autotransformer provides a phase reduction allowing the use of two single-phase rectifiers. The single-phase converters used are the Full-Bridge Flyback type. The proposed converter can operate as a step-down or a step-up voltage, according to the relation between input andoutput voltage. The control of the converter was made in a MCU model TMS320F28335. This paper presents the theoretical analysis of the converter for continuous conduction mode (CCM) as well as experimental results based on a 4 kW prototype.

Este trabalho utiliza a Programação Linear Inteira Mista (MILP) para investigar as diferenças de produtividade encontradas em uma Linha de Montagem de Modelo Misto. A abordagem de solução foi através da construção e resolução de modelos matemáticos do problema de balanceamento de linhas de montagem de modelo misto (MALBP – Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem), seguido do problema de sequenciamento de carros (PSC – Car Sequencing Problem). Uma simulação discreta foi utilizada para verificar os resultados dos modelos matemáticos. O estudo relata o caso real de uma linha de montagem da indústria automotiva das partes móveis das carrocerias de três diferentes veículos compartilhando a mesma linha de produção. A linha de produção é caracterizada como baixa cadência (de até 15 veículos/hora) e totalmente manual. A linha é constituída por mesas de rolos em série onde o acionamento é do tipo de passo não sincronizado. O objetivo é investigar como manter o melhor nível de produtividade da linha de produção e, ao mesmo tempo, manter a característica de flexibilidade para atender a uma demanda variável em volume e diversidade de produto. São apresentados resultados desse trabalho que indicam que é possível a obtenção de alguns balanceamentos flexíveis para alguns mixes de produtos, o que permite manter a diferença nos tempos de produção no limite de 6%, para esta correta combinação de balanceamento-sequenciamento. No entanto, verificando as demais combinações possíveis para os seis mixes de produtos avaliados, o tempo de produção apresentou diferenças de até 19%, dependendo da sequência de entrada dos produtos para um certo mix. Outro fator que também ocasionou diferenças dos tempos produtivos, de 20% em média, foi em relação a alocação/ausência de postos pulmões (buffers). O horizonte da análise, a priori, foi de um lote de produção de uma hora para o modelo matemático e de uma semana de produção para o modelo de simulação discreta. Os resultados obtidos no estudo indicam que é possível operar uma linha de montagem flexível com uma produtividade equiparável a linhas de montagem de único modelo, se cuidados relativos ao balanceamento e sequenciamento produtivos forem observados. Por outro lado, se as condições operacionais de balanceamento e sequenciamento para as linhas de montagem de modelos/produtos mistos não forem consideradas, as perdas acumuladas na taxa de produção podem ser significativas (por exemplo, tempos de produção para algumas condições de teste ultrapassaram em 30% o valor teórico estimado). / This work uses Mixed Integer Linear Programming (MILP) to investigate productivity differences found in a Mixed-Model Assembly Line. The solution approach was based on construction and resolution of mathematical models for the Mixed-Model Assembly Line Balancing Problem (MALBP), followed by the Car Sequencing Problem (CSP). A discrete simulation was used to check the results obtained by the mathematical models. The study reports the real case of an automotive metal line that assemblies the closures of three different vehicles, sharing the same production line. The production line is characterized as low cadence (e.g., up to 15 vehicles/hour) and fully manual. The line is formed by roller tables in series with unpaced devices. The main objective is to investigate how to maintain productivity, while maintaining the flexibility characteristic to meet a variable demand in volume and product diversity. Results of this study are presented and indicate that some flexible balancing mixes are viable. Production time differences of no more than 6% were observed in such flexible choices. However, the checking of some possible combinations for the six mixes of evaluated products showed a production time difference up to 19%, depending on the sequence of products for a certain mix. Another factor that also influenced production time differences, 20% on average, was the allocation of buffers. The horizon of analysis encompasses a lot of production of one hour, to the mathematical model, and a week for discrete simulation. The obtained results indicate that it is possible to operate a flexible assembly line with a level of productivity similar to a single product line, in case of careful choices in balancing/sequencing. On the other hand, if the operating conditions of balancing and sequencing were not taken into account the cumulative loss in throughput may be significant (e.g., for some studied cases, production time exceed 30% the theoretical value).

