Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T15:43:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294665.pdf: 5204709 bytes, checksum: deb491f0407c2a12436f0a3e7d858632 (MD5) / O projeto de sistemas embarcados tem se tornado mais complexo à medida em que ocorrem avanços na tecnologia e nas aplicações, forçando novas abordagens e metodologias de projeto. Em praticamente todas as metodologias modernas a etapa de exploração do espaço de projeto tem merecido destaque, pois é a responsável por gerar e analisar diferentes possíveis soluções de projeto e selecionar a melhor. A exploração do espaço de projeto é, então, um problema de otimização multiobjetivo em que o conjunto de possíveis soluções costuma ser enorme, caso em que técnicas heurísticas como os algoritmos evolucionários têm recebido grande destaque. Nesta tese foram desenvolvidos metamodelos que representam o projeto de sistemas embarcados pela metodologia de sistemas dirigidos pela aplicação (ADESD) e seus componentes lógicos e físicos. Esses metamodelos foram mapeados a um novo modelo evolucionário com modificações de inspiração biológica que é utilizado para otimização multiobjetivo e, assim, para a exploração do espaço de projeto em sistemas embarcados. A exploração hierárquica, a representação e evolução tanto dos suportes de hardware físico quanto sintetizável, as modificações incluídas no modelo evolucionário e sua avaliação usando indicadores e conjuntos de teste consagrados correspondem às principais contribuições desta tese. Os resultados demonstram a viabilidade do modelo desenvolvido para exploração do espaço de projeto no contexto proposto e um aumento da qualidade das soluções encontradas em alguns problemas de teste, com consequente aumento do sobrecusto computacional

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T07:15:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244608.pdf: 583469 bytes, checksum: 9242d23d470005cff475d51513a2fb02 (MD5) / O sistema de elevação artificial de petróleo por injeção contínua de gás, conhecido como continuous gas-lift ou simplesmente gas-lift é um dos mais utilizados no Brasil e no mundo, devido ao seu baixo custo relativo e eficiência satisfatória em uma vasta gama de condições de operação. Neste sistema de produção, a alocação da taxa disponível de injeção de gás para um grupo de poços é um problema de grande relevância. A decisão da taxa de injeção de gás para cada poço normalmente não é ótima, pois é baseada em regras ad hoc. Sendo assim, ganhos substanciais podem ser alcançados se estas decisões forem substituídas por soluções ótimas. Neste trabalho, apresentamos algumas abordagens para a solução do problema de maximizar o lucro obtido com a venda de hidrocarbonetos extraídos de um campo com poços operando via gas-lift. As soluções desenvolvidas utilizam Programação Dinâmica, Programação Linear Inteira Mista aliada à Teoria de Desigualdades Válidas e algoritmos Branch-and-Bound e Branch-and-Cut e fornecem a taxa de injeção de gás ótima para cada poço satisfazendo restrições como por exemplo a taxa de injeção disponível e os limites de processamento de fluidos produzidos. As abordagens desenvolvidas se mostram eficientes para a aplicação em questão. As soluções encontradas possuem alta qualidade (próximas das soluções ótimas), e o custo computacional para a obtenção das mesmas é baixo. As técnicas de solução propostas aqui constituem excelentes ferramentas de suporte à decisão, podendo substituir as decisões sub-ótimas normalmente fornecidas por pacotes de otimização comerciais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T07:37:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295133.pdf: 28257111 bytes, checksum: dbc725d343952854394bcacf683aaaa9 (MD5) / Este trabalho propõe metodologias para a análise cinemática de sistemas veículo-manipulador subaquáticos (UVMS) através de quatérnios duais com o intuito de impor menor variação de torque nas juntas durante o seguimento de trajetória. Em adição a isso, evita-se a ocorrência de singularidades cinemáticas e obtém-se menor custo computacional. A abordagem é apresentada inicialmente como uma alternativa à representação tradicional dos movimentos aplicada na cinemática direta de mecanismos através da convenção de Denavit-Hartenberg e do método dos helicoides sucessivos. O benefício dessa representação está no menor custo computacional, mas principalmente, no desacoplamento dos ângulos de orientação de forma a evitar as singularidades cinemáticas. Os quatérnios duais também são aplicados na cinemática inversa em uma metodologia interativa através do método de Davies como uma modalidade de realimentação livre de singularidades. Por fim, a principal contribuição deste trabalho está na proposta da aplicação dos quatérnios duais na cinemática inversa diferencial em por uma metodologia analítica, através da apresentação do Jacobiano dual-quaterniônico. Essas abordagens são aplicadas a um sistema subaquático, onde o amortecimento imposto pela imersão no fluido dissipa grandes variações de torque e agrega erros no seguimento da trajetória. / This work proposes a methodology for kinematic analysis of underwater vehicle-manipulator systems (UVMS) using dual-quaternions. The objective is to provide a less joint torque variation to trajectory tracking, avoidance of kinematic