Orientador: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Co-orientador: Marcos Silveira / Banca: Marcio Antonio Bazani / Banca: Paulo José Paupitz Gonçalves / Resumo: Este trabalho explora os diferentes tipos de comportamento dinâmicos, encontrados em sistemas eletromecânicos linear e não-linear análogos, sendo o sistema eletromecânico não-linear constituído de rigidez tipo Duffing. A modelagem matemática dos sistemas físicos hipotéticos é realizada através de técnicas Langrangeanas, inclusive para a modelagem que aborda componentes eletromagnéticos de um circuito RLC. O transdutor utilizado no acoplamento dos subsistemas é o de bobina móvel e magnetismo permanente e tem suas equações conhecidas na literatura. Os modelos são baseados em absorvedores utilizados no automobilismo, no entanto são abordados de forma simplificada, comparando-se com o modelo completo de uma suspensão de automóvel. No trabalho é investigada a influência dos parâmetros do circuito RLC, que podem ser responsáveis pelo aumento do amortecimento mecânico. É feita a correlação do amortecimento mecânico com os parâmetros de resistência e capacitância elétrica para o modelo linear. É realizada também a análise dos autovalores do modelo linear e lugar natural das raízes. Para o modelo não-linear é realizada a análise do comportamento dinâmico, levando-se em consideração a variação da capacitância para quatro valores de frequência da força externa ao sistema. Essa análise mostra a diversidade de comportamento dinâmicos encontrados para esse modelo. As variedades de comportamento dinâmicos resultantes do modelo não-linear variam entre dinâmicas caóticas, periódicas, quasi-periódicas e multiperiódica. Indica a possibilidade de utilização do parâmetro da capacitância como parâmetro de controle do sistema e mostra que a resistência elétrica dissipa a energia oirunda do domínio mecânico, fato esse que abre a discussão para as possibilidades de geração de energia / Abstract: This work investigates the different types of dynamic behaviour, found in linear and nonlinear electromechanical system, which are analogue, being the nonlinear electromechanical system constituted of rigidity type Duffing. The mathematical modelling of the hypothetical physical system is realized with Langrangian techniques, including for the modeling of the system is a moving coil and permanent magnet tranducer, which it have their equations deducted in other studies. The models are based in absorbers utilized in automobiles, however in this investigation it is discussed in a simplified way, if it is compared with a complete model of and automobile supension. This work investigates the influence of the RLC circuit parameters, which it may be responsible by the increasing of the mechanical damping. It is realized the correlation of the mechanical damping with resistance and capacitance, for the linear model. It is realized the anlysis of the eigenvalues it is found de root locus of the linear model. For the nonlinear model it is realized the analysis of the dynamic behaviour, considering the variation of the capacitance, for each one of the four values of frequency of the external force. This analysis shows the diversity of dynamic behaviours found for the nonlinear model. The variations of dynamic behaviours resulted of the nonlinear model varies around some types of dynamics, which can be, chaotic, periodic, quasi periodic, quasi periodic and multi periodic. That's indicate the possibility of utilization of the capacitance as control parameter of the system and shows the dissipation of energy by the resistance, this energy is from the mechanical domain, this fact open the discussion for the energy generation possibilities / Mestre

CAPES; CNPq / Neste trabalho é apresentado a modelagem e controle de um manipulador robótico com características flexíveis tanto nas juntas como nos elos. A modelagem matemática é obtida através da formulação de Lagrange. Na estratégia de controle são considerados como atuadores os motores CC (Corrente Contínua) e atuadores classificados como materiais inteligentes como a Liga de Memória de Forma (LMF) e freio Magneto-Reológico (MR-Break). O controle SDRE (State Dependent Ricatti Equation) é utilizado como a lei de controle com base nas técnicas de controle ótimo para sistemas dinâmicos não lineares. Para demonstrar a eficiência e estabilidade do controle são apresentadas simulações numéricas considerando duas configurações distintas: a primeira demonstra o controle do manipulador robótico com dois elos rígidos, duas juntas flexíveis e utilizando controle de torque no elo do manipulador através de atuador MR. A segunda configuração trata do controle de um sistema com três