Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328196.pdf: 5945396 bytes, checksum: d17fcea2b35a9fc409ebb7eaeb60980d (MD5) Previous issue date: 2014 / Há muito tempo existe a preocupação em aprimorar as técnicas de processamento de imagens para inspeção de PCI. No entanto, percebe-se que o foco está principalmente voltado à inspeção da produção em massa. Mesmo com um volume de produção bem inferior ao de uma produção em massa, a produção em pequenas séries tem se tornado cada vez mais relevante. Neste trabalho é apresentado o estado da arte da inspeção de PCI, não necessariamente voltada à inspeção de pequenas séries. Diferentes técnicas de processamento de imagens e visão computacional foram pesquisadas na literatura relacionada, visando desenvolver uma arquitetura de processamento de imagens que fosse adequada à inspeção de pequenas séries. Dentre as técnicas encontradas, percebeu-se que o algoritmo SIFT possui um grande potencial para contornar os problemas que surgem na utilização de técnicas de inspeção de produção em massa, na produção de pequenas séries. Dessa forma, a arquitetura de processamento de imagens proposta e implementada neste trabalho, está fortemente baseada na utilização do algoritmo SIFT. Para que se obtivesse melhores resultados com o uso do SIFT, foram desenvolvidos dois algoritmos para filtrajem de falsos matches. Um software de inspeção foi implementado, utilizando-se a arquitetura proposta. Na observância do resultado dos experimentos realizados com esse software, percebe-se que a arquitetura é adequada à produção de pequenas séries, possibilitando uma taxa de acertos acima de 80%, em um ambiente real.<br> / Abstract : There has long been a concern to improve the techniques of image processingfor PCB's inspection. However, it is noticed that the focus ismainly on the inspection of mass production. Even with a volume ofproduction well below of a mass production's volume, small series productionhas become increasingly relevant. In this paper is presentedthe state of the art of PCB's inspection, not necessarily focused onthe inspection of small series. Dierent techniques of image processingand computer vision were researched in the related literature in orderto develop an architecture for image processing that is suitable to theinspection of small series. Among the techniques found, it was realizedthat the SIFT algorithm has a great potential to overcome the problemsthat arise in the use of inspection techniques of mass production, in theproduction of small series. Thus, the architecture for image processingproposed and implemented in this work is strongly based on the use ofthe SIFT algorithm. In order to obtain best results using the SIFT,two algorithms for ltering false matches have been developed. Aninspection software was implemented using the proposed architecture.Subject to the results of experiments performed with this software, it isnoticed that the architecture is suitable for production of small series,allowing an accuracy ratio above 80%, in a real environment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:33:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327697.pdf: 1528952 bytes, checksum: 797f06b75757c430f6254cfc4b6810da (MD5) Previous issue date: 2014 / A busca e exploração em ambientes desconhecidos é um problema fundamental da robótica móvel. Para a execução da exploração de um ambiente, desde o ato de mover-se até a construção de um mapa, existem diversos aspectos que, separadamente, constituem importantes temas de pesquisa. A utilização de sistemas multi-robôs pode fornecer diversas vantagens para a resolução desse tipo de problema, porém, adicionam novos desafios, como a coordenação dos múltiplos robôs e a distribuição de tarefas entre eles. Este trabalho apresenta um método de exploração de ambientes desconhecidos estruturados com múltiplos robôs, tratando das etapas de mapeamento e planejamento de trajetórias. Enquanto exploram o ambiente, os robôs interpretam informações sensoriais inserindo-as em um mapa topológico global único. Dados métricos são também coletados e incorporados ao mapa, facilitando a resolução de problemas como o de fechamento de loops. O método proposto utiliza o conceito de fronteiras para definir as tarefas do sistema e avalia a utilização de heurísticas na alocação das tarefas aos robôs. Uma abordagem desacoplada é utilizada para o planejamento de trajetória, na qual caminhos são calculados para cada robô e conflitos entre os mesmos são tratados em uma etapa posterior. Resultados experimentais validam a funcionalidade e eficiência do método proposto.<br> / Abstract : The search and exploration in unknown environments is a fundamental problem in mobile robotics. For the execution of the environment exploration, since the act of moving to the construction of a map, there are several aspects, which individually are important research topics. The use of multi-robot systems can provide several advantages for solving this type of problem, however, adds new challenges such as the coordination of multiple robots and the task distribution between them. This work presents a method of exploring unknown structured environments with multiple robots, dealing with the path planning and mapping stages. While exploring the environment, the robots interpret sensorial information inserting them into a single global topological map. Metric data are also collected and incorporated into the map, making easier the resolution of problems as the loop closing. The proposed method uses the concept of frontiers to define the tasks of the system and evaluates the use of heuristics to allocate tasks to the robots. A decoupled approach is used for path planning, in which paths are calculated for each robot and then conflicts between them are resolved. Experimental results validate the functionality and efficiency of the proposed method.