singularities occurrence and a lower computational cost. The approach is initially presented as an alternative representation of movements applied to direct kinematics through the Denavit- Hartenberg convention and the successive screws method. The benefit of this representation is a lower computational cost, but mainly, the decoupling of orientation angles in order to avoid kinematic singularities. The dual quaternions also are applied in the inverse kinematics in an interactive approach through Davies method as a feedback without singularities. Finally, the main contribution of this work is the proposal of dual quaternions application in an analytical approach of differential inverse kinematics through of the dual-quaternionic Jacobian. These approaches are applied to an underwater system, where the damping imposed by fluid immersion dissipates large torque variations adding errors in trajectory tracking.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:59:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 92831.pdf: 7945262 bytes, checksum: 31585fe684a5d0b2fc8726fbe8cf280e (MD5) Previous issue date: 1993 / Modela-se geometricamente a estrutura porosa de um tipo de argamassa de cal e cimento, como a utilizada no revestimento interno de edificações, com o objetivo de simular os fenômenos de transferência. O objetivo do modelo é fornecer uma idealização razoável da estrutura complexa do material poroso de forma que os processos de transporte possam ser tratados matematicamente. A faixa de diâmetros dos porosos da argamassa analisada abrange poros com diâmetros entre 200 e 140000A. A distribuição em volume de poros utilizada foi obtida usando-se as isotermas de adsorção para os poros com diâmetros menores que 2000A, e a microscopia eletrônica para os poros com diâmetros maiores que 2000A. Além disso, as micrografias obtidas com microscópio eletrônico de varredura evidenciaram, na estrutura da argamassa, a presença de uma extensa rede de fissuras em volta dos grãos de areia, constituindo uma fonte de canais preferenciais de acesso ao interior do material. Mostraram ainda que os poros com diâmetros superiores a 10000A estão desconcectados e separados uns dos outros.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 1994. / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:58:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 98180.pdf: 9767162 bytes, checksum: aa7334be8769fbfa79735bcc18add8d4 (MD5) Previous issue date: 1994 / O crescente interesse pela avaliação do desempenho operacional de sistemas de produção com alto grau de automação, como os Sistemas Flexíveis de Manufatura (SFM), especialmente considerando seus problemas associados as suas fases de planejamento e controle operacional (PCO), foi a origem e motivação deste trabalho. Um dos principais problemas referentes ao PCO dos SFM é tratado neste trabalho, isto é, a escassez de metodologias apropriadas, para avaliar as inter-relações entre estas duas fases, diante das inúmeras alternativas e estratégias a elas associadas. As abordagens atuais dissociam estas fases, com conseqüentes descompassos e a geração de soluções pobres e ineficientes. Para o tratamento do problema, foi desenvolvido e implementado um modelo de simulação, incorporado de um algoritmo para a alocação dinâmica dos recursos de acordo com o estado do SFM, no momento da decisão. Este modelo, permite a avaliação do desempenho operacional de SFM, considerando as inter-relações entre as fases de PCO destes sistemas. Foi desenvolvido, também, um protótipo computacional para a utilização do modelo de simulação. Esta ferramenta, incorpora o módulo de simulação de SFM, um módulo inteligente para a interpretação e análise dos resultados das simulações e uma interface gráfica com o usuário. O modelo é testado e comparado com outras soluções da literatura.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T19:35:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 99817.pdf: 13634211 bytes, checksum: 84f99ee1f66fd635498ff1fffcbf491b (MD5) Previous issue date: 1995 / Este trabalho apresenta uma análise sobre o comportamento do anel óptico FDDI (Fiber Distributed Data Interface), existente na rede local UFSC, quando são transmitidos sinais de vídeo e de áudio. Para a realização desta análise, são apresentados conceitos básicos sobre multimídia em redes, padrão MPEG (Motion Picture Experts Group) de compressão de dados e sobre a arquitetura FDDI. Apresenta-se, ainda, o ambiente de gerenciamento de redes e o modelo de simulação utilizados para a coleta e análise de dados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:32:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310432.pdf: 607340 bytes, checksum: 33142f87fa31f20772184e8cbb101d5e (MD5) / Técnicas de Controle Preditivo tem sido cada vez mais utilizadas para o controle de sistemas dinâmicos pelo seu bom desempenho em aplicações. Entretanto, em sistemas geograficamente distribuídos, como redes de tráfego urbano e a rede elétrica, a centralização das informações para computação da ação de controle pode ser um obstáculo em função da necessidade de confiabilidade da comunicação e do elemento central ser um ponto único de falha. Controle Preditivo Distribuído baseado em Modelo (DMPC) distribui o cálculo da ação de controle sem a necessidade de centralização de