A aceitação das estratégias de Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) na indústria vem crescendo desde seu desenvolvimento em meados da década de 70 até hoje. Características como a capacidade de atender restrições, atuação dependente de modelos, princípio de horizonte móvel, inovaram a teoria de controle de tal modo que atualmente existem diversos algoritmos com esses novos paradigmas. Existem diversas teorias sobre MPC não linear, entretanto, esta dissertação dá ênfase apenas à investigação comparativa de duas linhas de pesquisas distintas sobre controle preditivo neuro-fuzzy, cada qual baseada em diferentes estruturas e propriedades de redes do tipo Takagi-Sugeno. Uma das linhas se refere à possibilidade de interpretar a rede como múltiplos modelos lineares e a outra trata da conveniência de entender a rede como modelo global linear de parâmetros variáveis. Assim sendo, este tema foi escolhido com objetivo de identificar vantagens e desvantagens de cada pesquisa. Sua importância é justificada, pois contribui com informações detalhadas para a seleção de uma abordagem numa aplicação qualquer. No desenvolvimento deste trabalho, as formulações da literatura foram reescritas utilizando as equações no espaço de estado como ferramenta padrão de modelagem. Desta maneira, resultados teóricos foram encontrados ao cotejar os controladores antes mesmo de sua implementação e simulação. Por fim, um estudo de caso de uma planta de processo didática, com três tanques acoplados entre si, foi explicado e modelado, sendo os resultados teóricos verificados por meio de experimentos simulados.

Plans for developing turbines in Brazil were present on the conception of CTA six decades ago. In this manner highly specialized work teams is needed to carry out such activity. The Center for Reference on Gas Turbine group has been contributing to research activities at CTA taking account of the study of gas turbines both aeronautical and industrial. In order to complement the group capability and study more complex turbine applications, it is a topic of interest to study steam turbines. Taking advantage from the experience gathered at CRTG, design and performance analysis approaches for axial gas turbines were applied to steam turbines, adjusting the models for working with superheated steam using a loss model for axial turbomachinery to estimate the total pressure loss into the turbine cascade. Such models were implemented in a computer code written in FORTRAN, disposed for reading the design requirements or the conditions for the performance analysis, making the corresponding calculation and reporting the results. It was performed a verification on the results from the design routine, comparing them with data from a commercial program for axial turbine simulation and the used such results to assess its performance at off-design conditions. A case study was conducted regarding a multistage steam turbine working in a combined cycle with a gas turbine. From the energy of the gas turbine exhaust, a three stages steam turbine of 0.5 MW of power was designed. Later, with additional energy generated in the boiler in order to produce more steam, the power capacity of the steam turbine was increased. The results reported from both routines were qualitative consistent to what it was expected a turbine design and off-design performance analysis could be.

Este trabalho busca através da metodologia de simulação computacional avaliar a qualidade e a produtividade dos sistemas logísticos do terminal de cargas (TECA) de importação, utilizando como estudo o Terminal do Aeroporto Internacional de Campinas/Viracopos. O sistema logístico, por ser caracterizado por uma gama extensa de variáveis, utilizou a plataforma de simulação do software ARENA, cujo modelo apresentou resultados consistentes com aqueles observados, e obteve a validação de seus sistemas e subsistemas. Isto possibilitou o aprofundamento nos processos e proposições de um cenário onde a velocidade do sistema automatizado seria aumentado e uma lógica de armazenagem diferenciada aplicada. Os resultados da simulação indicam que mudanças na velocidade de esteiras de armazenagem e a adoção da estratégia de armazenagem por popularidade melhoraram significativamente os indicadores de tempo de espera na entrada e saída, tempo total de armazenagem (6,09% menor) e de produtividade da armazenagem (15,76% maior).

O aumento da concorrência entre as empresas aéreas e o crescimento do número de acidentes aéreos, algumas vezes causados por falhas em sistemas das aeronaves, que não são solucionadas em tempo hábil pelos pilotos, vêm preocupando os setores responsáveis com o treinamento de pilotos. Para minimizar esses problemas, as empresas aéreas estão investindo em novas sistemáticas, a fim de melhorar a qualidade e reduzir os custos dos treinamentos de pilotos. Baseado no estudo de métodos, ferramentas e procedimentos de Engenharia de Software e Sistemas de Software para o treinamento de pilotos. Esta Metodologia foi aplicada para especificar, modelar, implementar e testar o Protótipo do Sistema Elétrico da Aeronave ERJ-145 para o treinamento interativo de Pilotos denominado SISTPIT. Este protótipo foi utilizado para representar e simular procedimentos reais de emergência ou instabilidades operacionais nas aeronaves, bem como verificar e validar a Metodologia proposta.