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:47:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327322.pdf: 1083272 bytes, checksum: 791b2a45f478dd5b2d6e08cbb8a90014 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesse trabalho é proposta uma estratégia de Controle Preditivo capaz de controlar de forma robusta processos modelados de forma não linear com atraso de transporte. Essa abordagem é interessante quando considera-se a crescente importância dos controladores preditivos em controle de processos complexos, devido principalmente a sua grande inserção na indústria de petróleo e gás. O trabalho apresenta uma revisão do controle preditivo não linear e do controle preditivo robusto de processos com atraso de transporte. Como resultado dessa análise opta-se por focar os estudos no controlador PNMPC (\textit{Practical Nonlinear Predictive Control}) e nas estratégias de compensação de atraso baseadas no preditor de Smith filtrado, dado que essas oferecem as melhores propriedades para a proposta do trabalho. São realizados estudos da robustez do PNMPC observando o comportamento da incerteza equivalente quando esse controlador está configurado para controlar processos com atraso de transporte. É demonstrado que a incerteza equivalente traz consigo um acúmulo de variáveis da correção fornecida pelo modelo de perturbação, sendo esse um fenômeno indesejado, pois aumenta a norma da incerteza equivalente levando a uma menor robustez do controle em malha fechada. Esse estudo traz um caminho alternativo para aumentar a robustez do PNMPC, pois evidencia o acúmulo das variáveis de correção e traz a possibilidade da utilização de compensadores de atraso explícitos, elucidando um esquema de controle com o PNMPC atuando como um controlador primário que utiliza uma predição fornecida por um preditor para o cálculo do controle; levando assim a uma nova configuração, o PNMPC com um modelo de perturbação modificado. Propõe-se uma estratégia mais robusta para o controle preditivo não linear de processos com atraso de transporte, o PNMPC com compensação explícita do atraso via PSF (preditor de Smith filtrado). E é comprovado analiticamente tanto para o caso linear quanto para o caso não linear o aumento da robustez no controle de processos com atraso de transporte das estratégias desenvolvidas nesse trabalho, o PNMPC, o PNMPC modificado e o PNMPC com compensação de atraso via preditor de Smith filtrado. Para a demonstração analítica da robustez utiliza-se a abordagem da observação do comportamento da incerteza equivalente, possível quando referencia-se o esquema de controle mais o preditor de forma equivalente e analisa-se a relação entre as incertezas. Ainda, durante todo o trabalho são apresentadas simulações de controle que evidenciam o ganho de robustez das estratégias desenvolvidas, simulações essas que comparam as respostas dinâmicas do controle em malha fechada das três estratégias, PNMPC, PNMPC Modificado e PNMPC com compensação de atraso via preditor de Smith filtrado tanto para o caso linear quanto para o caso não linear considerando incertezas na estimação dos atrasos.<br> / Abstract : It is proposed a predictive control strategy able do robustly control nonlinear processes with transport delay. This approach is interesting when it is considered the growing importance of predictive controllers for controlling complex processes, mainly due to its large insertion in the oil and gas industry. This work presents an overview of the nonlinear predictive control and robust predictive control of processes with transport delay. As a result of this analysis it is chosen to focus the studies on the controller PNMPC (Pratical Nonlinear Predictive Control) and on the transport delay compensantion strategies based on filtered Smith predictor as they offer the best properties for the proposed work. It is performed studies of the robustness of PNMPC observing the behavior of the equivalente uncertainty when the controller is configured to control processes with transport delay. It is shown that the equivalent uncertainty brings with itself an accumulation of the correction variable provided by the disturbance model, it is an unwanted phenomenon because it increases the norm of the equivalent uncertainty decreasing the robustness of closed loop control. This study provides an alternative way to increase the robustness of the PNMPC for demonstrating the accumulation of the correction variable and it brings the possibility of using explicit delay compensators. It can clarify a control scheme with PNMPC acting as a primary controller that uses a prediction provided by a predictor for the calculation of control. It is proposed a robust nonlinear predictive control of processes with transport delay, the PNMPC with explicit delay compensation via FSP (filtered Smith predictor. And it is analytically demonstrated for both linear and nonlinear cases the increase of the robustness in control process with transport delay. For the analytical demonstration of the robustness it is observed the behavior of the equivalent uncertainty, that is possible when it is referenced the control scheme more the predictor, in a equivalent way, for analyse the relationship between uncertainties. Also, control simulations show the robustness gain of the developed strategies, these simulations compare the dynamic responses, of the closed loop control, of the three strategies: PNMPC, modified PNMPC and the PNMPC with delay compensator via FSP, for both linear and nonlinear cases and considering uncertainties in the transport delay.

