Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000389987-Texto+Completo-0.pdf: 1360851 bytes, checksum: d8bf43ca52fd146b24970288170182a3 (MD5) Previous issue date: 2007 / In the recent years, the society observes with enthusiasm the rapid proliferation of a vast diversity of embedded systems targeted to safe-critical applications like health-care systems, telecommunication, automotive and aerospace. As a consequence, besides the need for low-cost components, mainly memory, it is also mandatory the use of more robustness hardware and software parts that integrate these systems. Among the possible types of faults, those that change the control-flow of the processors that carry out embedded applications are focused on this work. Very often, these types of faults induce in catastrophic system failure. By catastrophic failure, we mean those faults that in addition to drive the system to an unexpected behavior, it is also needed to reinitialize the system to recover from the faulty state. Thus, the use of techniques capable of detecting these types of faults prevents them from spreading through the system and ultimately, generating incorrect outputs. Unfortunately, the use of fault detection techniques increase memory overhead and degrades system performance. These collateral effects may be critical, preventing real-time embedded systems from attaining their goals. As possible solutions to the mentioned problems, three hypotheses were investigated, and one of them was implemented. Therefore, this work proposes an approach based on software profiling that analyses the control-flow graph of applications, to optimize the number of checkpoints to be inserted along with the application code. In order to validate the proposed approach, we performed fault injection of three types of faults: jump, nop and bit-flips. This fault injection process was accelerated by means of hardware prototyping of the system. In this case, we used a FPGA (Field-Programmable Gate Array) mounted on a Xilinx commercial board. Detailed analysis of the obtained results indicates that the proposed approach reduces the number of checkpoints to be inserted along with the application code, thus, minimizing memory overhead and system performance degradation, while maintaining approximately unchanged the fault detection coverage, when compared to another existing approaches in the literature. / Nos últimos anos, observa-se com grande euforia o crescimento do mercado de sistemas embarcados nas áreas econômico-sociais de grande importância, tais como a saúde, telecomunicações, automotiva e aeroespacial, entre outras. Como conseqüência, exige-se maior robustez tanto do hardware quanto do software integrante destes sistemas, além de componentes de baixo custo, principalmente memória. Dentre os tipos possíveis de falhas, as falhas que alteram o fluxo de controle de processadores que executam aplicações embarcadas, por implicarem em quase sempre em falhas catastróficas do sistema, são focadas nesta dissertação. Por falhas catastróficas, entende-se como sendo aquelas falhas que além de induzir o sistema a produzir um comportamento diferente daquele esperado para a sua função, implicam na maioria das vezes também na reinicialização do sistema como forma de recuperação da falha. Assim, a utilização de técnicas capazes de detectar estes tipos de falhas evita que as mesmas se propaguem pelo sistema e acabem gerando saídas incorretas, pois tais falhas podem ser catastróficas para a segurança dos usuários e para a imagem e reputação das empresas. Porém, a utilização de técnicas de detecção de falhas gera um aumento na taxa de ocupação de memória do sistema, bem como provoca aumento da degradação de desempenho, o que pode ser considerado um fator crítico tratando-se de aplicações embarcadas de tempo-real. Como alternativa para minimizar estes fatores, três hipóteses foram investigadas, sendo uma delas implementada. Assim, nesta dissertação propõe-se uma abordagem baseada em software profiling que analisa o grafo de fluxo de controle da aplicação, visando à otimização do número de assinaturas (checkpoints) a serem inseridas no código-fonte. Para validar a abordagem proposta, foi realizada por simulação a injeção de três tipos de falhas: jump, nop e bit-flip, sobre diferentes programas aplicativos. Este processo de injeção de falhas foi acelerado via prototipagem do sistema em hardware, através do uso de um FPGA (Field-Programmable Gate Array) em uma placa comercial da Xilinx. A análise dos resultados obtidos indica que a técnica proposta reduz o número de assinaturas inseridas no código da aplicação, e portanto, minimizando o overhead de memória e a degradação do desempenho do sistema, ao passo que mantém aproximadamente inalterado nível de cobertura de falhas quando comparada a outras técnicas atualmente existentes na literatura.