[pt] Esta dissertação investiga a utilização de técnicas de Eletrônica Evolucionária nos processos de reparo e ajuste de circuitos eletrônicos. O objetivo do trabalho foi avaliar o desempenho de algoritmos de computação evolucionária no reparo de circuitos eletrônicos efeituosos e no ajuste e melhoria de circuitos não ótimos, fornecendo desta forma, base teórica e experimental para ferramentas de reparo e ajuste automático de circuitos. A necessidade de ferramentas que efetuem reparos de circuitos eletrônicos em situações emergenciais, bem como a diversidade de defeitos encontrados nos vários tipos de circuito, motivaram esta pesquisa. O trabalho de pesquisa foi desenvolvido em 6 etapas principais: um estudo sobre algoritmos evolutivos e suas aplicações na área da Eletrônica Evolucionária; uma revisão de estratégias de múltiplos objetivos que culminou na proposta de um novo parâmetro de importância para os objetivos dos algoritmos evolutivos e na reformulação do cálculo do erro no Método de Minimização de Energia; o projeto de um protótipo de plataforma reconfigurável; a proposta de uma técnica de reparos e ajustes por evolução extrínseca; a proposta de uma técnica de reparos e ajustes por evolução intrínseca; e o estudo de casos. De acordo com o objetivo do trabalho de avaliar o desempenho do algoritmos evolutivos no reparo e ajuste de circuitos eletrônicos, primeiramente efetuou-se um estudo sobre a aplicação destes algoritmos na área da eletrônica evolucionária. Este estudo envolveu as diferentes formas de representação e avaliação, bem como os principais operadores. Também fez parte deste estudo estratégias de múltiplos objetivos e suas aplicações na otimização e síntese de circuitos, tanto por evolução extrínseca quanto intrínseca. Como resultado deste estudo preliminar, verificou-se a necessidade de reavaliar a metodologia de múltiplos objetivos baseada na minimização de energia, atribuindo valores de importância diferentes aos diferentes objetivos dos algoritmos evolutivos. Foi proposto então um parâmetro Importância do Objetivo que prioriza atender aos objetivos mais importantes desses algoritmos. Ou seja, privilegia as mais relevantes características avaliadas do circuito. Foi ainda revista a fórmula de cálculo do erro no Método de Minimização de Energia, sugerindo-se outra que baseia-se na avaliação do melhor indivíduo. Esta proposta visa direcionar o processo evolutivo para os objetivos não satisfeitos do melhor indivíduo. As técnicas de reparos e ajustes automáticos por evolução extrínseca aqui propostas são muito semelhantes às técnicas de síntese de circuitos por computação evolucionária. Foi dada especial atenção à avaliação dos circuitos e aos objetivos dos algoritmos que estão intimamente relacionados com o circuito original não defeituoso ou com o circuito ideal. Para realizar reparos e ajustes automáticos por evolução intrínseca faz-se necessário o uso de uma plataforma reconfigurável de circuitos eletrônicos. Isto implica em uma diferente forma de representação dos circuitos quando comparamos esta técnica com aquela baseada em evolução extrínseca. Além disso, técnicas de inicialização da população dos algoritmos evolutivos foram utilizadas para orientar a evolução com base na topologia do circuito falho. Para possibilitar a realização de experimentos com evolução extrínseca, foi projetado e implementado um protótipo de plataforma reconfigurável para circuitos analógicos chamada de PAMA. Foram realizados estudos de caso de modo a avaliar o desempenho destas técnicas de reparos e ajustes automáticos tanto por evolução extrínseca quanto por evolução intrínseca. Além disso foi avaliada a relevância e o desempenho do parâmetro Importância do Objetivo. Nos estudos de caso realizados foram utilizados circuitos bem conhecidos, como portas TTL / [en] This dissertation investigates the application of Evolvable Hardware Techniques in the process of repair and adjustment of electronic circuits. The objective of this work was to evaluate the performance of evolvable techniques in the repair of defective electronic circuits and in the adjustment of non-optimum circuits, providing theoretical and experimental basis for self-adjustment and self-repair tools. The need of emergency repair tools for electronic circuits, besides the diversity of damages that can be found in various types of circuits has motivated this research. This research had 6 steps: a study on evolvable algorithms and its application in Evolvable Hardware field; a review of multi-objective strategies that motivated the proposal of the parameter Objective`s Importance and of a new formula to calculate the error in the Energy Minimization Method; the design of a prototype of reconfigurable platform; the proposal of techniques to extrinsically evolve the repair and to adjust circuits; a proposal of techniques to intrinsically repair and adjust circuits; and the case studies. According to the objective of this work of evaluating the performance of evolvable algorithms in the repair and adjustment of electronic circuits, at first a study on representation, evaluation and operators of these algorithms was done. Multi-objective strategies and its applications in extrinsic and intrinsic evolution for optimisation and synthesis of circuits was also part of this study. As result of this preliminary study, was observed that each