elos, sendo um deles flexível, dois rígido e duas das juntas flexíveis, utilizam-se como atuadores os motores CC dos elos e um atuador LMF acoplado na viga flexível. Com o objetivo de validação o controle de posição através de motor CC e a influencia do eixo flexível na dinâmica do sistema um protótipo de manipulador com dois elos rígidos e duas juntas flexíveis foi confeccionado. Resultados numéricos e experimentais demonstraram a eficiência do controle de posicionamento dos elos através do controle SDRE e a influencia do eixo flexível na dinâmica do manipulador robótico. / This work presents the modeling and control of robotic manipulators with flexible characteristics, both joints as in the links. The mechanical model is obtained by Lagrangian formulation. Control strategy is considered as actuators DC motors (Direct Current) and actuators classified as smart materials such as shape memory alloy (SMA) and Magnetorheological brake (MR). The law of implemented control is based on optimal control techniques for dynamic systems, this control is given the name of SDRE control (State Dependent Ricatti Equation). To demonstrate the efficiency and control the stability of the numerical simulations are presented in three systems: the first demonstrates control of a robotic manipulator with two hard links, two flexible joints and adding torque control in the manipulator of the link through actuator MR. The second case concerns the control of a system with three links, one being flexible, rigid and two of two flexible joints, is used as actuators DC motors of the links and a coupled SMA actuator to the flexible beam. Aiming to validating the control position by DC motor and the influence of the flexible shaft in system dynamics a manipulator prototype with two rigid links and two flexible joints was made. Numerical and experimental results demonstrated the links positioning control efficiency through SDRE control and the influence of the flexible shaft in the dynamics of robotic manipulator.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-11-30Bitstream added on 2014-06-13T20:35:14Z : No. of bitstreams: 1 luiz_mhr_me_rcla.pdf: 625550 bytes, checksum: dd5fedd40e629ed8114fb07d536a2621 (MD5) / Esse trabalho tem por objetivo o estudo de alguns modelos matemáticos em Epidemiologia através da análise de estabilidade de pontos de equilíbrio dos sistemas de equações diferenciais envolvidos. São estudados os modelos clássicos SIS (Suscetível - Infectado - Suscetível), SIR (Suscetível - Infectado - Removido) e SIRS (Suscetível - Infectado - Removido - Suscetível). Variações desses modelos, considerando a população total não constante, são apresentadas e analisadas por meio de funções de Lyapunov e, em particular, uma variação do modelo SIR para a gripe Influenza A H1N1 / This work aims to study some mathematical models in Epidemiology, through the stability analysis of equilibrium points of systems of ordinary differential equations. We analyze the classic models SIS (Susceptible - Infected - Susceptible), SIR (Susceptible - Infected - Removed) and SIRS (Susceptible - Infected - Removed - Susceptible). Variations of this models, considering that the total population is not constant, are presented and analyzed through Lyapunov’s functions, in particular, a variation of SIR model to the H1N1 influenza

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-11-29Bitstream added on 2014-06-13T20:37:42Z : No. of bitstreams: 1 moraes_fh_me_bauru.pdf: 1982546 bytes, checksum: 15b6a38acd8095d65ad09905b4776428 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nas aplicações em engenharia existem várias situações onde é necessário o uso de vibrações em certas partes de um sistema mecânico, criadas a partir de transição brusca de um parâmetro do sistema, como por exemplo, em máquinas perfuratrizes de solo na exploração de petróleo onde a condição de impacto na interação-rolha facilita a penetração no solo. Os sistemas mecânicos submetidos a esse forma de excitação são chamados em geral de mecanismos tipo Vibro-Impacto. Nesta dissertação, faz-se a análise da dinâmica de um sistema mecânico Vibro-Impacto de dois graus de liberdade composto por dois blocos de massas diferentes acoplados por uma rigidez (mola) de dois estágios. Dois modelos não-lineares foram utilizados para representar o sistema estudado: o primeiro é excitado de maneira ideal, sob a forma de uma força harmônica e o segundo, de maneira não-ideal sob a forma de um rotor desbalanceado acionado por um motor elétrico de corrente contínua. A dinâmica do sistema é modelada considerando duas situações distintas: sem a condição de impacto e com a condição de impacto, de acordo com a relação entre o deslocamento e a folga no sistema. Foram analisados os resultados das simulações numéricas através dos históricos no tempo, retratos de fase, diagramas de bifurcações, mapas de Poincaré e espectros de frequencias. Observaram-se as velocidades de avanço do sistema, as taxas de transferência de energia, e as forças durante as transições bruscas da rigidez (condição tipo impacto) entre as massas, determinando-se as faixas dos parâmetros com comportamentos periódicos e caóticos assim como a ocorrência do Efeito Sommerfeld. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que o mecanismo tipo Vibro-Impacto analisado possui maior velocidade de avanço e maior força em determinada frequencia de excitação onde o movimento apresenta-se no regime caótico / In engineering aplications there are several situations in which it is necessary to use vibrations in certain elements of a mechanical system, created with an abrupt transition from one system parameter, such as soil drilling machines in oil exploration where the impact condition on the drill-rock interaction enhances penetration into soil. Mechanical systems subjected to this form of excitation are called in general mechanisms of vibro-impact type. This dissertation makes the analysis of the dynamics of a the dynamics of a Vibro-Impact mechanical system of two degrees of freedom comprised of two blocks with different masses coupled by a two-stage stiffness (spring). Two nonlinear models are used to represent the studied system: the first uses an ideal excitation in the form of a harmonic force, and the second uses a non-ideal excitation in the form of a unbalanced rotor driven by a direct current electric motor. The dynamics of the system is modeled by considering two different situations: without impact and with impact, according to the relationship between the displacement and the gap in the system. The results of numerical simulations were analyzed with the time histories, phase portraits, bifurcation diagram, Poincaré map and spectra of frequencies. Velocities of the system, the rate of energy transfer, and forces during abrupt transitions in stiffneess (impact type condition) between the masses were observed, determining the ranges of parameters with periodic and chaotic behavior as well as the occurrence of the Sommerfeld effect. From the results it was possible to conclude that the analysed Vibro-Impact mechanism has a larger progress velocity and larger forces in a given excitation frequency where the movement presents itself in the chaotic regime

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-06Bitstream added on 2015-03-03T12:07:10Z : No. of bitstreams: 1 000800685.pdf: 1492848 bytes, checksum: 66d029b83fe3516cc9b217657df61d80 (MD5) / Este trabalho explora os diferentes tipos de comportamento dinâmicos, encontrados em sistemas eletromecânicos linear e não-linear análogos, sendo o sistema eletromecânico não-linear constituído de rigidez tipo Duffing. A modelagem matemática dos sistemas físicos hipotéticos é realizada através de técnicas Langrangeanas, inclusive para a modelagem que aborda componentes eletromagnéticos de um circuito RLC. O transdutor utilizado no acoplamento dos subsistemas é o de bobina móvel e magnetismo permanente e tem suas equações conhecidas na literatura. Os modelos são baseados em absorvedores utilizados no automobilismo, no entanto são abordados de forma simplificada, comparando-se com o modelo completo de uma suspensão de automóvel. No trabalho é investigada a influência dos parâmetros do circuito RLC, que podem ser responsáveis pelo aumento do amortecimento mecânico. É feita a correlação do amortecimento mecânico com os parâmetros de resistência e capacitância elétrica para o modelo linear. É realizada também a análise dos autovalores do modelo linear e lugar natural das raízes. Para o modelo não-linear é realizada a análise do comportamento dinâmico, levando-se em consideração a variação da capacitância para quatro valores de frequência da força externa ao sistema. Essa análise mostra a diversidade de comportamento dinâmicos encontrados para esse modelo. As variedades de comportamento dinâmicos resultantes do modelo não-linear variam entre dinâmicas caóticas, periódicas, quasi-periódicas e multiperiódica. Indica a possibilidade de utilização do parâmetro da capacitância como parâmetro de controle do sistema e mostra que a resistência elétrica dissipa a energia oirunda do domínio mecânico, fato esse que abre a discussão para as possibilidades de geração de energia / This work investigates the different types of dynamic behaviour, found in linear and nonlinear electromechanical system, which are analogue, being the nonlinear electromechanical system constituted of rigidity type