Orientador: Anesio dos Santos Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-21T11:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jota_PatriciaRomeirodaSilva_D.pdf: 9312605 bytes, checksum: d193b1ca7fd04de6a0be95f4bf346b52 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nesta tese, apresenta-se desenvolvimento de uma metodologia para detecção de falhas de alta impedância em Redes de Distribuição Radial. As técnicas empregadas se baseiam na resposta do alimentador a um impulso de tensão injetado periodicamente na saída da subestação. Esta resposta é armazenada e comparada com um banco de dados previamente construído. Este banco contém as respostas do alimentador para configurações normais de operação. Considera-se que o alimentador está operando em condição faltosa toda vez que a sua resposta não coincidir com as respostas armazenadas no banco de dados. Três técnicas distintas foram implementadas e testadas utilizando dados medidos em um alimentador real da concessionária CEMIG, na cidade de Caratinga, MG... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this thesis, the development of a methodology for detection of High Impedance Faults in primary distribution feeders is presented. The technique used is based on the feeder response to a short pulse signal periodicaly injected at the substation outlet. The response to each pulse is compared to the ones previously stored in a database. The database contains the feeder response to the known normal operating configurations. It is assumed that if the response does not coincide with any of the stored responses, then the feeder is operating in a faulty condition. Three different techniques have been implemented and tested using data collected from a real feeder of Campanhia Energetica de Minas Gerais (CEMIG), at Caratinga city, State of Minas Gerais (MG), Brazil... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Robson Pederiva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T02:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_GilbertoPechotode_D.pdf: 10688875 bytes, checksum: fb744df0fd371e40e7782c8c85921d94 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Um dos fatores do grande interesse no desenvolvimento de novas técnicas de detecção de falhas é devido ao aumento da demanda da indústria em relação a segurança de seus sistemas, sendo eles supervisionados e monitorados para que as falhas sejam sanadas o mais rápido possível e que os distúrbios em operação normal não causem uma deterioração da performance dos mesmos. Neste trabalho, desenvolveu-se uma metodologia para detecção e localização de falhas em sistemas mecânicos utilizando observadores de estado de ordem reduzida. O método pode reconstruir os estados não medidos ou os valores provenientes de pontos de difícil acesso no sistema. Os parâmetros de interesse sujeitos a falhas são escolhidos, projetando-se um observador global otimizado para análise de todo o sistema considerando possíveis perturbações aleatórias na excitação, na resposta e falhas nos sensores. Projeta-se também observadores robustos a estes parâmetros de interesse, que localizam possíveis falhas ou irregularidades no sistema. Para os componentes que necessitem de um acompanhamento periódico devido às suas grandes solicitações ou falhas constantes, montam-se observadores com um sistema de alarmes que gera uma curva de tendências em um sistema automático para detecção e localização de falhas desenvolvido neste trabalho. Para os sistemas simulados e experimental, fez-se análises da performance transiente e em regime permanente, excitando-se os sistemas com força impulsiva, força senoidal, ruído aleatório, combinações dos mesmos, etc. Os resultados foram bons quando comparados com outros métodos e pôde-se também verificar os resultados através de uma bancada de testes / Abstract: The development of new faults detection techniques is necessary because of increasing demands from industries on reliability and safety in mechanical systems. They must be supervised such that occurrence of failures can be accommodated as quickly as possible because they can cause an unacceptable deterioration of the systems performance. In this work, we have developed a methodology to Detect and Isolate Faults in mechanical systems using reduced order state observers. We can monitor unmeasureble variables and the method selects the parameters from components that may fault during the process and constmcts an otimized global observer to analyze alI the system considering random noises in the excitation, in the response and sensor faults. To isolate component failures via robust observation, an automatic system with a bank of detection observers is constmcted, where each observer is only sensitive to one specified component failure while robust to alI other component failures. We have analized the transient and steady-state