Thesis (M.S.)--Ohio University, August, 1998. / Title from PDF t.p.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-29Bitstream added on 2014-06-13T19:26:16Z : No. of bitstreams: 1 silva_ea_me_ilha.pdf: 1235273 bytes, checksum: 4f8072b9552a55466c24ba7961ecb337 (MD5) / O objetivo principal desta dissertação foi a construção de um pêndulo invertido de baixo custo, com partes de uma impressora matricial, para ser utilizado no estudo de sistemas de controle. Após esta construção, foi obtido um modelo matemático linearizado desse sistema. Também, com base em experimento, realizado no laboratório, incluindo a obtenção da resposta em frequência, foram determinadas as funções de transferência do sistema. Em seguida foram projetados controladores, considerando o vetor de estado disponível, utilizando-se técnica de realimentação dos estados. Após a simulação do sistema controlado no software Matlab, esse controlador foi implementado em um CLP e utilizado um software SCADA. Então, foram registrados os resultados experimentais desse sistema de controle no laboratório, os quais apresentaram boa correlação com os resultados obtidos nas simulações. Esse estudo pode ser útil para aplicações didáticas, pois apresenta baixo custo e emprega equipamento CLP e software SCADA, aplicados largamente na indústria / The main aim of this dissertation was to build a low cost inverted pendulum with parts of matricial printers, for the study of control systems. After that, a linear mathematical modeling of this systems was obtained. Then, based on experiments at the laboratory, incluing the frequency response, the transfer functions of the inverted pendulum were obtained. Considering ther transfer functions and supposing that the state vector is available, a controller was designed based on the pole placement control design method. The designed controller was implemented in a Programmable Logic Controller (PLC), using the software SCADA. This study can be useful in didatic applications, because the proposed procedure presents low cost and uses device (PLC) and software (SCADA) broadly used in industries

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Coorientador: Jean Marcos de Souza Ribeiro / Banca: Jose Paulo Fernandes Garcia / Banca: Cristiano Quevedo Andrea / Resumo: O objetivo principal desta dissertação foi a construção de um pêndulo invertido de baixo custo, com partes de uma impressora matricial, para ser utilizado no estudo de sistemas de controle. Após esta construção, foi obtido um modelo matemático linearizado desse sistema. Também, com base em experimento, realizado no laboratório, incluindo a obtenção da resposta em frequência, foram determinadas as funções de transferência do sistema. Em seguida foram projetados controladores, considerando o vetor de estado disponível, utilizando-se técnica de realimentação dos estados. Após a simulação do sistema controlado no software Matlab, esse controlador foi implementado em um CLP e utilizado um software SCADA. Então, foram registrados os resultados experimentais desse sistema de controle no laboratório, os quais apresentaram boa correlação com os resultados obtidos nas simulações. Esse estudo pode ser útil para aplicações didáticas, pois apresenta baixo custo e emprega equipamento CLP e software SCADA, aplicados largamente na indústria / Abstract: The main aim of this dissertation was to build a low cost inverted pendulum with parts of matricial printers, for the study of control systems. After that, a linear mathematical modeling of this systems was obtained. Then, based on experiments at the laboratory, incluing the frequency response, the transfer functions of the inverted pendulum were obtained. Considering ther transfer functions and supposing that the state vector is available, a controller was designed based on the pole placement control design method. The designed controller was implemented in a Programmable Logic Controller (PLC), using the software SCADA. This study can be useful in didatic applications, because the proposed procedure presents low cost and uses device (PLC) and software (SCADA) broadly used in industries / Mestre

Neste trabalho foi proposto e desenvolvido um sistema de controle de suspensão veicular semi-ativa utilizando um amortecedor magneto reológico (MR). Para simulações numéricas foram considerados: um modelo de um carro completo não linear, um sistema de controle Nebuloso para determinação da força do amortecedor e um sistema para determinar a corrente elétrica aplicada no amortecedor. Os resultados das simulações numéricas demonstraram que a estratégia de controle proposto melhorou a segurança do veiculo reduzindo os deslocamentos do eixo da roda em aproximadamente 7% e o tempo de exposição do chassi as vibrações causadas por distúrbios da estrada em aproximadamente 422,56%. Com a finalidade de implementar futuramente em um amortecedor MR a estratégia de controle proposta, foi desenvolvido um protótipo do controle real, através da utilização de um sistema microprocessado usando de microcontroladores Arduino Nano V3. Para representar o amortecedor utilizou - se uma bobina elétrica, que dispõe de características reais próximas do sistema de amortecimento final. Os resultados experimentais demonstram que o protótipo desenvolvido, reproduziu com fidelidade os resultados numéricos apresentados preliminarmente com uma faixa de erro reduzida. / In this work we proposed and developed a system of control vehicular suspension, semi active, using a magneto rheological damper (MR). For the numerical simulations were considered: a model non-linear an complete car, a fuzzy control system to determine strength of the damper and a system for determining the electrical current applied the damper. The results of numerical simulations demonstrated that proposed control strategy improves the safety by the vehicle reducing the shifts the axles the wheels in approximately 7% and the time of exposure of the chassis the vibrations caused by disturbances in the road in approximately 422.56%. In order of implement in the future a proposed control on a MR damper, a prototype of the real control was developed through the use microprocessor system using microcontrollers Arduino Nano V3. For represented the damper, was used - an electrical coil, which has real characteristics near the end cushioning system. The experimental results demonstrated that the prototype developed, faithfully reproduces the numerical results presented preliminarily with reduced error band.

Neste trabalho foi proposto e desenvolvido um sistema de controle de suspensão veicular semi-ativa utilizando um amortecedor magneto reológico (MR). Para simulações numéricas foram considerados: um modelo de um carro completo não linear, um sistema de controle Nebuloso para determinação da força do amortecedor e um sistema para determinar a corrente elétrica aplicada no amortecedor. Os resultados das simulações numéricas demonstraram que a estratégia de controle proposto melhorou a segurança do veiculo reduzindo os deslocamentos do eixo da roda em aproximadamente 7% e o tempo de exposição do chassi as vibrações causadas por distúrbios da estrada em aproximadamente 422,56%. Com a finalidade de implementar futuramente em um amortecedor MR a estratégia de controle proposta, foi desenvolvido um protótipo do controle real, através da utilização de um sistema microprocessado usando de microcontroladores Arduino Nano V3. Para representar o amortecedor utilizou - se uma bobina elétrica, que dispõe de características reais próximas do sistema de amortecimento final. Os resultados experimentais demonstram que o protótipo desenvolvido, reproduziu com fidelidade os resultados numéricos apresentados preliminarmente com uma faixa de erro reduzida. / In this work we proposed and developed a system of control vehicular suspension, semi active, using a magneto rheological damper (MR). For the numerical simulations were considered: a model non-linear an complete car, a fuzzy control system to determine strength of the damper and a system for determining the electrical current applied the damper. The results of numerical simulations demonstrated that proposed control strategy improves the safety by the vehicle reducing the shifts the axles the wheels in approximately 7% and the time of exposure of the chassis the vibrations caused by disturbances in the road in approximately 422.56%. In order of implement in the future a proposed control on a MR damper, a prototype of the real control was developed through the use microprocessor system using microcontrollers Arduino Nano V3. For represented the damper, was used - an electrical coil, which has real characteristics near the end cushioning system. The experimental results demonstrated that the prototype developed, faithfully reproduces the numerical results presented preliminarily with reduced error band.

Orientador: João Maurico Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T12:49:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_MauricioPires_D.pdf: 8710691 bytes, checksum: 56d689278ea3902d6877db56e7475126 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo da automação relativo ao planejamento do processo, monitoração de máquinas e equipamentos, fluxo de materiais, supervisão do sistema e redes de comunicação. No trabalho são desenvolvidos programas para monitoração de máquinas e equipamentos. São apresentados e implementados algoritmos e soluções para o uso de interfaces, utilizando-se como hardware básico, um microcomputador e como linguagem de programação, o Visual Basic. São apresentados exemplos de sistemas automatizados desenvolvidos e implementados no Laboratório de Automação, onde são feitos testes comparativos de programação em Diagrama de Relés e Grafcet. Baseado na hierarquia do planejamento de sistemas CIM (Computer Integrated Manufacturing), é implementado um sistema de supervisão ao ambiente experimental PIPEFA (Plataforma Industrial para Pesquisa Ensino e Formação em Automação), que simula um sistema integrado de produção. Utilizando-se de redes e interfaces de comunicação, o sistema de supervisão integra os diversos níveis da pirâmide CIM, fazendo a comunicação do nível administrativo com o de produção / Abstract: This work presents a study of automation relative to process planning, monitoring of machines and equipment, material flux, supervision of the system and communication network. In this work are developed programs to monitoring machines and equipments. Algorithms and solutions to the use of interfaces are presented and implemented, utilizing a microcomputer as basic hardware and Visual Basic as the programmation language. Examples of automated systems are presented. They are developed and implemented in the automation laboratory "Laboratório de Automação Integrada e Robótica", where comparative tests of programming in Ladder Diagram and Grafcet are made. Based on the hierarchy of planning of the CIM:systems, it is implemented a supervisory system to the experimental ambient PIPEFA (Industrial Platform to the Research, Education and Formation in Automation), that simulates a integrated system of production. Utilized by networks and interfaces af communication, the supervisory system integrates different levels of the CIM pyramid, making a communication of the administrative leveI with the productian ane, by Internet / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

The use of embedded Internet systems is growing rapidly in the manufacturing sector. These systems allow the monitoring and controlling of plant machinery and manufactured items from a remote location via a standard Web interface. In a manufacturing environment, it is inevitable that long running processes will require support for dynamic reconfiguration because, for example, machines may fail, services may be moved or withdrawn and user requirements may change. In such an environment it is essential that the operation and architecture of such processes can be modified to reflect such changes. This research project will present methods and ideas for establishing a reconfigurable remote system by using standard 8-bit microcontrollers and reconfigurable hardware. It will allow a manufacturing process to be modified and changed within minutes without even having to be physically present at the location where the process is running.

Este trabalho traça um panorama dos PLCs e tecnologias associadas em momentos anteriores e posteriores à publicação da norma IEC61131-3 e discute aspectos relativos à sua adoção. A aplicação deste norma pode trazer ganhos de produtividade no projeto e implementação de sistemas de automação industrial. Esta dissertação apresenta o caso do "Projeto de modernização dos navios-varredores da Marinha do Brasil" no qual alguns dos conceitos desta norma foram utilizados com sucesso. Ferramentas e metodologias desenvolvidas para adequar o PLC existente a alguns requisitos da norma são descritas ao longo da dissertação. A operação do novo sistema de varredura pode ser verificada através dos resultados experimentais apresentados. / This work presents an overview of the PLC and associated technologies before and after the publication of the IEC61131-3 standard. Some aspects concerning the adoption of this standard are also discussed. The application of this standard can increase productivity in the design and implementation of industrial automation systems. Some concepts of this standard were applied, succesfully, to the modernization of the Brazilian Navy mine-sweepers. Tools and methods that were required in order to adapt the existing PLC to the IEC standard are described. The operation of the newly developed system can be verified by experimental results.

Computer Numerically Controlled (CNC) machines are common pieces of equipment in manufacturing plants. In recent years, CNC-user interfaces have been evolving from CNC command languages to menu based and direct manipulation interfaces. However, there have been few efforts to evaluate CNC-user interfaces and to identify those interface features that have major effects on the usability of CNC machines. Thus, an objective assessment of the improvement achieved from different user interface technologies is needed. Two experiments compared the effectiveness of two types of CNC-user interfaces: command-language and direct manipulation interfaces. Two command language interfaces and one object oriented interface were designed and evaluated in terms of human performance and preferences. Experiment 1 compared two command-language interfaces: Layout 1 was a simulation of the original control panel of a CNC-Dyna machine, and Layout 2 was a modified user interface based on the analysis of the Dyna control language. Four factors were manipulated: (1) users’ level of expertise, (2) layouts, (3) tasks, and (4) trials. It was found that both groups of subjects completed the tasks faster using Layout 2 than Layout 1. Modification tasks were performed faster than copy tasks. Subjects’ responses to a questionnaire indicated that Layout 2 was preferred over Layout 1 in several categories. In Experiment 2 subjects used a command-language interface and a direct-manipulation interface. Four factors were manipulated: (1) experimental sessions (two sessions with a one-week interval between them), (2) users’ level of expertise, (3) tasks, and (4) trials. The interval between sessions had a significant effect on task completion time when the command-language interface was used, but there was not a significant effect of this factor when the direct-manipulation interface was used. Subjects’ subjective responses indicated a stable preference for the direct-manipulation interface in several categories of usability. / Ph. D.

A aplicação de técnicas de Inteligência artificial em sistemas elétricos de potência permite a resolução de problemas onde soluções tradicionais não mostram bons resultados. Por exemplo, após a ocorrência de uma falta, um sistema automatizado toma todas as medidas necessárias para proteger o sistema e assumir um estado seguro de operação. Nessa ocasião, cabe aos operadores verificar todas as mensagens e dados disponíveis, selecionando aquelas relevantes, para então chegar a uma conclusão sobre o evento ocorrido. Apenas após esse diagnóstico, com base em seu conhecimento, o operador pode ordenar o restabelecimento do sistema ou sua manobra para outro estado. Esse processo é lento e passível de falhas, pois as informações são usualmente conflitantes e confusas, devido à avalanche de eventos, alarmes e alertas decorrentes. Diante desta dificuldade, é interessante dispor de uma ferramenta automática de diagnóstico e apoio na tomada de decisão que torne essa tarefa mais ágil e com menores riscos. Este trabalho aborda a integração e a interoperabilidade de equipamentos de uma subestação elétrica em conformidade com a norma IEC 61850, e a utilização de sistemas inteligentes com lógica Fuzzy executados em um controlador programável moderno. O sistema proposto faz uso de recursos de comunicação da IEC 61850, com mensagens prioritárias padrão GOOSE incluindo valores analógicos de corrente de falta, além de mensagens no padrão TCP/IP MMS. Essas informações, alarmes e eventos, são processadas de forma automática por um motor Fuzzy que permite aproximar a decisão computacional à decisão humana, incluindo zonas de incerteza e lógica ponderada, permitindo respostas mais abstratas do que algo puramente binário. O sistema proposto foi submetido a um grande número de eventos com um simulador em tempo real, com equipamentos reais, tais como IEDs e um controlador programável de alto desempenho. Além disso o sistema usou um esquema de comunicação inovador para o módulo do processador de dados em tempo real (RTDP), inteiramente baseado nos protocolos da IEC 61850. / The application of artificial intelligence techniques in electric power systems allows solving problems where traditional solutions do not show good results. For example, in electric power systems, after the occurence of a fault, an automated system takes all necessary measures to protect the system and assume a safe state of operation. On this occasion, it is for operators to review all messages and data available, selecting those relevant to then come to a conclusion about the event that occurred. Only after this diagnosis, based on his knowledge the operator may order the restoration of the system or their operation to another state. This process is therefore slow and subject to failure, because the information is usually conflicting and confusing because of the avalanche of events, alarms and warnings arising. Faced with this difficulty, it is interesting to have an automatic diagnostic tool and support in decision making that makes this task quicker and with less risk. This paper addresses the integration and interoperability of an electrical substation equipment in accordance with IEC 61850, and the use of intelligent systems Fuzzy logic running on a modern programmable controller. The proposed system makes use of the IEC 61850 communication resources with priority GOOSE messages including standard analog values of fault current, as well as messages on standard TCP / IP MMS. This information, alarms and events, are processed automatically by a fuzzy engine that allows the computational approach to human decision making, including areas of uncertainty and weighted logic, allowing more abstract answers than purely binary. The proposed system has undergone a large number of events with a simulator in real time with actual equipment such as a programmable controller IEDs and high performance. In addition the system used an innovative communication scheme for the module\'s real-time data processor ( RTDP ), based entirely on the IEC 61850 standard protocols such as MMS and GOOSE messages.