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 2017-10-10T04:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348508.pdf: 13832013 bytes, checksum: 6a6da4b466801837784d08a9c023f55d (MD5) Previous issue date: 2017 / A abordagem tradional para operar uma plataforma de petróleo consiste na tomada de decisão com base em análises de sensibilidade usando ferramentas de simulação e heurísticas. Entretanto, esta estratégia pode tem um custo computacional elevado em circunstâncias não usuais, além de não assegurarem um modo de operação ótimo para a plataforma. Ao invés disso, especialmente com alta variação dos preços do petróleo nos mercados internacionais, as indústrias petrolíferas estão investindo no desenvolvimento de estratégias ótimas com o intuito de melhorar as margens de ganho econômico. Uma alternativa que tem ganhado aceitação na indústria é a otimização baseada em modelo, a qual pode ser vista como a integração de modelos matemáticos e algoritmos para a obtenção de ferramentas efetivas de otimização. Esta tese propõe modelos e metodologias para a otimização da produção de campos de petróleo no curto- e longo-prazo. No curto-prazo, as contribuições são um estudo compreensivo de modelos lineares por partes multidimensionais para otimização da produção diária e a modelagem da divisão de fluxos em redes de escoamento submarinas de sistemas de produção em alto-mar. A primeira consiste de um framework unificado de modelos de linearização por partes para a aproximação de funções não-lineares multidimensionais relacionadas a processos de produção petróleo. Com o uso destes modelos, o problema não-linear de otimização da produção se torna um problema de programação linear inteira-mista, para o qual algoritmos especializados e solvers comerciais conseguem obter soluções ótimas de forma eficiente. Foram realizadas análises computacional e de simulação para avaliar a eficiência e qualidade de aproximação dos modelos em um campo de petróleo sintético construído em um simulador de escoamento multifásico comercial. A segunda contribuição consiste de um modelo para divisão de fluxos em redes de escoamento submarinas. Apesar de se tratar de uma prática recorrente em operações em alto-mar, onde os poços podem estar conectados às unidades de processamento por múltiplas rotas, modelos de otimização disponíveis na literatura assumem rotas únicas. Um modelo de roteamento automático que decide sobre rotas únicas ou múltiplas foi desenvolvido e validado contra o processo simulado. O modelo foi empregado na otimização de um campo de petróleo sintético, onde as estratégias ótimas com roteamento múltiplo induziram maior produção do que as estratégias com roteamento único. No longo-prazo, a contribuição é uma metodologia que trata restrições referentes à rede de escoamento nos problemas de gerenciamento de reservatórios, particularmente em processos recuperação avançada por inundação de água. Restrições referentes à rede de escoamento e unidade de processamento são tipicamente limitadas ou desconsideradas nas políticas de gerenciamento de reservatórios. O presente trabalho propõe a otimização do problema integrado com uma formulação de múltiplos tiros, o qual é um método de controle adequado para problemas com múltiplas restrições em variáveis de saída de simulações. A metodologia foi empregada na otimização de um reservoir bifásico produzindo para uma rede de escoamento com restrições não-lineares referentes à operação de bombas submersíveis elétricas. A capacidade do método de lidar com as restrições de rede foi avaliada comparando-se os resultados obtidos com a abordagem que considera restrições de rede com os resultados das abordagens tradicionais, as quais negligenciam o sistema de escoamento em rede. As contribuições do trabalho, vistas sob a ótica de operações integradas, podem dar suporte a engenheiros de produção e reservatório em processos de tomada de decisão em campos de petróleo do mundo real.