A simulação da combustão da Dinitramida de Amônio (ADN) com o binder Polibutadieno Líquido Hidroxilado (HTPB) é um trabalho inédito realizado por meio do programa Chemkin 4.1. O modelo de reator "Transient or steady-state perfectly stirred reactor" (PSR) foi utilizado no modo transiente de simulação. O mecanismo de combustão proposto, é composto por 164 diferentes reações elementares e seus respectivos parâmetros cinéticos de Arrhenius. Neste trabalho a pressão do sistema e a fração molar da ADN e HTPB foram variadas, observando-se a maiores pressões há mais consumo dos reagentes e menos formação dos produtos apesar de pouco perceptível. Já com o aumento na fração molar dos reagentes, para quantidades estequiométricas 2:1, há consumo completo dos reagentes, enquanto a proporções de 1:1, os reagentes não são completamente consumidos. Os dados do comportamento do sistema obtidos no processo de combustão, considerando a fração molar das espécies químicas presentes no mecanismo da ADN/HTPB foram compilados e analisados. Através de estudos a partir de fontes da literatura, também foi possível verificar o comportamento do propelente através das técnicas de análise térmica de Análise Termogravimétrica (TGA) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC).

Durante o desenvolvimento de dispositivos de assistência circulatória, vários estudos e testes "In Vitro" e "In Vivo" devem ser realizados antes do início das avaliações clínicas com o dispositivo. Embora a experimentação com animais ainda seja insubstituível, alguns ensaios poderiam ser realizados com uma ferramenta que possibilite o estudo simulado do sistema cardiovascular. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é apresentar o projeto, a construção e a validação de uma ferramenta híbrida (parte física, parte numérica) de simulação do sistema cardiovascular humano que permita estudar a interação entre o sistema circulatório e um dispositivo assistente, desde o pós-operatório imediato até o longo prazo. Para validar esta nova ferramenta, foram realizados dois tipos de ensaios: avaliação da capacidade do Simulador Híbrido em seguir a lei de Frank-Starling por meio da variação da pré-carga, pós-carga e contratilidade do ventrículo simulado; avaliação da assistência circulatória realizada por bomba centrífuga de fluxo contínuo e por bomba pulsátil, ambas conectadas ao ventrículo nas configurações átrio-aórtica e ápico-aórtica. Os resultados observados nos ensaios foram validados pela aderência a um modelo computacional do sistema cardiovascular e a dados de experimentos obtidos na literatura. Os ensaios realizados para avaliação da assistência circulatória possibilitaram analisar situações específicas como o descarregamento volumétrico do ventrículo esquerdo e o crítico ajuste da velocidade da bomba centrífuga na aplicação ápico-aórtica. Adicionalmente, este trabalho contribui com o desenvolvimento da assistência circulatória por permitir estudar mecanismos que criem um ambiente favorável ao remodelamento do sistema cardiovascular, auxiliando o médico na tomada de decisão pelo melhor instante para a retirada do dispositivo de assistência.

