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Procedimento de avaliação e calibração de manipuladores industriais utilizado para ambiente de simulação off-line

Thyrso Munhoz Queiroz Gesta de Araújo 16 December 2014 (has links)
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um procedimento de calibração para manipuladores industriais em ambiente virtual com o intuito de determinar os melhores valores de correção da cinemática direta para manipuladores industriais de até seis graus de liberdade. Para validação desta metodologia desenvolvida neste trabalho, o manipulador KUKA KR210 L100 2K foi escolhido como robô de estudo tanto para o sistema de simulação off-line quanto para a programação off-line. Para a determinação do valores de correção foi desenvolvido um algoritmo de calibração no ambiente Matlab que efetuar seis iterações contendo cada uma, um conjunto de doze valores de correção que estão divididos entre os ângulos "alpha" e "theta" dos parâmetros de Denavit-Hartenberg. Os dados de entrada para o algoritmo de calibração foram obtidos via Labview pelo controlador do KUKA KR210. Esses dados variam de acordo com a norma ISO 9283, que especifica que para aquisição de dados na calibração, é necessário variar a velocidade do robô em 10%, 50% e 100%, e onde cada trajeto de teste deve possuir trinta ciclos e um caminho contendo cinco pontos. Por último, para definir quais iterações são ideais para calibração, foi utilizado o método estatístico LSD de Fisher que tem a capacidade de mostrar quais variáveis cartesianas foram calibradas em relação a médias das posições nominais. Os resultados de calibração foram analisados pelo Diagrama de Pareto e pela Lei de Pareto 80/20 que identificaram as iterações mais adequadas que melhor expressam a equivalência mecânica e cinemática entre o robô real e o CAD do robô em ambiente off-line.
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A computational tool for the design and optimization of supersonic turbines with application on turbopump rocket engines

Marco Antonio Hidalgo Cunha 30 May 2012 (has links)
Turbo-machinery design is clearly about making many decisions often under uncertainty and with multiple conflicting objectives. In this work, a computational tool has been developed to assist in the preliminary design optimization of supersonic turbines with application on turbopump rocket engines. It was proposed an evolutive approach based on genetic algorithm to automatize the process of selecting values, based on hands-on experience, for decision variables and fulfill simultaneously decisive compromises faced by the designer. At design point, exploring multiple optima solutions, the tool allows to fast estimate in a robust and accurate manner, performance, main dimensions, mass of rotor-wheel and the lower possible flow rate of the turbine. Out of this point, performance maps can be calculated varying rotational speed and pressure ratio. Because, it is involved by many objectives, a Pareto-optimum set is found. The search ends when the relation power-to-weight converges. The power-to-weight ratio characterizes a good option to relate performance and weight among distinct turbopump turbines. The empirical loss models adopted as well as the recommended values in the selection of decision variables were obtained in the Russian literature. To demonstrate the functionalities of tool, the single-stage of the Soviet RD109 rocket turbine was redesigned. The results were validated from those found in the engine';s atlas of construction and also, by a statistical method of calculation defined from an experimental study that estimates the maximum turbine efficiency.
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Aceleração do aprendizado por reforço em sistemas com múltiplos objetivos.

Helen Cristina de Mattos Senefonte 13 November 2009 (has links)
O objetivo deste trabalho é a implementação e análise de técnicas para aceleração do aprendizado por reforço em sistemas com múltiplos objetivos. Problemas com múltiplos objetivos, por sua vez, podem ser descritos de várias formas diferentes. O foco aqui é naqueles casos em que um único agente deve aprender simultaneamente e de modo online várias sub-tarefas independentes resultantes de uma decomposição a priori do problema em questão. O agente será responsável pelo aprendizado autônomo de um processo de seleção de ações em que pode ocorrer competição entre as várias sub-tarefas, cada uma das quais representada por um processo decisório distinto. O projeto envolve uma análise empírica baseada em resultados prévios da literatura, seguida de um estudo de variantes mistas de maximização de utilidade e minimização de custos associados às ações propostas pelos processos decisórios de Markov que compõem as sub-tarefas. Como resultado dessa análise são propostas as técnicas de aceleração do aprendizado baseadas em heurísticas testadas e estudadas no contexto de problemas de objetivos simples. Os resultados experimentais obtidos indicam que tais heurísticas adaptadas e aplicadas às políticas de ações dos MDPs são capazes de proporcionar aceleração da convergência dos algoritmos de aprendizado autônomo em problemas com múltiplos objetivos.
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Desenvolvimento de estratégias de controle preditivo para aplicações aeronáuticas empregando otimização multi-objetivo.