Duffing. The mathematical modelling of the hypothetical physical system is realized with Langrangian techniques, including for the modeling of the system is a moving coil and permanent magnet tranducer, which it have their equations deducted in other studies. The models are based in absorbers utilized in automobiles, however in this investigation it is discussed in a simplified way, if it is compared with a complete model of and automobile supension. This work investigates the influence of the RLC circuit parameters, which it may be responsible by the increasing of the mechanical damping. It is realized the correlation of the mechanical damping with resistance and capacitance, for the linear model. It is realized the anlysis of the eigenvalues it is found de root locus of the linear model. For the nonlinear model it is realized the analysis of the dynamic behaviour, considering the variation of the capacitance, for each one of the four values of frequency of the external force. This analysis shows the diversity of dynamic behaviours found for the nonlinear model. The variations of dynamic behaviours resulted of the nonlinear model varies around some types of dynamics, which can be, chaotic, periodic, quasi periodic, quasi periodic and multi periodic. That's indicate the possibility of utilization of the capacitance as control parameter of the system and shows the dissipation of energy by the resistance, this energy is from the mechanical domain, this fact open the discussion for the energy generation possibilities

Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-04-02T17:54:18Z No. of bitstreams: 1 133075.pdf: 2996654 bytes, checksum: cd312c2730e557996b2eb2e2856968d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-02T17:54:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 133075.pdf: 2996654 bytes, checksum: cd312c2730e557996b2eb2e2856968d6 (MD5) Previous issue date: 1973-05 / Na presente memória, os principais resultados de uma pesquisa teórico-experimental visando uma contribuição ao estudo da identificação topológica de um grupo de classes de sistemas dinâmicos não-lineares são apresentados. O trabalho focaliza o estudo analítico e experimental (com o auxílio da simulação digital) de vinte e quatro estruturas não-lineares constituídas pela associação em cascata de blocos lineares, estacionários e de primeira ordem e de blocos não-lineares do grupo dos relés polarizados. Testes hierarquizados especialmente concebidos para o estudo das propriedades estruturais internas e externas das cadeias escolhidas foram experimentados com sucesso. / The present Memoramdum presents the main results of a theoretical-experimental research effort, aiming at a contribution in the study of topological identification of certain classes of dynamical systems. The work combines experimental and analytical approaches (with the aid of a digital simulation) of 24 nonlinear structures defined be the cascade association of linear stationary and first order blocks with nonlinear blocks employing a group of polarized relays. Hierarchized tests especially conceived for the study of internal and external structural properties of selected combinations are determined and experimentally verified.

Orientador: Renata Zotin Gomes de Oliveira / Banca: Suzinei Aparecida Siqueira Marconato / Banca: Sidineia Barrozo / Resumo: Esse trabalho tem por objetivo o estudo de alguns modelos matemáticos em Epidemiologia através da análise de estabilidade de pontos de equilíbrio dos sistemas de equações diferenciais envolvidos. São estudados os modelos clássicos SIS (Suscetível - Infectado - Suscetível), SIR (Suscetível - Infectado - Removido) e SIRS (Suscetível - Infectado - Removido - Suscetível). Variações desses modelos, considerando a população total não constante, são apresentadas e analisadas por meio de funções de Lyapunov e, em particular, uma variação do modelo SIR para a gripe Influenza A H1N1 / Abstract: This work aims to study some mathematical models in Epidemiology, through the stability analysis of equilibrium points of systems of ordinary differential equations. We analyze the classic models SIS (Susceptible - Infected - Susceptible), SIR (Susceptible - Infected - Removed) and SIRS (Susceptible - Infected - Removed - Susceptible). Variations of this models, considering that the total population is not constant, are presented and analyzed through Lyapunov's functions, in particular, a variation of SIR model to the H1N1 influenza / Mestre