<br> / Abstract : The traditional approach for the operation of an oil platform has been to make decisions based on sensitivity analysis using simulation software and heuristics. However, this strategy can be rather time-consuming and does not necessarily ensure an optimal production policy. Instead, oil companies are investing towards the development of optimal strategies in order to improve economic margins. An alternative that is gaining acceptance in the industry is model-based optimization, which may be seen as the integration of mathematical models with algorithms into effective optimization tools. This dissertation proposes mo\\-dels and optimization tools for production optimization of oil fields in the short-term and long-term horizons.In the short-term, the contributions are a comprehensive study of multidimensional piecewise-linear models for daily production optimization and the modeling of flow splitting in subsea gathering networks. Because much of the literature was scattered, the first contribution consists of a common framework with the existing multidimensional piecewise-linear models for nonlinear function approximations appearing in oil production processes. Such models allow to transform the nonlinear production optimization problem into a mixed-integer linear program, for which off-the-shelf solvers can obtain optimal solutions. Computational and simulation analyses are performed to evaluate the efficiency and approximation quality of these models for a realistic oil field built in a commercial multiphase flow simulator.The second contribution consists of a model for flow splitting in subsea gathering networks.Despite being a common practice in offshore operations, where the wells can be connected to processing facilities by multiple routes, previous optimization models assumed single routes. An automatic routing model which decides upon single or multiple routing was developed and validated against simulation software. The model was further employed in the optimization of a synthetic oil field, where the optimal strategies with flow splitting yielded higher production rates than single-routed ones.In the long-term, the contribution is a methodology to handle network output constraints in reservoir management problems, particularly in water-flooding processes. Since full-field implicit simulations are prohibitively costly, reservoir management policies are typically developed with standalone reservoir models, while the constraints regarding the network are limited or fully disregarded. We propose to optimize the integrated problem with a multiple shooting formulation, which is a control method suitable for problems with numerous output constraints. The methodology is employed in the optimization of a two-phase black-oil reservoir producing to a gathering network with nonlinear constraints regarding the operation of electrical submersible pumps. The method's capability to handle network constraints is assessed by constrasting its results against conventional approaches which neglected the gathering network system. These contributions, seen from the integrated operations perspective, may support production and reservoir engineers in decision making processes of real-world fields.

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 2017-10-10T04:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348506.pdf: 4495369 bytes, checksum: 7d44aa35dbad0fb687bf08cbfb7746c7 (MD5) Previous issue date: 2017 / A tese tem como objetivo estudar e desenvolver controladores preditivos do tipo GMV (Generalized Minimum Variance) e GPC (Generalized Predictive Controller), ampliando a família de projetos e a aplicabilidade destes controladores, para eliminar o offset (erro de regime permanente), rejeitar perturbações e assegurar rastreamento de referência e robustez. A proposta apresenta um novo formalismo matemático aos projetos dos controladores GMV e GPC, aplicado a sistemas monovariáveis e multivariáveis, empregando o modelo do processo e a função custo na forma posicional e inserindo um filtro de ponderação polinomial e integral na referência e saída do processo, alcançando projetos de controladores denominados