performance by exciting the system with impulsive force, sinosoidal force, random noise etc. The results were good when we compare them with other methods and we have verified the results through a testing rig / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 453332.pdf: 3256943 bytes, checksum: 802e693c7d7f8218ab7cad817e183d79 (MD5) Previous issue date: 2013-04-10 / With the evolution of CMOS technology, density and proximity between routing lines of integrated circuits (ICs) have increased substantially in the recent years. Slight variations in the manufacturing process, as the undesired connection between adjacent tracks and variations in threshold voltage due to changes in the lithographic process can cause the IC to behave anomalously. In this context, the development of new test methodologies, which are capable of providing high capacity fault detection in order to identify defects, becomes essential. Specifically when manufacturing ICs using technologies below 65nm, the use of test methodologies that aim at detecting delay faults is crucial, thus the production process does not cause a change in the resulting logic circuit's behaviour, but only a change in the circuit's timing. Thereby, this master thesis proposes the development of a methodology for the injection of delay faults in order to extract the delay fault coverage and to analyse the efficiency of existing methodologies for complex ICs. The proposed approach aims at guiding the insertion of delay faults into specific points of the IC. Such insertion points are results of the probabilistic variation in the manufacturing process of large-scale integrated circuits and can be used in modelling delay faults arising from such variations. Through the specification, implementation, validation and assessment of an emulation tool in the Field-Programmable Gate Array (FPGA) it will be possible to understand the degree of robustness of complex integrated systems against delay faults, extract the fault coverage and evaluate the efficiency of both test methodologies and techniques for fault tolerance. / Com a evolu??o da tecnologia CMOS, a densidade e a proximidade entre as linhas de roteamento dos Circuitos Integrados (CIs) foram incrementadas substancialmente nos ?ltimos anos. Pequenas varia??es no processo de fabrica??o, como liga??es indesejadas entre trilhas adjacentes e varia??es no limiar de tens?o dos transistores devido a altera??es no processo de litografia podem causar um comportamento an?malo no CI. Assim, o desenvolvimento de novas metodologias de teste capazes de proverem uma elevada capacidade de detec??o de falhas, oriundas a partir dos mais variados tipos de defeitos de manufatura tornaram-se essenciais nos dias de hoje. Especificamente diante de CIs fabricados a partir de tecnologias abaixo de 65nm, torna-se fundamental o uso de metodologias de teste que visam a detec??o de falhas de atraso, pois as varia??es no processo de produ??o n?o manifestam uma altera??o l?gica no comportamento do circuito resultante, e sim uma altera??o na temporiza??o do circuito. Neste contexto, esta disserta??o de mestrado prop?e o desenvolvimento de uma metodologia de inje??o de falhas de atraso com a finalidade de extrair a cobertura de falhas e analisar a efici?ncia de metodologias de teste desenvolvidas para CIs complexos. A metodologia proposta visa nortear a inser??o de falhas de atraso em pontos espec?ficos do CI. Esses pontos de inser??o s?o resultados do estudo de varia??es probabil?stica do processo de fabrica??o de CIs em larga escala e podem ser utilizados na modelagem de falhas de atraso decorrentes dessas varia??es. Atrav?s da especifica??o, implementa??o, valida??o e avalia??o de uma ferramenta de emula??o em Field Programmable Gate Array (FPGA), ser? poss?vel avaliar a robustez de sistemas integrados complexos frente a falhas de atraso, extrair a cobertura de falhas e avaliar a efici?ncia tanto de metodologias de teste quanto de t?cnicas de toler?ncia a falhas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T01:16:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294510.pdf: 5414994 bytes, checksum: 31259ab0746e67355092c0dc589b9de7 (MD5) / Nesta tese é apresentada uma nova metodologia para análise automática de perturbações em unidades de geração de energia. A proposta é baseada no uso de registros digitais de perturbação e de sequências de eventos, informações disponíveis nos centros de operação da das empresas do setor elétrico. Busca-se com esta proposta desenvolver uma metodologia capaz de arquivar automaticamente os registros das ocorrências que não necessitam de uma análise detalhada e fornecer uma estimativa da causa do registro nos demais casos. No âmbito dos sistemas de geração, as oscilografias são uma ferramenta fundamental para assegurar a correta operação dos geradores, principalmente de médio e