A nanotecnologia é um dos campos da tecnologia mais em voga atualmente, tendo uma gama imensa de aplicações em campos tão amplos quanto a eletrônica, a medicina e a biologia, por exemplo. A nanotecnologia se baseia no uso de propriedades físicas e químicas únicas obtidas em sistemas de dimensões muito reduzidas chamados de nanoestruturas. Entre as nanoestruturas com maior potencial para novas aplicações na atualidade temos os nanofios. Nanofios são estruturas filamentares de diâmetros da ordem de nanômetros (tipicamente 5-100nm) e comprimentos geralmente da ordem de micrômetros que apresentam uma enorme variedade de aplicações como: transistores, portas lógicas e circuitos combinacionais (possibilitando o escalamento); lasers (com baixa corrente de limiar e menores larguras de linha); e sensores e catalisadores (aproveitando sua alta razão área/volume). Dentre os nanofios, particularmente destacamos os de nitreto de gálio (GaN). Nitretos são materiais com muitas aplicações nos dias atuais, destacando-se especialmente toda opto-eletrônica na faixa azul e ultra-violeta do espectro eletromagnético. Além disso, nanofios de nitretos têm ainda vantagens extras devido ao seu alto gap, alta estabilidade estrutural, baixas correntes de fuga, estabilidade à radiação e robustez mecânica. Neste trabalho simulamos computacionalmente nanofios de GaN, com o diferencial de usarmos um método teórico desenvolvido pelo próprio GMSN (Grupo de Materiais Semicondutores e Nanotecnologia - ITA): o método LDA-1/2. Este método corrige a deficiência da teoria padrão usada em simulações, a Teoria do Funcional da Densidade (DFT em inglês), especialmente na predição do gap de energia ( parâmetro fundamental do material para aplicações em optoeletrônica). Obtivemos como principal resultado a variação da energia de gap com o diâmetro de fios puros e passivados com H. No entanto, embora os resultados sejam corrigidos com relação ao DFT padrão, notamos que a metodologia ainda não é completa, especialmente para o caso de fios pouco espessos em que o confinamento é intenso. Apesar disto, consideramos este trabalho com um passo inicial na solução do complexo problema da obtenção de propriedades eletrônicas mais realísticas em nanoestruturas. Isto ocorre pela grande vantagem do baixo custo computacional da metodologia empregada, que pode permitir a obtenção de uma estrutura eletrônica mais confiável no estudo de sistemas complexos envolvendo nanofios como impurezas, ligas e interfaces.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de medição baseado em visão computacional, que consiga se comunicar com um manipulador robótico e, por meio das medidas realizadas, possa orientar o robô manipulador de forma a posicionar um objeto de geometria qualquer em uma posição alvo. Para tanto foram utilizadas câmeras industriais e dois tipos de análise no mesmo sistema. A primeira se baseia em uma análise metrológica individual de cada câmera, tendo por base sua calibração e análise de alvos conhecidos, fixos aos objetos que se deseja posicionar, assim como a identificação de algumas características do objeto. A segunda análise se baseia no trabalho em conjunto de, pelo menos, duas câmeras, que geram uma análise, em visão estéreo, do ambiente de trabalha do manipulador robótico. Para verificação e testes dos procedimentos propostos foi utilizado um robô manipulador industrial antropomorfo de seis graus de liberdade, sistemas de metrologia externos, tais como Laser Radar e iGPS e chapas retas e curvas. Os resultados obtidos foram analisados e considerados como adequados para atender os requisitos de uma montagem de equipamentos de grande porte. Os resultados obtidos pela implementação aqui proposta mostram que um sistema de visão pode ter precisão e exatidão inferior a 1 mm para volumes entre 125 e 300 m. E que é possível usar a informação desse tipo de sistema para orientar e movimentar um manipulador robótico antropomórfico por meio de protocolos de uso industrial.

O objetivo deste trabalho é conduzir um estudo experimental em regime transônico para verificar a influência aerodinâmica da variação do ângulo de "boat-tail" de um veículo lançador de satélite com geometria do tipo "Hammer-Head", ou em português "Cabeça de Martelo". Este tipo de veículo lançador recebe este nome por possuir um diâmetro maior na região da parte frontal, cuja finalidade é transportar uma carga útil maior que o diâmetro do corpo do veículo, como no caso do Veículo Lançador de Satélites brasileiro (VLS-1). A região estudada é a parte frontal do veículo, que é caracterizada por quatro partes distintas: uma ponta arredondada seguida por um tronco de cone, um compartimento de diâmetro constante na qual é alojada a carga útil, um setor com ângulo de decaimento denominado "boat-tail", e uma parte do corpo do foguete. Estudos computacionais em um software semi-empírico e experimentais no Túnel Transônico Piloto (TTP) do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) foram realizados para determinar os coeficientes de arrasto e distribuição de pressão sobre o modelo variando-se o ângulo de "boat-tail". Para este fim, utilizou-se uma balança de esforços para medir o arrasto e a técnica de Tinta Sensível à Pressão, do inglês Pressure Sensitive Paint (PSP), para a obtenção de medidas globais de pressão sobre a superfície do modelo. Também foi utilizada a técnica Schlieren de visualização de escoamentos para obtenção de informações detalhadas sobre o padrão de formação das ondas de choque sobre o modelo. O estudo realizado permitiu verificar que a variação do ângulo de decaimento apresentou um maior arrasto para os ângulos maiores e que o ângulo original do "boat-tail" do VLS-1 de 8, possui o menor coeficiente de arrasto em relação às demais configurações testadas.

Neste trabalho fazemos uma aplicação das redes neurais artificiais (RNA) do tipo funções de base radial (RBFN) em espectroscopia molecular, mais precisamente em espectros moleculares no nitrogênio. Verificamos a capacidade de uma RBFN em simular espectros experimentais para diversas condições de pressão e corrente de descarga. O parâmetro usado para verificar a qualidade das simulações foi a temperatura. Os resultados destas simulações foram usados para treinar uma outra RNA, acoplada a primeira, que através de informações de pressão e corrente, não usadas no treinamento, pode prever o espectro experimental e o valor da temperatura. A mesma metodologia foi usada para estudos de espectros em função da resolução. Nestas condições a RNA pode obter espectros com resoluções melhores do que as experimentais.