objective has a different importance. If this importance is not assigned to the objectives, some circuits may have a good fitness but important objectives may not be satisfied while not so important ones may be. The use of a new parameter called Objective`s Importance was proposed to solve this problem. The calculus of the error in the Energy Minimization Method was also reformulated to give more importance to the best individual. The techniques of extrinsic evolvable repair and adjustment proposed here are very similar to the evolvable techniques used to synthesize circuits. The circuits` evaluation and algorithm`s objectives were studied and some changes were proposed. To intrinsically repair circuits is necessary to use a reconfigurable platform of analog circuits. This method is different from the extrinsic one. The individuals representation in this case may vary and depends on the platform used. Techniques to initialise populations were used to seed the population. To make intrinsic evolution experiments possible, a reconfigurable platform for analog circuits called PAMA was designed and implemented. Through the case studies the performance of the techniques proposed were evaluated. Tests with intrinsic and extrinsic systems were done. The relevance and performance of the Objective`s Importance parameter was also studied. Well known analog circuits like TTL gates and amplifiers were used in the experiments. The results showed the accomplishment of such class of techniques and tools, which are very useful to repair circuits, especially in emergencies. Due to the viability of using evolvable techniques and its advantages when compared to the regular methods, the plans are, in future work, to keep testing variations of these methods and testing these techniques in bigger circuits. / [es] Esta disertación investiga la utilización de técnicas de electrónica Evolutiva en los procesos de reparación y ajuste de circuitos electrónicos. El objetivo del trabajo fue evaluar el desempeño de algoritmos de computación evolutiva en la reparación de circuitos electrónicos defectuosos y en el ajuste y mejoría de los circuitos no óptimos, ofreciendo una base teórica y experimental para herramientas de reparación y ajuste automático de circuitos. La necesidad de herramientas que efectuen reparaciones de circuitos electrónicos en situaciones de emergencia, bien como la diversidad de defectos encontrados en los varios tipos de circuito, motivaron esta investigación. El trabajo de investigación fue desarrollado en 6 etapas principales: un estudio sobre algoritmos evolutivos y sus aplicaciones en el área de la Electrónica Evolutiva; una revisión de estrategias de múltiples objetivos que culminó en la propuesta de un nueva parámetro de importancia para los objetivos de los algoritmos evolutivos y en la reformulación del cálculo del error en el Método de Minimización de Energía; el proyecto de un prototipo de plataforma reconfigurable; la propuesta de una técnica de reparaciones y ajustes por evolución extrínseca; la propuesta de una técnica de reparaciones y ajustes por evolución intrínseca; y el estudio de casos. De acuerdo con los objetivo del trabajo de evaluar el desempeño del algoritmos evolutivos en la reparación y ajuste de circuitos electrónicos, primeramente se efectuó un estudio sobre la aplicación de estos algoritmos en el área de la electrónica evolutiva. Este estudio involucró las diferentes formas de representación y evaluación, así como los principales operadores. También forma parte de este estudio las estrategias de múltiples objetivos y sus aplicaciones en la optimización y síntesis de circuitos, tanto por evolución extrínseca como intrínseca. Como resultado de este estudio preliminar, se verificó la necesidad de reevaluar la metodología de múltiples objetivos baseada en la minimización de energía atribuyendo valores de importancia diferentes a los diferentes objetivos de los algoritmos evolutivos. Se propone entonces un parámetro Importancia del objetivo que prioriza atender los objetivos más importantes de esos algoritmos. O sea, favorece las características más relevantes del circuito. Se revisó la fórmula de cálculo del error en el Método de Minimización de Energía sugiriendo otra que se basa en la evaluación del mejor individuo. Esta propuesta direcciona el proceso evolutivo para los objetivos no satisfechos del mejor individuo. Las técnicas de reparación y ajustes automáticos por evolución extrínseca que aqui se proponen son muy semejantes a las técnicas de síntesisde circuitos por computación evolucionaria. Fue dada especial atención a la evaluación de los circuitos y al os objetivos de los algoritmos que están íntimamente relacionados con el circuito original no defectuoso o con el circuito ideal. Para realizar reparaciones y ajustes automáticos por evolución intrínseca se hace necesario el uso de una plataforma reconfigurable de circuitos electrónicos. Esto trae consigo una forma diferente de representación de los circuitos cuando comparamos esta técnica con la basada en evolución extrínseca. Además, técnicas de inicialización de la populación de los algoritmos evolutivos fueron utilizadas para orientar la evolución con base en la topología del circuito fallo. Para poder realizar los experimentos con evolución extrínseca, se proyectó e implementado un protótipo de plataforma reconfigurable para circuitos analógicos llamada de PAMA. Fueron realizados estudios de caso de modo a evaluar el desempeño de estas técnicas de reparaciones y ajustes automáticos tanto por evolución extrínseca cuanto por evolución intrínseca. En los estudios de caso realizados se utilizaron circuitos bien conocidos, como puertas TTL y pré-ampli