grande porte. Elas constituem um registro das grandezas elétricas durante uma suposta perturbação, possibilitando que uma análise posterior possa ser feita. Com o intuito de determinar uma possível causa da perturbação e verificar a integridade dos equipamentos após a falta, o profissional analista deve fazer a conferência dos dados provenientes de todos os registradores de perturbação envolvidos, verificando além das oscilografias, a sequência de eventos dos sistemas de supervisão, visando avaliar a atuação dos dispositivos de proteção. Nesse processo, horas são despendidas na coleta e filtragem dos registros relevantes. Este problema é particularmente agravado nos casos em que a análise dos dados de várias usinas ou subestações é feita de forma centralizada. Como o tempo é crucial para a diminuição dos custos decorrentes da parada de um gerador, é evidente a necessidade de uma metodologia para dar prioridade aos casos mais importantes de forma automática. Nesta tese é proposto um sistema deste tipo dividido em duas etapas. A primeira faz uso de registros de oscilografia de longa duração, ou fasoriais, em conjunto com as sequências de eventos dos sistemas supervisórios para obter uma pré-análise da ocorrência, atuando como um filtro, arquivando as oscilografias irrelevantes e possibilitando que o analista concentre sua atenção aos casos considerados mais graves, como curtos-circuitos. São para estes casos que a segunda etapa da metodologia foi definida, utilizando os registros de forma de onda para obter uma classificação e origem da falta. Os resultados obtidos com registros reais de perturbação demonstram que tal metodologia atende aos objetivos propostos e tornam a pesquisa desenvolvida digna de contínuo aperfeiçoamento.

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T06:52:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morello_MarceloGuimaraes_M.pdf: 1601336 bytes, checksum: 655c77577c3e8d4b8a3a47267a03ffa5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O trabalho tem como objetivo determinar a vida útil de componentes de veículos comerciais, e obter uma árvore de falha (Failure Tree Analyis-FTA) reduzida para caixas de câmbio. Nesta redução são utilizados modelos estatísticos de confiabilidade para ajustar os parâmetros dos componentes que geram falhas, sendo complementada com uma aplicação de planejamento fatorial com dois fatores, para se identificar os componentes mais sensíveis à variação dos parâmetros nas distribuições de confiabilidade. A árvore de falhas foi construída considerando os seguintes parâmetros: vida característica (a) e parâmetro de forma (b), para distribuição de Weibull, e para as distribuições Lognormal e Normal, vida média (µ) e desvio-padrão (s) para cada componente. Considerando os componentes mais críticos com a utilização da FTA, pode-se reduzir a árvore de falhas em relação ao número de componentes, em aproximadamente em 30%, facilitando o direcionamento de melhorias em função do aumento da confiabilidade do produto, neste caso, caixas de câmbio. Esse método pode ser ampliado a outros sistemas de um veículo, permitindo a modelagem estatística do sistema, para a identificação dos principais componentes que causam ou conduzem às falhas em determinadas quilometragens / Abstract: This work has the objective of assembling a reduced fault tree for sensitivity analysis applied to gearboxes in commercial vehicles. This reduction contains the study of the most representative statistical models for reliability evaluation of all components of the system that generate failures, being complemented with an application of factorial planning with two factors to identify the most sensible components to the variation of the parameters in the reliability distributions. Thus, fault tree was constructed from the factors: characteristic life (a) and parameters form (b) to Weibull distribution and life mean (µ) and standard deviation (s) to Normal and Lognormal distribution, for each component. With these techniques, the FTA can be reduced as well as the number of components around 30%, whose contributes directly in the improvement of the product¿s reliability, in this case, gearboxes. This method can be extended to other systems of a vehicle, allowing the statistical modeling of the system that can also contribute to the identification of the main components that are the cause or lead to the failures in specific kilometers / Mestrado / Mecanica dos Solidos e Projetos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Eder Lima de Albuquerque, Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T09:57:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gouvea_AdrianadosReis_M.pdf: 936019 bytes, checksum: 2509e5d6c5977816a1830afe11bcd691 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma análise, através do uso do método dos elementos de contorno, de