Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-03-22Bitstream added on 2014-06-13T18:21:16Z : No. of bitstreams: 1 tebaldi_a_me_ilha.pdf: 2161680 bytes, checksum: 3d261c29fd3aac533dd79cedd2e48b90 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A tecnologia de materiais inteligentes se tornou uma área de crescente interesse para o desenvolvimento de estruturas que podem incorporar atuadores e sensores capazes de detectar falhas. Extensivas investigações têm sido focadas na tecnologia que integra materiais inteligentes no monitoramento das condições de sistemas. Vários estudos têm sido realizados na área de identificação de sistemas mecânicos e há uma tendência de introduzir otimização em projetos de monitoramento de sinais que permitirá automatização do processo e caracterização de falhas para sistemas complexos. O problema de identificação de variáveis ou detecção de falhas em sistemas mecânicos é uma classe de problemas inversos e, portanto, não apresenta uma solução única. O problema inverso consiste em determinar as causas baseando-se na observação dos efeitos. Nos problemas inversos os parâmetros de falha (comprimento de trinca e/ou localização) podem ser calculados no domínio da freqüência ou do tempo. A metodologia proposta neste trabalho utiliza dados no domínio da freqüência, e utiliza, em uma primeira etapa, o método da impedância elétrica para se determinar a localização das falhas. Numa segunda etapa é realizada a quantificação da intensidade de falhas, usando algoritmos genéticos. Algoritmos genéticos (AG) são processos de otimização baseados nos princípios de evolução natural. Um AG simula um processo de adaptação em uma população inicial de indivíduos através de operadores genéticos artificiais em cada geração. Em condições de otimização, cada indivíduo da população é codificado em um cromossomo, que representa uma solução genérica para o problema, enquanto a adaptação individual é avaliada por uma função de aptidão. / Smart material technology has become an area of increasing interest for the development of structures that are able to incorporate actuator and sensor capabilities for fault detection. Extensive investigations have been focused on integrating smart material technology into health monitoring systems. Several studies have been accomplished in the area of identification of mechanical systems and there is a tendency of introducing optimization in projects of signals monitoring, which would allow automation in the process and characterization of faults, even for complex systems. The problem of variables identification or damage detection in mechanical systems is a class of inverse problem and, therefore, it doesn't present a unique solution. The inverse problem consists in determining the causes based on some observation of their effects. In inverse problems the damaged parameters (crack length and/or location) can be calculated in frequency or time domain. The proposal methodology is based on frequency domain, and it uses, in a first stage, the method of electric impedance to determine the location of the faults. Later on takes place the quantification of the fault intensities, in a second stage, by using genetic algorithms. Genetic algorithms (GA) are optimization processes based on principles of natural evolution. A GA simulates an adaptation process taking an initial population of individuals and applying artificial genetic operators in each generation. In optimization conditions, each individual of the population is coded in a string or chromosomes, which represents a trial solution for a certain problem, while the individual adaptation is evaluated through a fitness function.

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Vicente Lopes Junior / Banca: José Antonio Ferreira Borges / Resumo: Neste trabalho desenvolveu-se uma metodologia de detecção e localização de falhas via observadores de estado projetados via LQR (Regulador Linear Quadrático) e LMIs (Desigualdades Matriciais Lineares) em sistema rotativo considerando-se suas fundações e excitações desconhecidas. A necessidade de desenvolver novas técnicas de prevenção de falhas vem da preocupação das indústrias com o bom funcionamento de seus equipamentos a fim de evitar paradas repentinas no processo produtivo. A metodologia dos observadores de estado consiste em utilizar sua capacidade de estimar estados não medidos. Assim, projeta-se um banco de observadores de estado, sendo que cada um é robusto a um determinado parâmetro sujeito a falha. Quanto à identificação de forças de excitação, durante os últimos anos, vários métodos têm sido propostos, embora nenhum deles possa ser considerado como sendo universalmente adequado a todas as situações. Neste trabalho foram utilizadas metodologias utilizando funções ortogonais de Fourier, Legendre e Chebyshev para a identificação das excitações desconhecidas. Para verificar a validade da metodologia desenvolvida tanto para a identificação de forças como detecção e localização de falhas foram simulados dois sistemas mecânicos: sistema massa-mola-amortecedor de 4 gdl (graus de liberdade) e sistema rotativo considerando-se suas fundações. Por fim, foi realizada a comprovação experimental, utilizando para isto um sistema rotativo pertencente ao laboratório de vibrações mecânicas do Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia, Campus de Ilha Solteira / Abstract: In this work a methodology for faults detection and location in rotative system considering its foundation and unknown inputs was developed using state observers designed by LQR (Linear Quadratic Regulator) and LMIs (Linear Matrix Inequalities). The necessity of design new techniques of faults prevention proceeds from