informações, apenas compartilhando-as com seus vizinhos enquanto preserva características do Controle Preditivo baseado em Modelo (MPC), especialmente o tratamento explícito de restrições. Este trabalho apresenta uma plataforma desenvolvida capaz de modelar sistemas dinâmicos distribuídos, configurar e executar algoritmos distribuídos. Experimentos em simulação foram realizados em redes de tráfego urbano e os resultados foram avaliados sobre dois aspectos. Do ponto de vista do desempenho computacional atingiu-se resultados que indicam a aplicabilidade dos algoritmos; do ponto de vista do tráfego mostrou-se perspectivas de ganho de técnicas de controle preditivo (MPC e DMPC) sobre LQR no controle de percentuais de verde da estrat[egia de controle de tráfego urbano TUC. / Predictive Control Techniques have been increasingly used to control dynamical systems due to good performance in applications. However, in geographically distributed systems, such as urban traffic networks and the power grid, centralization of information for computing the control action can be an obstacle because of necessity of communication reliability and the central node be a single point of failure. Distributed Model Based Predictive Control (DMPC) distributes the calculation of the control action without the need to centralize information. This is done by sharing them only with neighbors while preserving Model Predictive Control (MPC) characteristics, especially the explicit treatment of constraints. This work has developed a platform capable of modeling distributed dynamical systems, besides allowing the configuration and execution of distributed algorithms. Simulation experiments were conducted in urban traffic networks and the results were evaluated based on two aspects. From the point of view of computational efficiency, results indicate the applicability of the algorithms in real-life problems; from the point of view of traffic performance, there are gain prospects in predictive control techniques (MPC and DMPC) as compared to the LQR control strategy used in the green split calculations of the well-known TUC urban traffic control strategy.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2013-07-15T21:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T19:54:30Z : No. of bitstreams: 1 99965.pdf: 2748025 bytes, checksum: 859a8a0bbc681dd34642fe2551bd91ea (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:07:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285675.pdf: 4090154 bytes, checksum: ab9997390ea1458647ae76004294d4e1 (MD5) / As últimas etapas da geração de eletricidade por tecnologias de energia solar concentrada são semelhantes aos processos convencionais de geração termoelétrica, uma vez que se utiliza também vapor ou gás para a movimentação de turbinas ou pistões. A diferença fundamental reside no fato de que se gera o vapor ou o gás aquecido a partir de radiação solar em vez de combustíveis fósseis ou energia nuclear. O menor custo para a eletricidade gerada com energia solar tem sido obtido através de usinas de grande escala baseadas nesse conceito, conhecidas como centrais heliotérmicas. Simulações de computador representam uma opção de baixo custo para o projeto de sistemas térmicos. O presente estudo tem o objetivo de desenvolver uma metodologia para a simulação transiente de uma central heliotérmica de micro escala (120 kWe) que seja adequada em termos de precisão e esforço computacional. A planta considerada opera opcionalmente com cogeração de potência elétrica e água gelada, empregando calhas parabólicas para a captação da radiação solar, um ciclo de Rankine orgânico para a geração de energia elétrica e um ciclo de refrigeração por absorção para a produção de água gelada. O ciclo de Rankine orgânico é interessante por proporcionar uma planta de estrutura relativamente simples e com operação automatizada. A metodologia proposta neste estudo é implementada no software de simulação TRNSYS com novos módulos (TYPEs) desenvolvidos para o campo de coletores e para os ciclos térmicos. O módulo do campo de calhas parabólicas é baseado em uma curva de eficiência experimental para o coletor solar. No caso do ciclo de Rankine e do ciclo de absorção, os módulos são baseados em polinômios de desempenho gerados no software EES a partir de modelos termodinâmicos detalhados, os quais são calibrados com dados de desempenho dos fabricantes. Distintas configurações para a planta são consideradas. Um algoritmo de otimização é usado para a busca de um ponto ótimo de operação em cada caso. Resultados são apresentados para os municípios brasileiros de Fortaleza, Petrolina e Bom Jesus da Lapa, sendo que o último oferece o melhor desempenho global para a planta. Uma análise da influência do armazenamento térmico sobre a eficiência e o fator de capacidade anuais mostra tendências semelhantes aos resultados encontrados na literatura. Uma análise com o ciclo de absorção demonstra a inviabilidade de aproveitamento do calor residual do condensador do ciclo de Rankine para a produção de água gelada. A simulação da planta revela-se numericamente estável, sendo adequada para a análise do comportamento dinâmico e do desempenho de longo prazo de uma central heliotérmica de micro escala. / The final steps of generating electricity from concentrated solar power (CSP) technologies