problemas estáticos em um modelo de estado plano para materiais anisotrópicos. A formulação de elementos de contorno é desenvolvida usando soluções fundamentais para elasto-estática e são utilizados apenas elementos quadráticos contínuos (3 nós por elementos). A formulação desenvolvida é aplicada no cálculo de tensões e deslocamentos de estruturas planas de materiais compósitos laminados submetidos a cargas no plano da estrutura. São estudados também os critérios de falha para materiais compósitos, abordando dois critérios quadráticos: o critério de Tsai-Hill e o critério de Tsai- Wu. São utilizados métodos de otimização para encontrar os valores ótimos dos ângulos de orientação das fibras que maximizem a resistência da estrutura. Para a otimização de problemas de uma variável é usado o método da Seção Áurea e para problemas de várias variáveis é usado o método Simplex Modificado. A função objetivo para os dois casos é o critério de falha. As variáveis de projeto são os ângulos de orientação das fibras nas diversas lâminas do laminado. Os resultados obtidos são comparados com resultados disponíveis na literatura e mostram uma boa concordância / Abstract: This work presents an analysis, using the boundary element method, of static problems in a plain state model in anisotropic materiaIs. The boundary element formulation is developed using basic solutions for elasto-statics and only continuous quadratic elements (three nodes per element) are used. The developed formulation is applied to compute the stress and displacements of laminated composite structures plain submitted to loads in the structure plane. It is studied also the failure criteria for composite materials, considering two quadratic criteria: the Tsai-Hill criterion and the Tsai-Wu criterion. Optimization methods are used to find optimum values for the fibres orientation angles that maximize the strength of the structure. For optimization problems of one variable, the Golden Section method is used and for problems of several variables the Modified Simplex method is used. The objective function for both cases is the failure criteria. Design variables are fibres orientation angles of all lamina of the laminate. Results are compared with other results from literature and show a good agreement / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_TiagoHenrique_D.pdf: 3995652 bytes, checksum: f00b87b92c83f91394b947dc2de4ccee (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo identificar os parâmetros de um modelo de desgaste em mancais hidrodinâmicos, um dos problemas típicos e inerentes ao funcionamento repetido de máquinas rotativas, o qual pode ser acentuado em partidas e paradas ou durante a passagem pela velocidade crítica do rotor. Desta forma, é proposto um modelo matemático capaz de representar este desgaste em termos de alguns de seus principais parâmetros, que para este trabalho são: profundidade máxima e posição angular. O cálculo da distribuição de pressão e, consequentemente, das forças hidrodinâmicas geradas pelo filme de óleo, é feito através do método dos volumes finitos, adaptado para situações onde o filme de óleo é descontínuo. Na modelagem do sistema rotor-mancais, o modelo do rotor é representado pelo método clássico dos elementos finitos e os mancais são aproximados por coeficientes dinâmicos de rigidez e amortecimento, a fim de representar tais efeitos inerentes ao filme de óleo. A identificação dos parâmetros característicos escolhidos para representar o desgaste é feita a partir da resposta dinâmica, em coordenadas direcionais, do sistema rotor-mancais no domínio da frequência. Esta identificação é realizada através de um método de busca que visa minimizar uma função objetivo, a qual, por sua vez, compara a resposta obtida numericamente com a resposta experimental proveniente de uma bancada de testes instrumentada. Através da comparação com os dados experimentais provenientes desta bancada, os resultados apresentados mostram que o modelo de desgaste desenvolvido neste trabalho é capaz de representar, de forma satisfatória, o comportamento de um mancal desgastado, assim como a resposta do sistema rotativo na presença desse tipo de falha. Com relação ao processo de identificação, o método de busca empregado mostra-se suficientemente robusto para identificar os parâmetros do desgaste real nas diferentes configurações empregadas nos mancais montados na bancada de testes / Abstract: The present work aims to identify the wear parameters of hydrodynamic bearings, one of the typical and inherent problems due to repeated use of rotating machineries, which can be accentuated in starts and stops or during the passage through the critical speed of the rotor. Thereby, a mathematical model capable of representing the wear in terms of its main parameters is proposed, which in the present work are the maximum depth and the