Resumo: Este trabalho apresenta uma nova proposta para sistema de refrigeração com controle dinâmico de temperatura, operando com estrutura de compressor aberto, acionado por motor de indução trifásico com velocidade variável, e estágio de entrada retificador com correção ativa do fator de potência. O estágio de entrada é composto por um retificador Boost monofásico com elevado fator de potência, com duas células entrelaçadas, operando no modo de condução crítica, empregando técnica de comutação não dissipativa e controlado por dispositivo FPGA, associado a um estágio de saída inversor de dois níveis convencional trifásico à IGBT, o qual é controlado por um Processador Digital de Sinais (DSP - Digital Signal Processor). A técnica de comutação não dissipativa para o estágio de entrada é baseada em células ZCS (Zero-current-switching). As principais características do retificador incluem a redução da ondulação da corrente de entrada, redução da ondulação da tensão de saída retificada, utilização de componentes com reduzidos esforços, reduzido volume do filtro de entrada para Interferências Eletromagnéticas (EMI - Electromagnetic Interference), elevado Fator de Potência (FP) e reduzida Distorção Harmônica Total (DHT) da corrente de entrada, atendendo os limites da norma IEC61000-3-2. O controle digital para o estágio de saída inversor foi desenvolvido usando duas diferentes técnicas, incluindo a técnica convencional controle escalar Volts/Hertz (V/Hz) e o controle Vetorial com Orientação pelo Fluxo do estator, com o propósito de verificar a aplicabilidade e a performance dos controles digitais propostos, para o controle contínuo da temperatura, aplicados a um protótipo de sistema de refrigeração. / Abstract: This work presents a new proposal for refrigeration systems with dynamic control of temperature, working with structure of open compressor, driving a three-phase induction motor with variable speed, and input rectifier with active power factor correction. The proposed system is composed of a single-phase high-power-factor boost rectifier, with two cells in interleaved connection, operating in critical conduction mode, and employing a softswitching technique, controlled by a Field Programmable Gate Array (FPGA), associated with a conventional three-phase IGBT bridge inverter (VSI - Voltage Source Inverter), controlled by a Digital Signal Processor (DSP). The soft-switching technique for the input stage is based on zero-current-switching (ZCS) cells. The rectifier’s features include reduction in input current ripple, reduction in output voltage ripple, use of low stress devices, low volume for the EMI input filter, high input power factor (PF), and low total harmonic distortion (THD) in the input current, in compliance with the IEC61000-3-2 standards. The digital controller for the output stage inverter has been developed using two different techniques, the conventional Voltage-Frequency control (scalar V/Hz control), and a simplified stator oriented vector control, in order to verify the feasibility and performance of the proposed digital controls, for continuous temperature control, applied at a refrigerator prototype. / Orientador: Carlos Alberto Canesin / Coorientador: Flávio Alessandro Serrão Gonçalves / Banca: Fabio Toshiaki Wakabayashi / Banca: João Onofre Pereira Pinto / Mestre

This work presents an intelligent control of position and velocity to a climber robot developed to perform inspections of pressure vessels. The climber robot has steerable and magnetic wheels, which makes it similar to an omnidirectional robot due to its high maneuverability. The intelligent velocity control proposed uses the switching Fuzzy controllers according to the movement to be performed, which allow the use of all the robot's movement potential respecting the constraints imposed by the dynamic model and magnetic adhesion. Also, a position controller was developed in cascade with the speed controller to verify the navigation capability of the robot in a 2D environment. Simulated and experimental tests are applied for validation of control techniques implemented and they're presented at the end of this work. / Este trabalho apresenta um controle inteligente de posição e velocidade para um robô escalador desenvolvido para realizar inspeções em vasos de pressões. O robô escalador possui rodas direcionáveis e magnéticas, o que o torna similar a um robô omnidirecional em virtude da sua alta manobrabilidade. O controle inteligente de velocidade proposto utiliza o chaveamento de controladores Fuzzy de acordo com o movimento a ser realizado, que permitem a utilização de todo o potencial de movimentação do robô respeitando as restrições impostas pelo modelo dinâmico e pela adesão magnética. Também foi projetado um controlador de posição em cascata com o de velocidade para a verificação da capacidade de navegação do robô em um ambiente 2D. Testes simulados e experimentais são aplicados para a validação das técnicas de controle implementadas e são apresentados ao final do trabalho.