are similar to conventional thermal processes, since steam or gas is also employed for moving turbines or pistons. The fundamental difference lies on the fact that steam or hot gas is generated by solar radiation instead of fossil fuels or nuclear heat. The cheapest electricity generated from solar energy has been achieved with large-scale power stations based on this concept. Computer simulations represent a low-cost option for the design of thermal systems. The present study aims to develop a methodology for the transient simulation of a micro-scale solar-thermal power plant (120 kWe) which should be appropriate in terms of accuracy and computational effort. The facility considered can optionally operate as a cogeneration plant producing electric power as well as chilled water. Solar radiation is collected by parabolic troughs, electricity is generated by an organic Rankine cycle (ORC) and chilled water is produced by an absorption cooling cycle. The organic Rankine cycle is of interest because it allows for a plant with relatively simple structure and automated operation. The simulation methodology proposed in this study is implemented in TRNSYS with new components (TYPEs) developed for the solar field and thermal cycles. The parabolic trough field component is based on an experimental efficiency curve of the solar collector. In the case of the Rankine and absorption cycles, the components are based on performance polynomials generated with EES from detailed thermodynamic models, which are calibrated with performance data from manufacturers. Distinct plant configurations are considered. An optimization algorithm is used for searching the best operating point in each case. Results are presented for the following Brazilian sites: Fortaleza, Petrolina and Bom Jesus da Lapa. The latter offers the highest global plant performance. An analysis about the influence of the thermal storage on the annual efficiency and capacity factor shows trends that are similar to results found in literature. An analysis with the absorption cycle demonstrates that it is not feasible to recover waste heat from the Rankine cycle condenser in order to produce chilled water. The simulation of the facility proves to be numerically stable and appropriate for analyzing the dynamic behavior and the long-term performance of a micro-scale solar-thermal power plant.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:10:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320898.pdf: 1571879 bytes, checksum: 04a55b0f47ce558853e563a3c4129074 (MD5) Previous issue date: 2013 / O conforto térmico entre o corpo humano e o meio ambiente depende da capacidade de dissipação de calor entre o corpo humano e o ambiente externo, através da vestimenta. A transferência de calor, no entanto, está intimamente relacionada às propriedades físicas do tecido, e depende também da transferência de vapor d'água - isto é, umidade - através do material têxtil, levando em conta seus fenômenos de mudança de fase. Este estudo aplica um modelo matemático para simular a transferência de calor e massa através de um domínio de cálculo composto por tecido de isolamento poroso revestido por um tecido de isolamento, e discute a evolução dos perfis de temperatura, umidade relativa e teor total de água absorvido ao longo do tempo, para uma condição de clima típica de inverno na cidade de Florianópolis-SC. Os resultados indicam que uma espessura de três centímetros de tecido de isolamento poroso é eficaz em proteger a pele humana das condições externas desconfortáveis, e que o mecanismo convectivo de transporte é importante não só no inicio, mas sim em todos os instantes do processo de transferência de calor e massa, apesar dos valores de velocidade do vapor da água decaírem com o tempo. Também se conclui que a resistência à transferência de calor e massa imposta pelo tecido de revestimento que envolve o domínio de cálculo é também importante para atenuar os efeitos das condições desconfortáveis do ambiente externo. <br> / Abstract : The thermal comfort between the human body and the environment depends on heat dissipation capacity from the body for the external environment. The heat transfer, however, is deeply related to the physical properties of the fabric and also depends on the mass transfer through the fabric, taking in account the phase change phenomena. This study applies a mathematical model to simulate the heat and mass transfer through a domain of calculus made of isolation porous fabric which is involved by a thin layer of a coater fabric, and discuss the evolution of temperature, relative humidity and water content profiles, through time, for a typical climate condition of a winter day in the city of Florianopolis-SC. The results show that a thickness of three centimeters of isolation fabric is effective to protect the human skin from the uncomfortable conditions of the external environment. The results also show that the convective transfer mechanism is important not only in the beginning of the heat and mass transfer process, but also in the whole time, despite the velocity values decaying through the time. It can be also conclude that the heat and mass transfer resistance, imposed by the coater fabric is important to attenuate the uncomfortable effects of the external environment climate conditions.