angular position. The pressure distribution calculation and, consequently, the hydrodynamic forces generated by the oil film are numerically obtained by the finite volume method, adapted for situations where the oil film is discontinuous. In the rotor-bearing system modeling, the rotor model is represented by classic finite element method and the bearings are approximated by dynamic coefficients of stiffness and damping, in order to represent such inherent oil film effects. The identification of the parameters chosen to represent the wear is taken from the dynamic response, in directional coordinates, of the rotor-bearing system in the frequency domain. This identification is accomplished through a search method that aims to minimize an objective function which, in turn, compares the numerical response with the experimental response taken from an instrumented test rig. The results show that the wear model developed in this work is able to satisfactorily represent the behavior of a worn bearing, as well as the response of the rotating system in the presence of this type of failure. With respect to the identification process, the search method proves to be robust enough to identify the real wear parameters into the different configurations employed in the bearings mounted on the test rig / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: João A. F. da Rocha Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T02:32:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_AntonioCesar_D.pdf: 10706432 bytes, checksum: 6751ec412833a32b317b83af03ed2fe0 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Redes Neurais Artificiais (RNA) têm demonstrado um excelente desempenho em detecção e diagnóstico de falhas em muitas aplicações de engenharia. O grande problema quando se usa redes neurais está no fato de qua as redes somente funcionam bem para dados para os quais foi treinada. Isto significa que é necessário usar tantos dados quantos possíveis a fim de se cobrir uma larga faixa de condições operacionais do processo. Muitos dos trabalhos publicados em detecção de falhas estãor relacionados ao comportamento no estado estacionário, e o presente trabalho leva em conta a dinâmica do processo na detecção e diagnóstico de falhas. Um sistema computacional eficiente, baseado em redes neurais com Funções Base Radiais, foi desenvolvido para analisar a influência do comportamento dinâmico de plantas químicas complexas para detectar e diagnosticar falhas. A retropropagação usando a regra delta generalizada (RDG) para o cálculo do gradiente para o treinamento de RNA's não é conveniente para sistemas com grande quantidade de dados. Foi proposta também uma metodologia a qual permite agrupar dados para o estudo e análise de sistems complexos, o que permite a detecção e o diagnóstico em grandes sistemas / Abstract: Artificial Neural Networks (ANN) have demonstrated excellent performance in automatic fault detection and diagnosis in many engineering applications. The great problem when using neural networks, is that neural networks perform only as robustly as the data from which they are trained. This means that is necessary to use as much data as possible in order to cover the wider range of possible operational conditions of the processo Most of the published work on fault detection are related to steady state behavior, and the present work was undertaken to study the process dynamics effects on fault detection. A computational system based on neural networks was developed to analyze the influence of the dynamic behavior of a complex chemical plants to detect and to diagnose faults. An efficient artificial neural network which may be trained through large data sets has also been developed. Although backpropagation using a generalized delta mIe (GDR) for gradient calculation has been popularized as a method of training ANN, it is clear that that this methodology is unsuitable for large data systems. For large data systems we found the great efficiency of neural networks using Radial Basis Functions. Finally, is proposed a methodology which permits to group data from simple lumped systems to study and analyze complex systems which makes possible the detection and diagnosis of the large set of possible of fauIts / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Flávio Vasconcelos da Silva, Luís Cláudio Oliveira Lopes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_ThiagoVazda_D.pdf: 18980163 bytes, checksum: 01508b929c51cbd2ad88d0be37d75084 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A consideração sistemática relacionada ao tratamento de falhas na estrutura de controle é essencial para se atingir as metas de um processo ao mesmo tempo seguro e produtivo. Nesse sentido, este trabalho propõe o estudo e a implementação de técnicas baseadas no controle reconfigurável com aplicações em processos