Esta dissertação apresenta uma aplicação de inteligência artificial, a lógica fuzzy, estruturada como um controlador fuzzy, para a sintonia dos ganhos Kp e Ki de um controlador PI. Este último, configurado num conversor de frequência para a operação de um conjunto motor-bomba do sistema de abastecimento de água potável na região denominada de Recalque Mercês (RMER), na cidade de Curitiba, compreendendo 4 bairros com 140 km de tubulação e mais de 13 mil ligações a clientes. Hoje, o sistema funciona com controle PI tradicional de ganhos fixos, variando a velocidade do conjunto motorbomba, controlados por um sensor de pressão à jusante do bombeamento. Contudo, a variação de consumo de água potável fornecida é muito grande durante o período de um dia, sendo máxima no entardecer e mínima durante a madrugada, e com características sazonais, o consumo aumenta com o calor e diminui no frio, o que faz esse tipo de controle fixo ser ineficiente em determinados momentos. A proposta é adotar o controle fuzzy para alterar os coeficientes do controlador PI ao longo do dia, de forma autônoma, de acordo com o consumo instantâneo e assim, alcançar uma melhor eficiência energética do sistema, prezando pela qualidade do serviço prestado à população. Isto é, garantindo a vazão e a pressão de água para o consumidor. Por meio do MatLab®, mais precisamente os toolbox’s de simulação, Simulink® e SimScape®, foram criados dois modelos, um com o controle atual e o outro com a proposta inteligente, de uma abreviação da rede e do sistema de bombeamento da elevatória existente, a diminuição de 4 conjuntos motor-bomba para apenas 1 (um) e num trajeto único, perfazendo 5,4 km de distância, até o local denominado de ponto crítico, onde é mais longe, alto e difícil de se manter a pressão no patamar de 10 m.c.a. (1 bar), por norma. O controlador fuzzy desenvolvido possui 2 entradas, o nível do reservatório e a pressão à jusante do conjunto motor-bomba, e 2 saídas, os ganhos proporcional e integral para o PI. Com a estrutura baseado em regras, foram criadas 123 regras de inferência para que o sistema obtenha um desempenho favorável. As simulações foram realizadas com a referência de dados – 3 meses de histórico – de medições do reservatório e do sensor de pressão que é a realimentação do controle PI existente. Assim, a eficiência energética de 6,15% ao mês, em termos de energia elétrica consumida, foi conseguida, comparando com o modelo de controle tradicional. / This dissertation presents an application of artificial intelligence, the fuzzy logic, structured as a fuzzy controller, for the tuning of the Kp and Ki gains of a PI controller. The latter, configured in a frequency converter for the operation of a motor-pump assembly of the drinking water supply system in the region called Recalque Mercês (RMER), in the city of Curitiba, comprising 4 districts with 140 km of pipeline and more than 13 thousand connections to customers. Today, the system operates with PI traditional control with fixed gains, varying the speed of the motor-pump assembly, controlled by a pressure sensor downstream to the pumping. However, the variation in the consumption of potable water supplied is very large during the period of one day, being maximum at dusk and minimum during the dawn, and with seasonal characteristics, consumption increases with heat and decreases in the cold, which makes static control inefficient at certain times. The proposal is to adopt the fuzzy control to change the coefficients of the PI controller throughout the day, autonomously, according to the instantaneous consumption and thus achieve a better energy efficiency of the system, appreciating the quality of service provided to the population. That is, ensuring the flow and pressure of water to the consumer. Through MatLab®, simulation tools, Simulink® and SimScape®, two models were created, one with the current control and the other with the intelligent proposal. An abbreviation of the network and the existing pumping system of the lift, the reduction of 4 engine-pump assemblies to only 1 (one) and a single path, making 5.4 km distance, to the socalled critical point location, where it is further, higher and more difficult to keep the pressure at the 10 mwg (1 bar), as a rule. The developed fuzzy controller has 2 inputs, the reservoir level and the downstream pressure of the motor-pump assembly, and 2 outputs, proportional and integral gains for the PI. With the rulesbased framework, 123 inference rules were created for the system to perform favorably. The simulations were carried out with the reference of data – 3 months of historical – of measurements of the reservoir and pressure sensor that is the feedback of the existing PI control. Thus, the energy efficiency of 6.15% per month, in terms of electric power consumed, was achieved, compared to the traditional control model.