concerns of industries with the good worked of its equipments in order to avoid suddenly stopped in the productive process. The methodology of state observers consists to use its capacity to esteem the states not measured. So, it projects a bank of state observes, being that everyone is robust a parameter subject a fault. As at excitation forces identification, during last years, many methods have been proposed, however no one of them can be considered as universally adequate for every situation, being that in this work the methodologies using orthogonal functions of Fourier, Legendre and Chebyshev were used for unknown inputs identification. To validate the methodology two mechanicals systems were simulated: system mass-spring-damper of 4 dof (degree of freedom) and rotative system considering its foundations. At the end, the experimental proof was realized, using for this a rotative system in the mechanical vibrations laboratory at Ilha Solteira's Mechanical Engineering Department / Mestre

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Amarildo Tabone Paschoalini / Banca: Yukio Kobayashi / Resumo: Nos últimos anos, tem havido um grande interesse das indústrias no desenvolvimento de novas técnicas de detecção e localização de falhas, pois se preocupam cada vez mais com a segurança, havendo assim, a necessidade de supervisão e monitoramento dos sistemas para que as falhas sejam evitadas ou sanadas o mais rápido possível. Determinados parâmetros em sistemas reais como massa, rigidez e amortecimento, podem variar devido ao aparecimento de falhas ou ao próprio desgaste natural dos componentes. Um aparecimento de trincas pode provocar perdas econômicas ou até conduzir a situações perigosas com paradas abruptas das máquinas e/ou equipamentos. Através do auxílio de modelos teóricos bem definidos, métodos de identificação de parâmetros, observadores de estado e auxílio à decisão foi possível desenvolver uma metodologia para detecção e localização de trincas em estruturas reticuladas, dando ênfase às tridimensionais. Foi possível detectar e localizar a trinca já no seu início e acompanhar sua propagação para uma possível parada programada. Foi utilizada a metodologia dos observadores de estado, que pode reconstruir os estados não medidos ou os valores provenientes de pontos de difícil acesso no sistema. Foi construída uma estrutura reticulada no Laboratório para validação da metodologia desenvolvida e os resultados foram bastante satisfatórios / Abstract: In recent years there has been a great interest of industry in developing new techniques for detection and location of faults, because they worry more about security, so there is the need for supervision and monitoring systems so that failures are avoided or remedied as soon as possible. Certain parameters in real systems such as mass, stiffness and damping can vary due to some failures to own or wear and tear of components. An appearance of cracks can cause economic loss or even lead to dangerous situations with abrupt stopping of machines and/or equipment. Through the aid of well-defined theoretical models, methods of parameter identification, state observers and aid the decision was possible to develop a methodology for detecting and locating cracks in frame structures, emphasizing the three-dimensional. It was possible to detect and locate the crack already in its early stages and monitor its spread to a possible shutdown. Methodology was applied for observer status, which can reconstruct the unmeasured states or values from points of difficult access in the system. A reticulated structure was built at the Laboratory for validation of the methodology and the results were very satisfactory / Mestre

Este trabalho apresenta uma proposta de um software de simulação e diagnóstico de falhas aplicado a um sistema de automação. para realizar esta tarefa foi desenvolvido um estudo de caso que contem um problema de automação industrial. Deste estudo foi retirado um modelo, usado como base para criar do software de simulação que segue as especificações dos modelos, no qual é possível observar a evolução dos eventos através de sua linguagem e diagnosticar falhas, quando estas ocorrem em uma das máquinas da planta. O processo de diagnóstico de falhas tem como base as regras de diagnosticabilidade apresentadas na literatura. As máquinas, assim como suas restrições, são modeladas dentro do próprio software, onde são definidas as estruturas de cada automato assim como características como observabilidade, controlabilidade e a possibilidade de falhar. Os testes realizados no sistema apresentado mostraram que a linguagem de controle consegue, mesmo permitindo um nivel de liberdade ao sistema, identificar as falhas verificando somente para os eventos que ocorrem após a ocorrência da mesma. / This work we presents a proposal a software of simulation and fault diagnosis applied to an automation system. In that task was developed , a case study that contains a problem of industrial automation. The study was used as the source for creating the simulation that follows the specifications of software models, where you can observe the evolution of events through its language and diagnose faults when they occur in one of the machines of the plant. The process of fault diagnosis is based on the rules of diagnosticabilidades presented in the literature. The machines, as well as its restrictions are modeled within the software itself, where the structures of each automaton are defined the caracteristics as observability an the possibility of failure. The tests in the system showed that of the language used can allowing identify fails, checking only for events that occorem after the occurence the fails.