Indirect Filtered Positional GMV (I-FPGMV) e Filtered Positional GPC (FPGPC). Para o projeto do controlador I-FPGMV, dois controladores adicionais são implementados, um utilizando-se a abordagem adaptativa (Direct FPGMV) e o outro hibridizado com a síntese do controlador PID. Para o FPGPC, é apresentada uma metodologia de projeto para processos multivariáveis e a hibridização do FPGPC com o controlador PID e com uma estrutura IMC filtrada (Filtered Internal Model Control - F-IMC). Adicionalmente, em ambos os controladores, I-FPGMV e FPGPC, uma estrutura de malha de controle é sugerida para mitigar problemas de saturação no sinal de controle. Ademais, os controladores I-FPGMV e FPGPC são combinados com a técnica de controle repetitivo para tratar referências e/ou perturbações periódicas, fornecendo dois projetos alternativos de controladores denominados Repetitive I-FPGMV (RI-FPGMV) e Adaptive Repetitive FPGPC (AR-FPGPC). Em seguida, é proposto um projeto de controle para lidar com perturbações conhecidas ou desconhecidas e mensuráveis ou não mensuráveis, combinando o FPGPC, hibridizado com a estrutura F-IMC e a ação de controle feedforward adaptativa, alcançando uma estrutura de malha de controle denominada Adaptive Feedback/Feedforward F-IMC (AFF-FIMC). Por fim, aspectos de robustez são incorporados nos polinômios de projetos dos controladores propostos, por meio de uma implementação que envolve as definições da função sensitividade e da integral do erro absoluto (Integrated Absolute Error - IAE), para a sintonia ?ótima? dos parâmetros do filtro, utilizando otimização multiobjetivo baseada em algoritmo genético. Simulações numéricas e ensaios práticos são aplicados para avaliar os projetos dos controladores propostos.<br> / Abstract : The thesis aims to study and develop predictive controllers of the kind GMV (Generalized Minimum Variance) and GPC (Generalized Predictive Controller), thereby extending the design family and the applicability of these controllers to eliminate offset (steady-state error), disturbance rejection and ensure reference tracking and robustness. The proposal presents a new mathematical formalism to the designs of the GMV and GPC controllers, applied to monovariable and multivariable systems, using both process model and cost function in the positional form and inserting an integral polynomial weighting filter for the setpoint and output of the process, thus achieving controller designs called Indirect Filtered Positional GMV (I-FPGMV) and Filtered Positional GPC (FPGPC). For the I-FPGMV controller design, two additional controllers are implemented, one using the adaptive approach (Direct FPGMV) and another hybridized with the PID controller synthesis. For the FPGPC, a design methodology to multivariable processes and for the hybridization of the FPGPC with the PID controller and with a Filtered Internal Model Control (F-IMC) structure is presented. Additionally, using both I-FPGMV and FPGPC controllers, a control loop structure is suggested to mitigate saturation problems in the control signal. In addition, the I-FPGMV and FPGPC controllers are combined with the repetitive control technique to handle periodic references and/or disturbances, providing two alternative controller designs called Repetitive I-FPGMV (RI-FPGMV) and Adaptive Repetitive FPGPC (AR-FPGPC). Afterwards, a control design is proposed to deal with known or unknown and measurable or non-measurable disturbances, combining the FPGPC, hybridized with the F-IMC structure, and the adaptive feedforward control action, achieving a control loop structure called Adaptive Feedback/Feedforward Filtered IMC (AFF-FIMC). Finally, robustness aspects are incorporated into the design polynomials of the proposed controllers, through an implementation involving the definitions of sensitivity function and integrated absolute error (IAE), for the optimal tuning of the filter parameters, using multiobjective optimization based on genetic algorithm. Numerical simulations and practical essays are applied to evaluate the proposed designs.

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 2017-10-17T03:22:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348500.pdf: 2459351 bytes, checksum: 355e193aa7abea4d18316e29357186bb (MD5) Previous issue date: 2017 / Nos últimos anos as técnicas de controle fuzzy Takagi Sugeno (TS) têm sido utilizadas com sucesso para controlar sistemas não lineares mecatrônicos. Portanto, neste trabalho, são apresentadas algumas abordagens em tempo contínuo e discreto aplicadas em um sistema que representa um quadrotor. Teoremas baseados em desigualdades matriciais lineares que usam funções de Lyapunov são utilizados para estabilizar o sistema. Compensação distribuída paralela é a estrutura padrão de controle em malha fechada usada no presente documento. A modelagem fuzzy é baseada na utilização de regras locais não lineares que representam o sistema de um modo exato. Visando um processamento eficiente é apresentado uma modelagem fuzzy com poucas regras sem perder informação da dinâmica do sistema.Foram desenvolvidas muitas pesquisas para obter algoritmos de controle para quadrotores em tempo contínuo. Assim, neste trabalho é considerado o comportamento híbrido contínuo-discreto do sistema para desenvolver o algoritmo de controle que pode ser implementado em uma aplicação real. Os sensores têm a limitação fornecida pelo tempo de amostragem que é maior do que a largura de banda usada no processador, porém uma incorreta escolha do período de amostragem pode provocar processamento desnecessário ou instabilidade. O sistema pode demandar restrições na entrada de controle devido ás características dos atuadores, assim como nas saídas dos estados pitch, roll, yaw e altura do sistema do quadrotor. Algumas soluções para tratar essas limitações e restrições também são apresentadas para controladores nos quais os ganhos da sua lei de controle é calculada online e offline.As técnicas fuzzy TS com compensação distribuída paralela podem ser utilizadas com outras técnicas de controle como controle preditivo baseado no modelo ou alocação de polos. Por conseguinte também é apresentado uma comparação entre essas técnicas. Finalmente é mostrado um algoritmo genérico que pode ser embarcado em qualquer processador de fonte aberta assim como em simulações numéricas.<br> / Abstract : Takagi Sugeno (TS) fuzzy techniques have been plenty used successfully in the last decades to control nonlinear mechatronic systems. Therefore, many approaches, in continuous and discrete time, are presented in this work applied in a quadrotor system. Linear matrix inequalities (LMIs) theorems based in Lyapunov functions are used to stabilize the system. Parallel distributed compensation (PDC) is the standard control structure employed through all this work. The fuzzy modeling is based in local nonlinear rules which represent accurately the system. Aiming an efficient processing, it is showed a modeling with a small number of rules without loosing information about the dynamic of the system. There have been developed many researches in continuous time algorithms for quadrotors. Thus, in this document is considered the hybrid behavior, continuous and discrete-time, of the closed loops system to develop an algorithm which actually could be used in a practical implementation. The sensors are limited by the sampling time (Ts) which is greater than the bandwidth of the processor; then an incorrect selection of the Ts could led in an unnecessary processing or instability. The system could demand constraints in the control input due to the features of the actuators as well as in the output states pitch, roll, yaw and altitude of the quadrotor system. Many ways to deal with these constraints and limitations are showed for controllers based in TS fuzzy model, in which its feedback is computed online or offline.TS fuzzy techniques with PDC are flexible to be used with other control techniques such as model predictive control and poles allocation approaches. Thus, a comparison of these techniques is presented too. Finally, a generic algorithm that could be embedded in any open source processor is presented with numerical simulations.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:20:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313497.pdf: 51514118 bytes, checksum: cf17a5b5ad26416d1dbb27fa07c88d5d (MD5) / Com a descoberta do Pré-sal e o desenvolvimento de novas tecnologias, a extração de petróleo em águas profundas torna-se cada vez mais comum, implicando no aumento das dimensões das linhas e risers de produção. Este fato pode, consequentemente, aumentar o número de instalações offshore operando com regime de escoamento oscilatório. Neste cenário, o estudo de medidas para atenuar ou até mesmo suprimir este tipo de regime de escoamento é de fundamental importância para a indústria de petróleo e gás, tanto no sentido de evitar possíveis perdas de produção quanto por questões de segurança. Assim, este trabalho tem por objetivo desenvolver uma lei de controle para supressão de oscilações causadas pelo regime de escoamento em golfadas, que ocorre em risers de transporte de petróleo. O objetivo de controle é suprimir as oscilações, garantindo a estabilidade do sistema e, ao mesmo tempo, maximizar a produção de petróleo operando com a maior abertura da válvula de produção (choke de produção). Este objetivo é alcançado levando o sistema para um ponto de operação próprio de sua natureza, o qual não é forçado pela lei de controle, e mantendo o choke de produção com uma abertura desejada. Para validar a técnica de controle desenvolvida, realizaram-se simulações utilizando um modelo dinâmico simplificado, o qual reproduz o fenômeno de golfadas em risers, e também utilizando um software comercial de simulação de escoamentos multifásicos. Também para verificar a eficiência da lei de controle proposta, construiu-se uma planta experimental de pequena escala, onde foram realizados ensaios e os resultados obtidos foram satisfatórios.<br> / Abstract : With the discovery of pre-salt and the development of new technologies, the deepwater oil extraction becomes increasingly common, resulting in increased dimensions of flowlines and production risers. This fact could increase the number of offshore facilities operating at oscillatory flow regime. In this scenario, the study of alternatives to mitigate or even eliminate this type of flow regime is extremely important for the oil and gas industry, both in order to avoid production losses as for security reasons. Thus, the goal of this work is to develop a control law for suppress the oscillations caused by the slug-flow regime, which occurs in oil risers. The control objective is to suppress the oscillations, ensuring system stability and, at the same time, maximizing the oil production, operating with the largest possible opening of the production choke. This goal is achieved leading the system for a natural operating point, which is not forced by the control law, and keeping the production choke with a desired opening. To validate the developed control technique, simulations were performed using a simplified dynamical model, which reproduces the slug-flow phenomena in oil risers, and also using a commercial software for simulation of multiphase flows. Furthermore, to check the efficiency of the control law proposed, a small-scale experimental plant had been constructed, where tests were performed and the results obtained were satisfactory.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:06:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282346.pdf: 2527128 bytes, checksum: 7e9fd26435086250960e55f123568249 (MD5) / O Sistema de Comunicação FlexRay tem sido promovido na literatura como o futuro padrão de fato em comunicações automotivas que requerem desempenho e segurança, como em futuros sistemas X-by-Wire. O objetivo primário deste trabalho é avaliar experimentalmente as técnicas da literatura que abordam a análise do tempo de resposta de mensagens alocadas no segmento dinâmico do FlexRay, visando criar uma documentação para auxiliar o projetista de sistemas veiculares na escolha da técnica adequada para a análise de cenários diferentes. Devido a limitações encontradas nos métodos existentes, são apresentados quatro novos métodos para a análise, sendo que três dos métodos são heurísticas para uso com sistemas onde mensagens esporádicas são alocadas no segmento dinâmico do FlexRay.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:16:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325551.pdf: 1989313 bytes, checksum: 46057ac0831bcc672016a13bf3e85f67 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta tese são abordados os problemas de análise de estabilidade e síntese de realimentação de estados de sistemas lineares sujeitos a zona morta. Como ferramentas teóricas fundamentais para a definição dos problemas de análise e síntese na presença de zona morta e o seu tratamento, utiliza-se o conceito de Estabilidade UB (do inglês, Ultimate Boundedness) e a definição do conjunto de confinamento final (ou simplesmente, conjunto UB). Neste contexto, apresentam-se condições para a solução dos problemas na forma de desigualdades matriciais lineares (do inglês, Linear Matrix Inequalities, LMI). Inicialmente, são consideradas três modelagens diferentes para a não-linearidade de zona morta, modelagens estas relacionadas a trabalhos existentes na literatura. Posteriormente, propõe-se uma parametrização para a não-linearidade através de uma classe de funções pertencentes a setores, a qual mostrou-se interessante para o tratamento dos problemas considerados e para também considerar outras não-linearidades. Dessa forma, os resultados são estendidos para sistemas lineares sujeitos a uma não-linearidade que combinam os efeitos da zona morta e da saturação. Exemplos numéricos são apresentados ao longo do trabalho com o objetivo de ilustrar a aplicação e verificar a eficiência dos métodos propostos.<br> / Abstract : This Thesis presents the problems of stability analysis and state feedback control synthesis for linear systems subject to dead-zone. As theoretical tools for defining and treat the fundamental issues of analysis and synthesis in the presence of the dead-zone, we use the concept of ultimate boundedness (UB) and the definition of the ultimately bounded set (or just, UB set). In this context, we present some conditions for solving the considered problems linear matrix inequalities (LMI). Initially, we consider three different models approaches for the dead-zone nonlinearity. Then, we propose a parametrization for the nonlinearity through a class of functions belonging to sectors, that allows to approach of the considered issues and also to take in account other nonlinearities. Thus, the results are extended to linear systems under a nonlinearity that combines the effects of dead-zone and saturation. Numerical examples are presented in order to illustrate the application and verify the effectiveness of the proposed methods.