químicos. Essa técnica está relacionada à etapa que lida com a falha no sistema em malha fechada, por meio de sua reconfiguração, evitando a evolução dos seus efeitos na estrutura de controle. Nesse estudo, a atenção é voltada ao rastreamento do comportamento nominal do sistema considerando as técnicas baseadas nos atuadores virtuais. O método considera o desvio da planta em relação ao seu comportamento nominal na presença de falhas em seus atuadores. Deste modo, se o distanciamento em relação ao comportamento nominal pode ser estabilizado por meio das redundâncias físicas e analíticas presentes no processo, o comportamento da planta sujeita à falha também pode ser estabilizado. Neste sentido, uma consideração sobre esse desvio no futuro é proposta, permitindo que técnicas baseadas no controle ótimo e preditivo sejam utilizadas. São consideradas especificamente falhas que comprometam o desempenho do processo quando existe a perda total ou parcial de suas variáveis de entrada. Com os componentes comprometidos devidamente localizados, a redistribuição dos sinais de controle da planta é encaminhada para que a estabilidade e desempenho do processo sejam assegurados. A concepção do atuador virtual com horizonte móvel possibilita o uso de técnicas de otimização, permitindo que as informações referentes às características físicas das redundâncias do processo sejam incluídas, evitando a saturação dos componentes utilizados durante o tratamento da falha. A validação da técnica proposta é avaliada experimentalmente em um processo de neutralização, no qual ferramentas de injeção de falhas são capazes de simular os efeitos de falha dos atuadores no processo real. As estratégias estudadas foram implementadas em um software em código aberto e foram testadas experimentalmente a partir do uso de comunicação OPC (Object Linking and Embedding for Process Control). Cenários com diferentes falhas afetando os atuadores do processo foram concebidos e avaliados. Em todos os estudos, observou-se a capacidade da ferramenta em efetuar a reconfiguração do sistema em malha fechada para mitigar os efeitos indesejáveis da falha. Com base nos resultados, conclui-se que a utilização das técnicas em cenários industriais é viável e pode garantir a operação estável do processo mesmo quando surjam falhas em seus componentes, consideradas as condições de controlabilidade e estabilizabilidade do sistema / Abstract: A systematic approach to fault handling in control loops is important to achieve safe and productive process goals. Therefore, the present work proposes the study and implementation of reconfigurable control methods with applications in chemical processes. This technique is related to the fault handling stage in the closed loop system by means of reconfiguration, preventing the progression of fault effects in the control structure. In this study, particular focus is given to virtual actuator based techniques for tracking nominal system behavior. The method considers the deviation of the plant in relation to its nominal behavior when there are faults in its actuators. Therefore, if the nonconformity from the nominal response can be stabilized using the process physical and analytical redundancies, the faulty plant behavior can also be stabilized. Hence, it is proposed the use of the deviation from the nominal system response in the future, enabling the use of optimal and predictive control techniques. Faults affecting process performance due to total or partial loss of input variables are particularly considered. Once the faulty components are located, input signal redistribution is determined in order to ensure process performance and stability. The moving horizon virtual actuator proposal provides the use of optimization techniques allowing information about physical characteristics of the process redundancies to be included, avoiding component saturation during the fault handling approach. The validation of the technique is performed experimentally in a neutralization process, in which fault injection tools are able to simulate the effects of actuators faults in the real process. The studied strategies were implemented using open-source software and tested experimentally by means of an OPC (Object Linking and Embedding for Process Control) communication. Several fault scenarios considering actuator faults were planned and fulfilled for evaluation. The experimental tests showed that the proposed framework is capable of performing closed loop system reconfiguration to mitigate undesirable fault effects. Based on the results, it is concluded that using such a technique in industrial scenarios is feasible and can guarantee stable process operation even when there are faults in its components, considering system controllability and stabilizability conditions / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química