Este trabalho apresenta uma proposta de um software de simulação e diagnóstico de falhas aplicado a um sistema de automação. para realizar esta tarefa foi desenvolvido um estudo de caso que contem um problema de automação industrial. Deste estudo foi retirado um modelo, usado como base para criar do software de simulação que segue as especificações dos modelos, no qual é possível observar a evolução dos eventos através de sua linguagem e diagnosticar falhas, quando estas ocorrem em uma das máquinas da planta. O processo de diagnóstico de falhas tem como base as regras de diagnosticabilidade apresentadas na literatura. As máquinas, assim como suas restrições, são modeladas dentro do próprio software, onde são definidas as estruturas de cada automato assim como características como observabilidade, controlabilidade e a possibilidade de falhar. Os testes realizados no sistema apresentado mostraram que a linguagem de controle consegue, mesmo permitindo um nivel de liberdade ao sistema, identificar as falhas verificando somente para os eventos que ocorrem após a ocorrência da mesma. / This work we presents a proposal a software of simulation and fault diagnosis applied to an automation system. In that task was developed , a case study that contains a problem of industrial automation. The study was used as the source for creating the simulation that follows the specifications of software models, where you can observe the evolution of events through its language and diagnose faults when they occur in one of the machines of the plant. The process of fault diagnosis is based on the rules of diagnosticabilidades presented in the literature. The machines, as well as its restrictions are modeled within the software itself, where the structures of each automaton are defined the caracteristics as observability an the possibility of failure. The tests in the system showed that of the language used can allowing identify fails, checking only for events that occorem after the occurence the fails.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao.pdf: 466920 bytes, checksum: f3f3919d7838ae33470a93d1b137778a (MD5) Previous issue date: 2009-08-17 / A manutenção preditiva possui um papel importante na economia e segurança de sistemas petrolíferos. A análise de sinais de vibração obtidos das máquinas envolvidas no processo de extração petrolífera permite a especialistas altamente capacitados caracterizar e monitorar a sua situação. No entanto, o custo e a falta de disponibilidade desses especialistas tornam desejável a existência de sistemas automáticos que apoiem a análise. Este trabalho descreve um procedimento computacional para reconhecimento de padrões de defeitos em equipamentos do tipo motobomba. O procedimento consiste na aplicação combinada de técnicas previamente selecionadas para cada etapa do processo de reconhecimento dos padrões. Técnicas de processamento de sinais são utilizadas para obter atributos descritivos a partir dos sinais de vibração. Duas abordagens são avaliadas para a seleção de características relevantes: a utilização de heurísticas com base no conhecimento especializado do domínio (abordagem manual) e a aplicação de algoritmos de seleção (abordagem automática). Exemplos reais são submetidos a um algoritmo de aprendizado pervisionado para comparação das abordagens manual e automática de seleção. / Predictive maintenance plays an important role for the economy and safety of petroleum systems. Analysis of vibration signals obtained from machines involved in the petroleumextraction process allows subject matter experts to characterize and monitor the situation. However, because of the high cost and the lack of availability of those experts, the existence of automatic systems that support the analysis is desirable. This work presents an automatic procedure to recognize defect patterns in motorpump equipments. A set of techniques previously selected for each stage of the pattern recognition process is applied in the procedure. Signals processing techniques are used to obtain descriptive features from vibration signals. Two approaches are evaluated for the selection of relevant characteristics: using heuristics based on domain specialized knowledge (manual approach) and application of selection algorithms (automatic approach). Real examples are subjected to a supervised learning algorithm in order to compare the manual and the automatic selection approaches.