Orientador: Adalberto Spezamiglio / Banca: Rita de Cássia Pavani Lamas / Banca: Jair Silvério dos Santos / Resumo: Este trabalho estudamos a controlabilidade de sistemas de n equações dife renciais ordinárias não lineares de entrada única, via mudança local de coordenadas e retroalimentação, que levam o sistema a um linear controlável. O elemento fundamental e a existência de uma função de grau relativo n em relação ao sistema, conceito que envolve a Derivada de Lie de um campo de vetores, que se constitui numa condição necessária e suficiente para a controlabilidade. / Abstract: In this work we study the controllability of systems of n nonlinear ordinary diferential equations of single-input, by using local coordinate change and state feedback, which take the system to a controllable linear form. The main element is the existence of a function of relative degree n with respect to the system, a concept that involves the Lie Derivative of a vector field, and it is a necessary and suficient condition to controllability. / Mestre

Orientador: Adalberto Spezamiglio / Banca: Maria Aparecida Bená / Banca: Andréa Cristina P. Arita / Resumo: Neste trabalho provamos a existência de controle aproximado para certos sistemas não-lineares de equaçõ es diferenciais ordinárias de entrada e saída únicas e múltiplas. Utilizamos como técnica funções ou aplicações implícitas globais. / Abstract: In this work we prove the existence of approximate control for certain nonlinear sys-tems of ordinary differential equations of single-input single-output and multi-input multi-output. We use global implicit functions or mappings. / Mestre

Orientador: José Manoel Balthazar / Coorientador: Ângelo Marcelo Tusset / Banca: Max Mauro Dias Santos / Banca: Paulo José Amaral Serni / Banca: Paulo Sergio da Silva / Banca: Atila Madureira Bueno / Resumo: Manipuladores robóticos leves trazem diversas vantagens quanto ao custo de produção e eficiência na relação carga útil e peso do robô. No entanto a utilização de materiais leves tende a aumentar a flexibilidade estrutural, principalmente na transmissão do torque e nos elos. As propostas de manipuladores apresentadas neste trabalho possuem requisitos conflitantes, pois deseja-se a redução do peso dos mecanismos e aumentar o desempenho, surgem então alguns desafios de engenharia. Desta forma, esta tese trata da modelagem mecânica, análise dinâ- mica e controle híbridos, utilizando atuadores inteligentes, para manipuladores robóticos com características flexíveis. Dois principais modelos de manipuladores robóticos com características flexíveis serão considerados neste trabalho: um para carregamento de carga conectadas a um cabo e outro para manuseio de ferramenta rotativa, ambos com interação não-ideal do elemento manipulado. É possível verificar comportamento caótico ao adicionar a carga aos manipuladores, trazendo assim, maiores desafios a proposta de controle. Na estratégia de controle são considerados como atuadores os motores CC (Corrente Contínua) e atuadores classificados como materiais inteligentes como a Liga de Memória de Forma (LMF), atuando nos elos flexí- veis, e freio Magneto-Reológico (MR-Brake), atuando nas juntas flexíveis. Utilizou-se da rede neural RBFNN para estimativa das variáveis de controle dos atuadores LMF e MR-Brake. O controle DSDRE (Discrete State De... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Light-weight robotic manipulators have advantages over the cost of production and efficiency in relation to payload and weight of the robot. However, the use of light-weight materials tends to increase structural flexibility in torque transmission and in the links of the robot. The manipulator proposals presented in this work have conflicting requirements since it is desired to reduce the weight of the mechanisms and increase the performance, it makes some engineering challenges. Thus, this thesis deals with mechanical modeling, dynamic analysis and hybrid control, using intelligent actuators, for robotic manipulators with flexible characteristics. Two models of robotic manipulators with flexible characteristics will be considered in this work: one for payload connected to a cable and another one for rotary tool, both with non-ideal interaction of the manipulated element. It is possible to verify chaotic behavior by adding the load to the manipulators, becoming a great challenger to the proposal control. DC motors and actuators classified as intelligent materials such as the shape memory alloy (SMA), acting on the flexible links, and Magneto-Rheological Brake (MR-Brake), acting on the flexible joints, are used in the strategy control. The neural network RBF was used to estimate the control variables of the SMA and MR-Brake actuators. The DSDRE (Discrete State Dependent Ricatti Equation) control is used as the control law. The numerical results show that the addition of hybrid... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor