Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Erica Regina Marani Daruichi Machado / Banca: Ernane José Xavier da Costa / Resumo: Por décadas, a aplicação de Estimulação Elétrica Neuromuscular (EENM) em pacientes paraplégicos e hemiplégicos tem melhorado significativamente sua qualidade de vida. Entretanto, comercialmente, essa técnica é aplicada sem o uso de uma lei de controle em malha fechada, o que limita sua eficiência. Assim, neste trabalho, projetou-se e implementouse um controlador PID embarcado para o uso com estimuladores elétricos neuromusculares. O projeto desse controlador se baseou em um modelo matemático linear de segunda ordem, que representa o comportamento da força muscular devido a um estímulo elétrico. Posteriormente, desenvolveram-se algoritmos na linguagem de programação Python que possibilitam o projeto automático de controladores PID com diferentes especificações para diferentes pacientes. Dessa forma, o usuário informa os parâmetros do paciente e as especificações desejadas para obter a configuração do controlador PID adequada. Além disso, desenvolveuse um programa em linguagem C para o microcontrolador PIC18F4520 que implementa este controlador utilizando o seu conversor A/D interno de 10 bits e um conversor D/A externo de 10 bits. Este controlador pode ser configurado via comunicação serial de forma simples e rápida, permitindo alterar os parâmetros do controlador PID e o tempo de amostragem. Por fim, os resultados obtidos a partir da simulação deste sistema no ambiente Proteus provou a viabilidade do controlador PID projetado. / Abstract: For decades the quality of life of hemiplegic and patients with spinal cord injuries has been improving through the research and use of Neuromuscular Electrical Stimulation (NMES) in rehabilitation engineering. However, most of the times it has been used without closed loop techniques, which is the approach used in this project, where an embedded PID controller has been designed and implemented to control the NMES. The plant to be controlled, i.e., the behaviour of the muscle response to an electrical stimulus, was represented using a secondorder linear model. The language Python was then used to develop PID control algorithms allowing the use of different specifications so that the user can supply the patient parameters to properly configure the PID controller for different patients. Later, these algorithms were implement in a PIC18F4520 microcontroller using C language, exploiting its internal 10 bit A/D converter and an external 10 bit D/A. The final circuit can be configured serially via a PC, adjusting the controller parameters and the sampling rate. The whole system was simulated in the Proteus environment, proving its viability. / Mestre

Resumo: Este trabalho apresenta resultados da simulação numérica de escoamentos hipersônicos de fluidos, por meio de pySolver - um aplicativo computacional desenvolvido pelo autor. No aplicativo, as Equações de Euler foram discretizadas pelo método de elementos finitos de Galerkin (GFEM- Galerkin Finite Element Method) juntamente com a técnica CBS (Characteristic Based Split). O aplicativo pySolver, que foi construído baseado nas ferramentas de códigos fontes abertos Python, Blender e Visit, além da linguagem C, possui interface gráfica para o usuário, é multiplataforma e com orientação a objetos, além de contar com um framework especialmente projetado para a realização de todo o pré processamento, visando o modelamento geométrico bi ou tridimensional de problemas. O autor implementou um método para o refinamento de malha, modificando os programas abertos Triangle e TetGen, de tal forma a permitir o refinamento dinâmico e local de malhas até que determinadas tolerâncias sejam alcançadas nos resultados. Isto contribuiu para uma considerável robustez do aplicativo. Para verificação do aplicativo, foram simulados alguns casos-teste de escoamentos supersônicos e hipersônicos ao redor de corpo de diferentes configurações geométricas, principalmente aqueles encontrados na indústria aeronáutica e aeroespacial. Os dados obtidos são comparados com alguns resultados experimentais disponíveis na literatura, quando possível, e também com outros resultados numéricos obtidos da literatura. / Abstract: This work presents some results for the numerical simulation of hypersonic fluid flows, utilizing pySolver - a software developed by the author. In this application, the Euler equations have been discretized by means of the Galerkin Finite Element Method (GFEM) using the CBS (Characteristic Based Split) scheme. pySolver, a multiplatform object-oriented software, built around the set of open source tools Python, Blender and Visit, besides C language, exhibits a proper graphical user interface and a framework specially developed to deal with data pre-processing and capable of geometrical modeling of either two or three-dimensional problems. The author has also implemented a scheme for the mesh refinement, by adapting the open-source softwares Triangle and TetGen, obtaining local and dynamic mesh refinement until reaching a determined tolerance in the results. That refinement scheme has contributed to considerable application robustness. In order to compare the software, some test cases composed of supersonic and hypersonic flows over di erent geometrical configuration bodies, mostly encountered in the aerospace and aeronautic industry data, have been simulated. The results compared very well with experimental data from the literature and, when possible, with other numerical results also obtained in the literature. / Orientador: João Batista Campos Silva / Coorientador: Emanuel Rocha Woiski / Banca: João Batista Aparecido / Banca: Paulo Gilberto de Paula Toro / Mestre