A pesquisa em visão computacional ainda está distante de replicar a adaptabilidade e o desempenho do Sistema Visual Humano. Grande parte das técnicas consolidadas são válidas apenas em cenas estáticas e condições restritivas. Cabeças robóticas representam um avanço em flexibilidade, pois carregam câmeras que podem ser movimentadas livremente para a exploração dos arredores. A observação artificial de um ambiente dinâmico exige a solução de pelo menos dois problemas: determinar quais informações perceptuais relevantes extrair dos sensores e como controlar seu movimento para mudar e manter a fixação de alvos com forma e movimento arbitrários. Neste trabalho, um sistema de controle de fixação binocular geral é proposto, e o subsistema responsável pela seleção de alvos e fixação de deslocamentos laterais é projetado, experimentado e avaliado em uma cabeça robótica com quatro graus de liberdade. O subsistema emprega um popular modelo de atenção visual de baixo nível para detectar o ponto mais saliente da cena e um controlador proporcional-integral gera um movimento conjuntivo das duas câmeras para centralizá-lo na imagem da câmera esquerda, assumida como dominante. O desenvolvimento do sistema envolveu primeiramente a modelagem física detalhada do mecanismo de pan e tilt das câmeras. Então, a estrutura linearizada obtida foi ajustada por mínimos quadrados aos dados experimentais de entrada-saída. Por fim, os ganhos do controlador foram sintonizados por otimização e ajuste manual. A implementação em C++ com a biblioteca OpenCV permitiu operação em tempo real a 30 Hz. Experimentos demonstram que o sistema é capaz de fixar alvos estáticos e altamente salientes sem conhecimento prévio ou fortes suposições. Alvos em movimento harmônico são perseguidos naturalmente, embora com defasamento. Em cenas visualmente densas, onde múltiplos alvos em potencial competem pela atenção, o sistema pode apresentar comportamento oscilatório, exigindo o ajuste fino dos pesos do algoritmo para operação suave. A adição de um controlador para o pescoço e de um controlador de vergência para a compensação de deslocamentos em profundidade são os próximos passos rumo a um observador artificial genérico. / Computer vision research is still far from replicating the adaptability and performance of the Human Visual System. Most of its consolidated techniques are valid only over static scenes and restrictive conditions. Robot heads represent an advance in terms of flexibility by carrying cameras that can be freely moved to explore the surroundings. Artificial observation of dynamic environments requires the solution of at least two problems: to determine what is the relevant perceptual information to be extracted from the sensors and how to control their movement in order to shift and hold gaze on targets featuring arbitrary shapes and motions. In this work, a general binocular gaze control system is proposed, and the subsystem responsible for targeting and following lateral displacements is designed, tested and assessed in a four degrees-of-freedom robot head. The subsystem employs a popular low-level visual attention model to detect the most salient point in the scene, and a proportional-integral controller generates a conjunctive movement of the cameras to center it in the left camera image, assumed to be dominant. The development started with a detailed physical modeling of the pan and tilt mechanism that drives the cameras. Then, the linearized structure obtained was fitted via least squares estimation to experimental input-output data. Finally, the controller gains were tuned by optimization and manual adjustment. The OpenCV-based implementation in C++ allowed real-time execution at 30 Hz. Experiments demonstrate that the system is capable of fixating highly salient and static targets without any prior knowledge or strong assumptions. Targets describing harmonic motion are naturally pursued, albeit with a phase shift. In cluttered scenes, where multiple potential targets compete for attention, the system may present oscillatory behavior, requiring fine adjustment of algorithm weights for smooth operation. The addition of a controller for the neck and a vergence controller to compensate for depth displacements are the next steps towards a generic artificial observer.