Orientador: Robson Pederiva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T00:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_GilbertoMachadoda_M.pdf: 1128289 bytes, checksum: e5a6e2d7aeb16be17a0a3d45dd834193 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Aplica-se neste trabalho a metodologia de diagnóstico de falhas em sistemas mecânicos rotativos sustentados por mancais magnéticos ativos em conjunto com um sistema de controle ativo de vibração, excitados por forças de desbalanço e ruído branco. Este diagnóstico baseia-se no emprego das equações de correlações, através da formulação matricial de Ljapunov, para sistemas lineares estacionários juntamente com redes neurais artificiais. Este procedimento utiliza apenas as variáveis de estado medidas, através da correlação das variáveis de saída. É gerado um conjunto de relações envolvendo os parâmetros físicos do sistema juntamente com as matrizes de correlações das variáveis medidas. As falhas no sistema são detectadas através do monitoramento da variação dos parâmetros físicos e da comparação das funções de correlação teóricas e estimadas. As redes neurais artificiais são usadas para mapear as correlações que envolvem estados que não são medidos. Dado ao grande número de equações de compatibilidade resultantes, é proposta uma metodologia para selecionar as equações relacionadas com as falhas propostas. Com o método de diagnóstico de falhas proposto é possível detectar e discernir as falhas tanto mecânicas quanto elétricas, bem como sua localização no sistema / Abstract: This work applies the methodology of fault diagnosis in rotating machinery supported by active magnetic bearings and active con1rol systems, excited by unbalance and white noise. This diagnostic applies the correlation matrices based on the Ljapunov matrix formulation and artificial neural network for linear stationary systems. The procedure uses only measured state variables, computing the correlation between the output variables. It is possible to derive specific relations involving the physical parameter of the system and the correlation matrices of the measured variables. Faults in the system can be detected by monitoring the variation of the physical parameter through a comparison of theoretical and estimated correlation functions. Artificial neural networks are used to map the correlations involving the variables, which are difficult to be measured. There is a large number of resultant compatibility equations and it is proposed a methodology to select the equations that establish relationships with the faults. The proposed fault diagnosis method can detect the fault present in the system and it is also possible to distinguish between mechanical and electrical fault as well as their location in the system / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: João Mauricio Rosario, Paul Sas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T14:19:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JoaoAntonio_D.pdf: 11639940 bytes, checksum: 8ae79402323dcf5b2975577c75bf8e14 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho propõe uma metodologia, baseada na utilização de técnicas de ajuste de modelos, para a localização de falhas em estruturas mecânicas. Inicialmente, é feito um levantamento das técnicas de comparação e ajuste de modelos bem como uma discussão detalhada das várias etapas envolvidas no processo tais como modelagem analítica, teste experimental, correlação, localização de erro e ajuste do modelo. Os problemas de incompatibilidade entre os modelos causados pela diferença entre o número de graus de liberdade do modelo analítico e do modelo experimental são resolvidos através da utilização de métodos de redução e um sistema de referência comum para os dois modelos, experimental e analítico. Diferentes métodos de comparação, correlação e ajuste são discutidos, enfatizando-se as vantagens dos métodos baseados em funções de resposta em freqüência para a localização de falha estrutural. A metodologia proposta assume que falhas estruturais provocam uma redução da rigidez e da massa (menos provável) do sistema levando assim à uma mudança das características dinâmicas da estrutura e consequentemente, uma deterioração da correlação inicial entre o modelo analítico e o modelo experimental. A análise desta perda de correlação dos modelos permite avaliar o estado de degradação da estrutura. Detectada uma alteração significativa do comportamento da mesma, o modelo analítico é atualizado em relação aos parâmetros físicos e/ou geométricos, e o novo modelo é comparado com os dados de referência buscando localizar a falha. Modelos numéricos simulados e dados experimentais foram utilizados na validação do método. Duas estruturas foram ensaiadas, uma parcialmente danificada e a outra com um membro complemente danificado. Os resultados obtidos em ambos os casos foram satisfatórios e bastante promissores. A metodologia localizou os componentes danificados das estruturas e permitiu uma estimativa da extensão dos danos das mesmas / Abstract: This work investigates the location and assessment of structural damage of fIexible structures by using a Non Destructive Evaluation (NDE) tool based on the model updating technique. First. A survey of the model test reconciliation and a positioning of its various phases such as analytical modelling, experimental test, model correlation. error localisation and model adjustment are presented. The problems of incompatibility of the models due to the difference of the number as well as the positions of the degrees of freedom from the analytical and the experimental models are solved by using methods of reduction, and a common system of reference for both models. Various methods of comparison, correlation and updating have been discussed. It is also highlighted the advantages of the use of FRF-based model updating for dartuigedetection purpose. The NDE approach assumes that structural damage provokes a reduction of the stiffness and mass (Iess expected) of the structure yielding a change of its structural dynamic behaviour and consequently, a deterioration of the original correlation between the analytical and experimental models. The loss of correlation of the models is used to evaluate the damage state of the structure. For those cases that is detected a significant change of the dynamic behaviour of the structure, the analytical model is updated, based on the measured damaged data, and the updated model is compared with the intact one in order to localize the damage. Therefore, for a success of the updating process, the comparison between the updated model and the original undamaged one can provide the changes of the structure, leading to the damage. The updating method incorporated in the approach is a FRF-base updating method that works at an element levei and does not interfere with the theory of finite element modeI. This feature allows to relate the changes of the updated model directly with the variation of the adjusted parameters of the elements. which makes the method very useful for damage detection, since the difference between the original and the updated model becomes physically interpretable. Numerical simulation has been used to validate the proposed method and also to investigate the influence of noise contamination on the FRF(s) and the influence of a reduced set of "measured" responses in the localization of the damage. Two experimental tests have been performed in order to demonstrate the capability and limitation of the procedure using real measured data. Initially, a partial damage of a frame structure was investigated and then a total damage of a member from a spatial beam like structure. The approach succeeded in both cases, and it was shown that the quality of the measurement data and the reliability of the initial finite e!ement mode! are important requirements for the success of the approach / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T19:07:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_AntonioCesar_M.pdf: 8247740 bytes, checksum: 0279970d0d4efd19c97ed5fd37b1fba3 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: o tratamento de dados de processos industriais envolve uma série de medidas as quais visam a dar mais confiabilidade aos valores medidos diretamente e aos inferidos indiretamente, para sua utilização no controle dos mesmos. Estão entre estas medidas, a classificação, a reconciliaçãoe a retificação de dados. Este trabalho apresenta uma metodologia para reconciliação de dados de processos industriais onde não existam erros grosseiros entre os valores das variáveis medidas, sejam as restrições lineares ou não-lineares. A ferramenta utilizada é a projeção matricial a qual é utilizada para simplificaras equações de balanços (restrições) de massa e/ou energia de processos complexos. O objetivo é minimizaro erro ou a diferença entre os valores reconciliados e os valores reais. A partir de cálculos intermediários do procedimento de reconciliação, foidesenvolvido um segundo procedimento para detecção de erros grosseiros entre os valores das variáveis medidas. A presença de erros grosseiros entre as medidas inutiliza os dados reconciliados, contudo fornece subsídios para, a partir deste segundo procedimento, determinar a presença do erro grosseiro. Os três procedimentos, acima citados, para o tratamento de dados do processo, são descritos neste trabalho, com os elementos teóricos desenvolvidos de modo detalhado. Dois programas computacionais são escritos e aqui apresentados, sendo que o primeiro faz a reconciliação de dados e o segundo detecta a existência ou não de erros grosseiros entre os valores apresentados / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T21:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_DanielAugusto_M.pdf: 6268866 bytes, checksum: 3faebe29f9ec8e8f665d11ac095420f8 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta dissertação aborda a aplicação de técnicas modernas de controle de sistemas dinâmicosao problema de detecção de falhas. Duas diferentes abordagens de detecção são utilizadas: estimação da falha e geração de resíduo. Tanto na estimação de falha quanto na geração de resíduo é formulado um problema H1 cujo objetivo é encontrar um filtro que garanta robustez a distúrbios.No caso da geração de resíduos, o índice H- é utilizado como critério de desempenho adicional para garantir a sensibilidade à falha e é transformado em um critério H1. O projeto H1 é abordado sob o ponto de vista de desigualdades matriciais lineares. Falhas e distúrbios devem apresentar comportamento em freqüência distintos para que os filtros consigam separar os efeitos dos mesmos. Para garantir o desempenho nas regiões em freqüência de interesse são utilizados filtros de ponderação. Em contraposição a essa abordagem, os resultados recentes da literatura sobre o lema generalizado de Kalman-Yakubovi?c-Popov e o controle H1 restrito na freqüência também são usados como ferramentas de projeto independentes de filtros de ponderação. Os métodos sãocomparados usando modelos de simulação e experimentos no âmbito de estruturas flexíveis / Abstract: This dissertation adresses the application of modern techniques from control of dynamicsystems to the problem of fault detection. Two different approaches are used: fault estimation and residual generation. Both fault estimation and residual generation are formulated as an H1 problem whose objective is to find a filter ensuring robustness to disturbance. In the case of residual generation, theH- index is used as an additional performance criterion to ensure fault sensitiveness and is transformed into an H1 criterion. The H1 design is treated from the point of view of linear matrix inequalities. Faults and disturbances must have distinct frequency distributions so the filter is able to separate them. Weighting functions are used to guarantee performance at the frequency region of interest. In contrast with this approach, recent results from literature on the generalisedKalman-Yakubovi?c-Popov lemma and frequency restricted H1 control are also used as design methods whose application is independent of weighting functions. All methods are compared using simple simulation models and experiments with flexible / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica