[pt] Este trabalho apresenta uma solução para a estimação da velocidade do motor de indução quando é aplicado um controle vetorial sem sensor sensorless, utilizando o filtro estendido de Kalman com um filtro secundário, inovador, que proporciona os valores ótimos das matrizes de covariância e pode trabalhar em forma on-line. / [en] This work presents a solution to estimate the induction motor drive speed when a sensorless vectorial control is applied employing an extended Kalman Filter with a secundary filter, innovative, which supply the optimal covariance matrix values of the noise and it permit to work online way.

Submitted by Marlucy Farias Medeiros (marlucy.farias@unipampa.edu.br) on 2018-10-05T16:46:40Z No. of bitstreams: 1 Cristiano Henrique Schuster 2018.pdf: 4202405 bytes, checksum: 730f564dd132126eb49b0f1d88a6ed54 (MD5) / Approved for entry into archive by Dayse Pestana (dayse.pestana@unipampa.edu.br) on 2018-10-08T12:10:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Cristiano Henrique Schuster 2018.pdf: 4202405 bytes, checksum: 730f564dd132126eb49b0f1d88a6ed54 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-08T12:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiano Henrique Schuster 2018.pdf: 4202405 bytes, checksum: 730f564dd132126eb49b0f1d88a6ed54 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / A camada limite estável (CLE) começa a se desenvolver logo após o ocaso, quando a radiação de onda curta proveniente do Sol cessa e a superfície terrestre para de aquecer, nessas condições, devido a grande perda radiativa da superfície terrestre, a turbulência pode ter sua intensidade reduzida em várias ordens de grandeza, em um regime com estas características os níveis verticais estão energicamente desacoplados. Durante uma mesma noite, pode ocorrer alternância entre intervalos em que os níveis verticais estão energicamente desacoplados e momentos em que existe grande mistura turbulenta, a transição entre esses dois estados ocorre em um valor específico da velocidade média do vento, conhecida como velocidade de conexão. Em regimes de baixas turbulência, que é uma característica de um estado de desacoplamento enérgico vertical, o escoamento próximo à superfície passa a ser governado pro fenômenos de maiores escalas, como por exemplo escalas de submeso, dentre os quais pode-se citar o fenômeno de meandro das componentes horizontais do vento, que é caracterizado pela oscilação da direção horizontal do vento. O meandro do ventos exerce papel fundamental na difusão de escalares, além disso, a maioria dos modelos de dispersão falham em representar a influência do meandro, principalmente pelo fato de que o meandro dos ventos ainda não é totalmente entendido e caracterizado, destacando assim a relevância deste trabalho, cujo tema de relaciona a dependência dos parâmetros de identificação do meandro do vento com o acoplamento do escoamento na camada limite atmosférica noturna e tem objetivo relacionar o estado de acoplamento atmosférico com a ocorrência de meandro dos ventos, utilizando a velocidade necessária para o acoplamento (velocidade de conexão) como critério inicial para a identificação do meandro dos ventos. Para tal, dados do experimento Fluxes Over Snow-covered Surfaces II (FLOSSII) serão submetidos a dois métodos para a identificação de parâmetros característicos de meandro, sendo o primeiro o ajuste da autocorrelação dos dados à Função de Autocorrelação (ACF) através do parâmetro de loop (m) e o período do meandro (T*) e o segundo a Transformada de Hilbert-Huang (HHT) utilizando o espectro marginal para determinação do período do meandro (T*). Com os parâmetros característicos de meandro será realizada uma análise estatística utilizando-se o critério clássico de vento fraco (Ū > 1,5 ms-1 ) e a velocidade de conexão (Ūcoup) para encontrar intervalos de um hora em que existe a possibilidade de ocorrência de meandro. Comparando os dois critérios, as análises realizadas mostram que o critério de Ūcoup encontrou aproximadamente 4 vezes mais intervalos, mantendo a mesma porcentagem de casos em que o parâmetro de loop é maior que um, mostrando-se um critério mais adequado para encontrar casos de possível meandro, principalmente para os níveis de medições mais altos. Em sítios que possuem torres de medição com níveis altos i critério de Ū < 1,5 ms-1 pode restringir a maioria dos casos, enquanto que a velocidade de conexão faz a separação natural dos regimes de escoamento. Permitindo assim, que todos os possíveis casos sejam analisados. / The stable boundary layer (CLE) begins to develop after the sunset, when short-wave radiation from the Sun ceases and the Earth’s surface ceases to heat, in these conditions, due to the great radioactive loss of the earth’s surface, turbulence intensity is reduced by several orders of magnitude, in a regime with these characteristics the vertical levels are energetically decoupled. During one night, alternations can occur between intervals in which vertical levels are energetically decoupled and times when there is a large turbulent mixture, the transition between these two states occurs at a specific value of wind speed. In low turbulence regimes, which is a characteristic of a state of vertical energy decoupling, the flow near the surface is governed by phenomena of larger scales, such as submeso scales, among which we can mention the phenomenon of meander of the horizontal components of the wind, which is characterized by oscillation of the horizontal direction of the wind. The meander of the winds plays a fundamental role in the diffusion of scalars cite anfossi2005, in addition, most dispersion models fail to represent the influence of the meander, mainly because the meander of the winds is not yet fully understood and characterized, highlighting the relevance of this work, whose research theme is “Study of the dependence of the wind meander identification parameters with the coupling in the atmospheric nocturnal boundary layer” and has as objective to relate the state of atmospheric coupling with the occurrence of winds meander, using the velocity required for the coupling as the initial criterion for wind meander identification. For this, data from the experiment Fluxes Over Snow-covered Surfaces II (FLOSSII) will be submitted to two methods for the identification of meander characteristic parameters, the first being the adjustment of the autocorrelation of the data to the Autocorrelation Function (ACF) through of the loop parameter (m) and the meander period (T*) and the second the Hilbert-Huang Transform (HHT) using the marginal spectrum for meander period determination (T*). With the characteristic meander parameters, a statistical analysis will be performed using the classical criterion of weak wind (Ū > 1,5 ms-1 ) and the coupling speed (Ūcoup) to find one hour intervals in which there is the possibility of meander occurrence. Comparing the two criteria, the analyses performed show that the Ūcoup criterion found approximately 4 times more intervals, maintaining the same percentage of cases of possible meander, especially for the higher measurement levels. In sites that have high-level measurement towers, the criterion of Ū < 1,5 ms-1 may restrict most cases, while the coupling speed causes the natural separation of flow regimes. Thus allowing all possible cases to be analysed.

Um Sistema de Controle de Atitude (SCA) requer estimativas da atitude e velocidade angular em tempo real para que, em malha fechada, ele possa corrigir o apontamento do satélite conforme desejado. Essas estimativas são produzidas por um Sistema de Determinação de Atitude (SDA), o qual se constitui basicamente de sensores e de métodos de estimação. O desenvolvimento de satélites de baixo custo motiva pesquisas sobre métodos que possibilitam a estimação de atitude e velocidade angular tendo em vista o uso de medidas apenas de sensores de atitude, evitando-se o emprego de girômetros. Sensor solar e magnetômetro são sensores de atitude comumente utilizados por apresentarem baixo consumo de energia, ocuparem pouco espaço, serem leves e baratos. O presente trabalho tem por objeto revisar métodos de estimação baseados no filtro de Kalman estendido (EKF) e propor, com o intento de investigação, métodos semelhantes baseados no filtro de Kalman unscented (UKF). Adicionalmente, propõe-se ao final um SDA autônomo para satélites de baixo custo, estabilizados por rotação ou controlados em 3 eixos, que se movem em órbitas terrestres baixas e embarcam magnetômetro e sensores solares. Os estimadores desse sistema são avaliados com dados simulados. Os resultados indicam que o conjunto de sensores que se pretende utilizar no satélite universitário ITASAT produz estimativas que divergem durante movimentos angulares lentos em períodos de eclipse solar. Dessa forma, o controle de atitude em 3 eixos baseado nas estimativas de atitude e de velocidade angular produzidas pelo SDA proposto deve ser avaliado cautelosamente para que, mesmo em períodos de eclipse, seja capaz de prover segurança térmica cumprindo com a restrição de ortogonalidade entre o eixo de simetria do satélite e a direção do Sol. Os resultados obtidos serão utilizados no SDA do satélite ITASAT em desenvolvimento no ITA sob a égide da Agência Espacial Brasileira.

No presente trabalho, são apresentados os campos de velocidade na esteira próxima de cunhas. Em uma primeira série de experimentos, utiliza-se um único modelo de cunha e verifica-se o efeito da variação do número de Reynolds (Re) entre 0,6x103 e 3,0x103. Na segunda série de experimentos, o número de Reynolds é fixado e o ângulo de separação (semi-ápice) da cunha é variado 15, 30e 45. Na terceira série, para o mesmo Re foram ensaiados dois modelos de cunha com dimensões diferentes da base (semi-ápice de 45) para obter a influência da razão de bloqueio (9,8% e 19,7%). Um aspecto importante deste trabalho foi o desenvolvimento da metodologia experimental para a obtenção de resultados confiáveis, usando um anemômetro laser. Além disto, foi possível realizar medidas em valores baixos de número de Reynolds, em uma faixa onde resultados experimentais não são disponíveis. A freqüência de liberação de vórtices foi determinada experimentalmente (cálculo do número de Strouhal) com o auxilio do LDA. A partir dos campos de velocidade média (u e v) e flutuante (uRMS e vRMS) é possível determinar a posição do núcleo do vórtice médio e a posição onde ocorrem os máximos de uRMS e vRMS. Estas posições, permitem a ampliação da discussão sobre a posição do final da região de formação. Com os campos de velocidade foi determinada a velocidade no ponto de separação e, indiretamente, o coeficiente de pressão na base.

Este trabalho tem como objetivo avaliar e melhorar os métodos de fabricação de superfícies complexas. Para tanto, diferentes estratégias de fresamento são analisadas e aplicadas em um contexto de ferramentaria. As metas de melhoria são: diminuição dos tempos de processo, preservação dos recursos produtivos e melhora da qualidade superficial da peça usinada. São consideradas as operações de desbaste, semi-acabamento e acabamento do aço H13 temperado. A escolha desse material, bem como das ferramentas e da máquina ferramenta apresentadas neste estudo, é baseada nos recursos existentes e utilizados por empresas estabelecidas em território nacional. A peça de estudo foi sugerida por uma ferramentaria renomada e possui características presentes em seus atuais produtos. Características essas, que apresentam-se como pontos críticos no processo de manufatura em virtude de sua complexidade geométrica. Os objetivos estabelecidos foram alcançados. Foram desenvolvidas estratégias que permitiram o aumento da produtividade, ampliação da vida útil de ferramentas e máquinas e diminuição dos índices de rugosidade das superfícies fabricadas. Todos os conceitos foram empregados em chão-de-fábrica onde houve a comprovação dos ganhos obtidos e da aplicabilidade do estudo.

Fluidos de corte são utilizados pela indústria metal-mecânica no processo industrial de usinagem, aplicados sempre sobre a interface ferramenta de corte e material da peça. Os principais tipos de fluidos de corte utilizados nos processos de usinagem são os óleos integrais, constituídos basicamente de óleos graxos e óleos minerais, e as emulsões, que são misturas de água com óleos de base vegetal, mineral ou sintética. Para manter a estabilidade de uma emulsão, são utilizados emulgadores que solubilizam na água e, por diferença de polaridade, homogeneízam as gotículas de óleo na mistura. Desse modo, garante-se o aumento da lubricidade, pela presença de óleo, e a capacidade de refrigeração e limpeza de cavacos da região de corte, pela presença de água. O desafio atual é estabelecer os critérios de avaliação de emulsões considerando estabilidades físicas, químicas e bacteriológicas. Em uma primeira análise, considerando apenas o aspecto tecnológico do processo de usinagem, uma emulsão de melhor desempenho pode ser definida como aquela que provoca uma vida útil mais longa da ferramenta de corte sem a respectiva degradação do fluido. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho de fluidos de corte emulsionáveis no processo de fresamento de ligas de alumínio 7050-T7451 a altas velocidades de corte. Os critérios de avaliação foram subdivididos em rendimentos quanto à usinabilidade e características dos fluidos emulsionáveis. Três fluidos foram submetidos a uma bateria de testes de usinagem e laboratórios. Os resultados de usinabilidade demonstraram a significativa influência que o fluido exerce principalmente na vida de ferramenta e no acabamento de superfície usinada e os resultados laboratoriais revelaram o desafio ainda não solucionado de se obter um fluido com alta resistência à degradação e que ao mesmo tempo propiciem a isenção de névoa, espuma e corrosão.

O presente trabalho aborda o projeto do conjunto de trem de pouso de uma aeronave transônica. Para a execução da tarefa foram criados modelos parametrizados em Catia V5 R18. Os modelos possibilitaram a análise estrutural através do módulo de Análise e Simulação do próprio Catia. Puderam então, serem obtidas as tensões e deslocamentos presentes nos componentes do trem. As peças e conjuntos foram reprojetados e reanalisados, várias vezes, até adquirirem o formato desejado e suportarem as tensões impostas. Apesar do grande esforço computacional, o Catia apresentou resultados bastante satisfatórios e possibilitou a melhora do conceito inicial. Com relação ao trem de pouso, no geral, as peças reprojetadas apresentaram tensões menores que a tensão de escoamento, com exceção das juntas e uma concentração em uma dos componentes, em um determinado caso de carregamento.

O trabalho apresenta uma modificação aplicada a um método de diferenças finitas para resolução de escoamentos em qualquer regime de velocidade. O método original se baseia no algoritmo padrão de fatoração aproximada de Beam e Warming, próprio para resolução de escoamentos compressíveis. Uma escolha apropriada das variáveis dependentes, que no presente trabalho são pressão, componentes cartesianas de velocidade e temperatura, asseguram um bom desempenho do algoritmo para uma larga faixa de números de Mach. É proposto um método de aceleração de convergência para este algoritmo. Este método se baseia no algoritmo diagonal aplicado ao esquema de fatoração aproximada implícito padrão, o qual apresenta reduções significativas no custo computacional, mantendo as mesmas características de estabilidade e precisão. É mostrado que o algoritmo diagonal é também aplicável ao algoritmo para todo regime de velocidade na resolução de escoamentos. Experimentos numéricos mostram uma redução de mais de 50% do tempo de convergência tanto para escoamentos internos como externos. Por fim, são introduzidos termos viscosos no lado direito do algoritmo. Deste modo, a captura de fenômenos que não podem ser descritos apenas pelas equações de Euler torna-se possível. A adição de termos de viscosidade é feita apenas no lado direito, uma vez que se está interessado apenas na solução de problemas de estado estacionário.

Foi desenvolvida uma função de guiagem longitudinal integrando o controle de trajetória e velocidade para um Sistema de Controle Automático de Vôo (AFCS) a ser instalada em aviões do tipo commuter de última geração. A lei de controle básica enfoca as fases finais de aproximação, tais como captura e trilhamento dos sinais do localizador e rampa de planeio para aproximações com piloto automático sob condições meteorológicos adversas. Os sinais de desvio de trajetória de vôo e desvio da velocidade de referência de aproximação são usados na realimentação, gerando comandos para as superfícies de controle e comando de torque para motores. Os resultados da simulação em computador digital da dinâmica da aeronave e das leis de controle são apresentados, para a fase de vôo de aproximação, para demonstrar a eficácia da integração do piloto automático e comando de motor.

A estimação de atitude e velocidade angular para um satélite pode ser realizada tanto por métodos instantâneos, quanto por de estimação recursiva de estado, que quando implementados com precisão restrita na representação das variáveis em ambiente embarcado, podem apresentar comportamentos adversos como consequência de erros de truncamento numérico no processamento embarcado. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um estudo sobre o desempenho de cada um desses métodos de estimação de atitude e velocidade angular aplicados a 2 configurações distintas de satélites estabilizados em 3 eixos. A primeira configuração considera um satélite estabilizado por rotação dual, que utiliza como algoritmo estimador de atitude uma formulação do filtro estendido de Kalman (EKF), que sofre deveras com problemas de instabilidade numérica em ambiente embarcado 32 bits. São consideradas, então, quatro formulações alternativas ao EKF: o filtro com processamento sequencial das medidas (EKFSeq), o filtro com fatoração de Cholesky da matriz de covariância da inovação (EKFChol) e os filtros de raiz quadrada (SRKF) e com fatoração UD da matriz de covariância (UDKF), todas algebricamente equivalentes ao EKF, mas com características melhoradas de susceptibilidade a erros numéricos. A segunda configuração analisada considera um satélite estabilizado por triedro de rodas de reação e emprega somente algoritmos estimadores baseados em abordagens instantâneas: TRIAD, interseção de cones e QUEST para a estimação de atitude combinados com abordagens derivativas para a estimação de velocidade angular. O desempenho dos algoritmos estimadores é analisado para cada configuração de satélite por meio de simulações do tipo hardware-in-the-loop (HIL), sendo os algoritmos implementados em ambiente embarcado com 32 bits, o que permite verificar a susceptibilidade de cada formulação a erros numéricos. Por fim, considera-se também, para cada configuração, uma análise acerca do efeito desses erros de origem numérica no desempenho em malha fechada do sistema.