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 2016-09-27T04:00:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341976.pdf: 4506585 bytes, checksum: dfd239027a75b8da1ed9462dec6d4ac8 (MD5) Previous issue date: 2016 / A implementação no ambiente laboral de algum tipo de ferramenta para medição pode interferir na execução da tarefa e influenciar na coleta de dados, seja pelo fator físico e/ou psicológico. No primeiro, existe a possibilidade de acontecer a redução da amplitude do movimento e/ou o comprometimento do desempenho, por não utilizar a mesma ferramenta de uso diário durante as coletas. Na parte psicológica, o movimento tem a possibilidade de não ser espontâneo, ou seja, saber que está sendo avaliado pode também distorcer o padrão de movimento durante a atividade laboral. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo desenvolver instrumentação para coleta de dados imperceptível ao trabalhador de frigoríficos e abatedouros, ou seja, a ferramenta instrumentalizada possuirá as mesmas características da ferramenta original, em todos os aspectos: visual, massa e centro de gravidade. Esta dissertação teve como método o desenvolvimento laboratorial (sem dados de campo), com uma abordagem quantitativa e de natureza aplicada. Primeiramente, foi realizado um levantamento sobre a medição do fio de corte, as técnicas utilizadas de coletas de dados e os respectivos transdutores. Em seguida, após a definição da transdução que deve compor o instrumento final, estabeleceram-se as etapas com suas atividades e características. Na sequência definiu-se o fluxo de desenvolvimento necessário para o sequenciamento das etapas, considerando a interdependência das ações dentro de cada etapa e a inter-relação e hierarquia entre as etapas. Concluiu-se que o objetivo maior de não descaracterizar o instrumento original, no que tange ao formato da ferramenta, foi atingido. No que se refere às rugosidades do cabo, percebe-se que os dois materiais utilizados não reproduziram com fidelidade os detalhes capturados pela digitalização. Isso se deve, muito provavelmente, pelos métodos de fabricação não terem sido o mesmo utilizado pelo fabricante do cabo original. Com relação à transmissão de dados sem fio, além de obter sucesso no enlace de comunicação, pode-se utilizar uma tecnologia não proprietária, viabilizando a interoperabilidade com outros tipos de dispositivos que não dispõem de portas USB (Tablets, Smartphones, entre outros), sem o uso de receptores específicos. No que diz respeito a massa e ao centro de gravidade, a busca em extrair todo e qualquer material do interior do cabo da faca permitiu posteriormente posicionar estrategicamente os componentes, permanecendo as mesmas especificações da ferramenta original. Com relação a linearidade, sensibilidade e repetibilidade dos dados, observou-se que o comportamento do transdutor é predominantemente linear e asensibilidade e repetitividade são aceitáveis para a aplicação que se almeja.<br> / Abstract : The implementation in the work environment of some kind of tool to measure can interfere with the task of execution and influence the data acquisition, either by physical factor and / or psychological. In the physical factor, there is a possibility to happen reduced range of motion and / or impairment of performance, not to use the same daily tool for the data acquisition. In the psychological part, the movement has the ability to be spontaneous, that is, to know that is being evaluated can also distort the pattern of movement during labor activity. In this sense, this work aims to develop instrumentation for data acquisition imperceptible to slaughterhouse worker, that is the instrumented tool possess the same characteristics as the original tool in all aspects: visual, mass and gravity center. This dissertation had as a method, the laboratory development (without field data acquisition), with a quantitative approach and applied nature. First, a survey was conducted on the measurement of the cutting wire, the techniques of data acquisition and its transducers. Then, after setting the transduction that should compose the final instrument, set up the steps with their activities and characteristics. After that it was defined the development flow necessary for the sequencing of steps, considering the interdependence of actions within each stage and the inter-relationship and hierarchy between steps. Related to the tool shape it was concluded that the ultimate goal of not disfigure the original instrument has been reached. As regards the cable roughness, it is clear that the two materials used did not reproduce faithfully the details captured by scanning. This is due, most likely, the manufacturing methods were not the same used by the original cable manufacturer. Related to wireless data transmission, as well as succeeding in the communication link, you can use a non-proprietary technology, enabling interoperability with other devices that do not have USB ports (Tablets, Smartphones, etc.), without using specific receptors. Regarding to the mass and center of gravity, the attempt to extract any and all material within the handle of the knife then allowed to strategically position the components, remaining the same specifications as the original tool. Regarding to linearity, sensitivity and repeatability of data, it was observed that the transducer behavior is predominantly linear, and the sensitivity and repeatability are acceptable to the application that aims.