Adilson de Souza Cândido 19 February 2010 (has links)
O desenvolvimento do sistema de controle de vôo está diretamente relacionado ao desempenho, segurança e qualidade de vôo da aeronave. Há a necessidade da concepção de abordagens de controle que assegurem, de uma maneira eficaz, que estes requisitos sejam satisfeitos mesmo na presença de distúrbios, ruídos de medida e imprecisões na modelagem. Neste contexto, o presente trabalho propõe o uso de técnicas de otimização multi-objetivo para a sintonização de controladores empregando formulações preditivas baseadas em modelo. Adicionalmente, é proposta uma abordagem gráfica de análise do desempenho dessas técnicas de otimização e controle por meio da fronteira ótima de Pareto. Para o estudo de caso foi utilizado um modelo longitudinal de uma aeronave semelhante ao Airbus A-310 e verificou-se o desempenho de três abordagens de controle preditivo (formulações em espaço de estados não-incremental, incremental e não-incremental com erro acumulado) segundo os critérios de velocidade de resposta e sensibilidades ao ruído de medida e à turbulência atmosférica. O problema de otimização multi-objetivo foi resolvido por meio de duas técnicas (busca em grade e goal attainment), e as soluções foram comparadas através da análise gráfica baseada em fronteiras de Pareto. Os resultados obtidos indicam a superioridade do desempenho da formulação de controle preditivo em espaço de estados não-incremental com erro acumulado e do algoritmo de otimização goal attainment. Por fim, foi analisada a eficiência do controlador preditivo sujeito a restrições sobre as taxas de variações e excursões das variáveis de controle.
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Controle preditivo robusto para um helicóptero com três graus de liberdade.

Renata Monteiro Pascoal 19 March 2010 (has links)
As técnicas de controle preditivo (MPC, do inglês Model Predictive Control) têm sido cada vez mais difundidas em vários setores industriais devido à capacidade de tratar sistematicamente restrições físicas e operacionais do processo. No entanto, formulações tradicionais de MPC não permitem lidar de forma explícita com incertezas presentes no modelo da planta, que podem ser oriundas do descasamento entre planta e modelo, da degradação de componentes ou, ainda, da ocorrência de falhas. Além disso, sua utilização envolve a solução de problemas de otimização em tempo real, o que pode impossibilitar seu uso em processos que possuem dinâmica rápida. Neste trabalho, investigou-se o uso de uma estratégia robusta de MPC para controle de um helicóptero didático de três graus de liberdade sujeito a restrições no nível de tensão aplicado aos atuadores e na excursão de um de seus estados. Tal estratégia se baseia no uso de Desigualdades Matriciais Lineares para construção de elipsóides invariantes assintoticamente estáveis, de modo que todas as otimizações possam ser realizadas antes da implementação do controlador em tempo real. Em ensaios realizados em bancada, a aplicação dessa formulação robusta possibilitou a estabilização do sistema durante a realização das manobras respeitando as restrições impostas.
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Determinação do coeficiente de amortecimento de um atuador para supressão de flutter usando modelagem e otimização multiobjetivo

Raphael Milhorini Pio 23 October 2009 (has links)
Este trabalho visa apresentar uma metodologia para determinar o coeficiente de amortecimento de um atuador de superfície primária de uma aeronave comercial para supressão de flutter aplicando recursos de modelagem e técnicas de otimização multiobjetivo em um modelo representativo do sistema real. A abordagem do trabalho consiste em otimizar parâmetros construtivos do atuador através de uma ferramenta de otimização chamada modeFRONTIER utilizando um modelo de um atuador na configuração standby implementado na ferramenta Matlab/Simulink. Como resultado da otimização multiobjetivo é obtida uma fronteira de Pareto, de onde um projeto ótimo é escolhido baseado em um requisito inicial que estabelece um critério de desempenho.
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Um método de auxílio ao projeto de arquiteturas multimissão e multifunção para cargas úteis embarcadas em veículos de sondagem

Anderson Cattelan Zigiotto 09 December 2011 (has links)
Sistemas espaciais geralmente possuem custos de pesquisa e desenvolvimento excepcionalmente elevados em comparação aos custos de produção e operação, principalmente devido ao baixo volume de produção e ao ciclo de projeto extenso e com vários ensaios. Nesta categoria se incluem as cargas úteis para veículos de sondagem. Uma alternativa para diminuir esses custos é utilizar equipamentos comuns para realizar mais de uma função, ao invés de equipamentos especializados. Equipamentos multifunção são especificados através da análise de comunalidade do sistema, que pode ser estendida para abranger diferentes missões do veículo. A comunalidade reduz esforços de P&D, mas resulta em perda de desempenho e excesso de funcionalidade. Neste trabalho, é proposto um método para auxiliar o projetista do sistema na escolha da melhor solução de compromisso entre esses dois aspectos. É apresentado um modelo matemático para descrever o problema dos equipamentos multimissão e multifunção que pode ser adaptado ao nível de detalhamento desejado para análise. O problema foi modelado de forma a não ser necessário atribuir pesos relativos entre os objetivos conflitantes, representados por aspectos monetários e técnicos. Restrições são incluídas no modelo para melhor representar os problemas reais, que dificilmente são irrestritos. Para otimizar os objetivos do modelo, é utilizado um algoritmo genético multiobjetivo com restrições. Ele é aplicado a problemas exemplo, com diferentes níveis de detalhamento. O algoritmo é capaz de encontrar a frente de Pareto com as soluções não dominadas, fornecendo ao projetista um conjunto de alternativas de projeto. Cabe a ele a decisão final sobre qual solução utilizar, baseado em informações de alto nível, muitas vezes advindas da experiência e difíceis de serem modeladas.
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An approach to design feedback controllers for flight control systems employing the concepts of gain scheduling and optimization.

Alex Sander Ferreira da Silva 24 July 2009 (has links)
The role of feedback in the design of aircraft stability and control is becoming increasingly important. The basic reason driving this trend is the necessity to cope with a growing number of more stringent requirements, which are sometimes conflicting. This work presents a design methodology applicable to flight control laws, which can be either a control and stability augmentation system (CSAS) or an automatic flight control system (AFCS). A key feature of the proposed method is the definition of a simple cost function, which incorporates both performance and robustness requirements. The optimization of this cost function is employed to tune some of the control law parameters. It is also presented how to integrate this optimization procedure with the other important design steps, such as requirements definition, data filtering, control law structure definition, shaping the input-output transmission via pre-filters, etc. It is emphasized, at this point, that the format of this cost function is able to encapsulate, in a straightforward manner, the requirements normally applicable to the feedback portion of flight control laws. It is also flexible enough to accommodate different choices of data preprocessing, as well as different choices of feedback structure. The final design step is the setting of appropriate scheduling function for each of the defined scheduled parameters. For illustration purposes, four design examples are presented, namely a yaw damper, a bank angle rate/side slip angle regulator, a pitch attitude rate regulator and a pressure altitude regulator. The aircraft model under consideration is based on available data from Boeing 747. Sensors and actuators dynamics, as well as transport delays due to digital control implementation, are considered. The results show that the proposed methodology is able to satisfactorily fulfill the design requirements normally applicable to flight control laws.
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A fly-by-wire rudder control system design using multiobjective optimization.

Bernardo Reis Dreyer de Souza 20 March 2009 (has links)
This work aims to demonstrate an approach to design a fly-by-wire mobile surface control system for a commercial jet employing multiobjective optimization techniques. This approach consists on sizing a set of design parameters of the control system based on model simulation and response analysis coupled with optimization algorithms in a multiobjective design environment. An overview on control surface systems is presented, focusing on fly-by-wire. To provide the theoretical basis, a review on optimization theory and methods is presented, as well it is developed the system mathematical model. The system in focus is of electro-hydraulic actuation, where a controller acts on a servo valve, that commands an actuator for positioning control of an aircraft rudder. The design approach was to optimize a set of system components parameters, such as controller gains, servo valve and hydraulic actuator parameters, that result in adequate workloads and produce a system that meets the design requirements and is cost-effective. The model, to be simulated and analyzed, is implemented in MATLAB/Simulink, from where the system response characteristics are passed to the optimization environment. A multiobjective genetic algorithm is applied, and as a result from the optimization process we obtain a Pareto set, from where an optimal design is chosen for a detailed analysis.
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Projeto de Redes Ópticas de Alta Capacidade Utilizando Técnicas de Otimização Bioinspiradas

CHAVES, Daniel Augusto Ribeiro 24 February 2012 (has links)
Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-06T13:44:05Z No. of bitstreams: 2 chaves.pdf: 2856967 bytes, checksum: 08cd733e8cb84a531adc13230e5edaaf (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T13:44:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 chaves.pdf: 2856967 bytes, checksum: 08cd733e8cb84a531adc13230e5edaaf (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / CNPq e CAPES / Nesta Tese são propostas diversas estratégias para projetar redes ópticas WDM de forma otimizada. As redes são consideradas com tráfego dinâmico e penalizadas pelas penalidades da camada física. As estratégias propostas lidam com os principais elementos que afetam a relação custo desempenho em uma rede óptica: o algoritmo de roteamento e atribuição de comprimentos de onda (RWA), a colocação de regeneradores (RP), a atribuição de regeneradores (RA), o projeto da topologia física da rede (PTD) e o dimensionamento dos dispositivos ópticos (DDO) que serão instalados na rede. Esses problemas são tratados tanto de forma separada quanto de forma integrada na Tese. Para o RWA, é proposta uma metodologia para se projetar algoritmos heurísticos de roteamento que têm como objetivo o aumento no desempenho da rede e que levam em conta as penalidades da camada física. Para a solução do RP são propostos algoritmos heurísticos e metaheurísticos para o projeto de redes ópticas translúcidas, considerando simultaneamente a otimização dos custos de capital (CapEx) e operacional (OpEx) e do desempenho da rede. O problema de PTD é tratado em conjunto com o DDO também de forma mutiobjetiva, considerando a otimização simultânea do CapEx e do desempenho (probabilidade de bloqueio). Um algoritmo multiobjetivo para realização da expansão de topologia (i.e. adição de novos enlaces a uma rede já existente) também é proposto. Além disso, são resolvidos conjuntamente os problemas de PTD, RP e RWA de forma mutiobjetiva considerando a otimização simultânea de CapEx e desempenho da rede. As otimizações das soluções são feitas utilizando as seguintes estratégias metaheuristicas propostas na área de inteligência computacional: Particle Swarm Optimization (PSO) e Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II).

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