Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3851_DissertacaoMestradoLucasVagoSantana20161024-94245.pdf: 1878677 bytes, checksum: 611fe85987f0ef68d0e0140f40b5781c (MD5) Previous issue date: 2011-03-18 / Este trabalho apresenta uma estrutura de sensoriamento e comunicação projetada para permitir o controle de um mini-helicóptero em voo autônomo, a partir de um computador em terra. Tal estrutura possibilita a captura e a transmissão dos dados relativos ao estado da aeronave para o computador de controle em terra, assim como transmitir os sinais de controle necessários para comandar a aeronave durante a realização de uma missão. No desenvolvimento do trabalho são apresentados um modelo dinâmico da aeronave e um controlador é proposto para controlar a altitude e o ângulo de guinada do minihelicóptero durante um voo no eixo vertical. Além disso, são abordadas as técnicas de filtragem e fusão sensorial utilizadas para a obtenção da atitude do helicóptero através de uma unidade de medição inercial. Por fim, resultados experimentais são apresentados, validando o controlador, a estrutura sensorial e de comunicação e as considerações feitas durante o desenvolvimento do trabalho.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2000. / Made available in DSpace on 2015-02-04T20:42:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325582.pdf: 56374487 bytes, checksum: 6d01840589f0d3f1d6705f60fa19a323 (MD5) Previous issue date: 2000 / Este trabalho descreve uma metodologia formal que objetiva garantir que aeronaves não­ tripuladas, quando operando de forma autônoma, apresentem um comportamento con­dizente com os objetivos da missão durante toda a duração da missão e, se impedidas de exibir tal comportamento, minimizam as conseqüências desta falha. Na fase de planeja­mento da missão, autômatos híbridos lineares são usados para modelar a aeronave utilizada e os recursos necessários à execução de uma missão (condições internas), o ambiente no qual a missão será realizada (condições externas) e um plano de vôo condizente com os objetivos da missão. O modelo resultante é utilizado para a construção de um plano de vôo contendo uma estratégia primária para a consecução dos objetivos da missão e com­portamentos alternativos para todas as situações passíveis ele serem encontradas durante a realização da missão. Durante a execução da missão, urn controlador de vôo reativo a bordo da aeronave é utilizado para selecionar um comportamento adequado com base no progresso da missão, no ambiente no qual a aeronave está operando e no estado interno da mesma.<br> / Abstract : This work describes a formal methodology for mission planning and control for unmanned aerial vehides. Aircraft executing fiight plans developed with our rnethodology are guar­anted to comply with thc mission objectives at all times. If, for any rcason, the flight plan fails, it will fail in a controlled way. During rnission planning, we use linear hybrid automata to modcl thc choscn aircra.ft, thc rcsourccs nccclccl to pcrform a mission anel thc environrnent in which the aircraft will operate. We use the terrns "internal conditions" for the first two anel "external conditions" for the last one. We also model the flight plan itself with hybrid automata. The resulting model is used to construct complete fiight plans. A complete flight plan contains a primary fiight plan, aimed at achieving the mission objec­tives, anel a set of altemative fiight plans for all the possible situations that the aircraft couid encounter during the execution of the rnission. During rnission execution, a reactive, on-board flight controller is used to seiect the most appropriate behavior based on mission progress, external events frorn the enviromnent where the aircraft is operat.ing and the aircraft's internai status.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-30T03:20:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349588.pdf: 4625385 bytes, checksum: dc1dca352ea0ffce13b4320754881721 (MD5) Previous issue date: 2017 / A análise e desenvolvimento de perfis aerodinâmicos para operação em baixas velocidades têm ganhado importância recentemente devido à crescente utilização de VANTs (Veículos Aéreos Não Tripulados) e turbinas eólicas. Nessas aplicações, o número de Reynolds característico para o escoamento sobre a asa pode ser inferior a 3·105 e o escoamento pode sofrer separação na região laminar da camada limite, formando o que se conhece por bolhas de separação laminar. O principal objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento das bolhas de separação laminar em um perfil aerodinâmico de alta sustentação por meio de simulações numéricas suportadas por medições em túnel de vento. Inicialmente, apresenta-se uma comparação entre os resultados previstos por quatro modelos de turbulência, sendo dois para escoamentos totalmente turbulentos (Spalart-Allmaras e SST k-?), e dois para escoamentos de transição (?-Re? e k-kL-?), usando o software FLUENT. Os modelos foram aplicados a um perfil Eppler 387, que foi escolhido por apresentar dados experimentais disponíveis e medidos em diferentes laboratórios, e a um perfil Selig 1223, por ser um perfil de alta sustentação e utilizado em aeronaves de baixa velocidade. Os resultados indicaram que, embora seja possível prever a evolução do coeficiente de sustentação para baixos ângulos de ataque usando qualquer um dos modelos, apenas os modelos de transição foram capazes de prever o surgimento da bolha de separação laminar, resultando em grandes diferenças no coeficiente de sustentação próximo ao ângulo de estol. Essas diferenças se tornaram particularmente relevantes para o perfil Selig 1223, que apresentou um ganho na sustentação máxima de 20 % movendo do Reynolds de 1·105 para 2·105. Em relação ao coeficiente de arrasto, os modelos de transição apresentaram uma diferença média de 10 % em relação às referências, enquanto que nos outros, essa diferença chegou a 40 % em alguns ângulos. Na sequência do trabalho, fabricou-se um perfil Selig 1223 instrumentado com tomadas de pressão em sua superfície, para medição do coeficiente de pressão ao longo de sua corda. Para visualizar o local da bolha de separação laminar, foi utilizado um óleo pigmentado. Os resultados mostraram boa concordância na previsão do coeficiente de pressão utilizando os modelos de transição e a observação com filme de óleo comprovou a posição e extensão da bolha de separação. Concluiu-se que a separação do escoamento na camada limite laminar foi a principal causa de estol no número de Reynolds de 1·105. Finalmente, estudou-se a possibilidade de eliminação da separação em regime laminar através da adição de um tubo de carbono à frente do bordo de ataque. Experimentalmente, verificou-se que, com a aplicação dessa técnica, o ângulo de estol em número de Reynolds de 1·105 aumentou de 10° para 20°. A técnica da visualização com óleo mostrou que a bolha é eliminada com o emprego do gerador de turbulência. Os modelos de transição forneceram boa comparação com as medições, sendo recomendado o seu uso nessas aplicações. / Abstract : The development and analysis of airfoils for low-speed operations have recently become important because of their vast use in UAVs (Unmanned Aerial Vehicle) and wind turbines. In these applications, the characteristic Reynolds number for the flow over the wing may be as low as 3·105 and separation may occur in the laminar region of the boundary layer, forming the so-called laminar separation bubbles (LSB). The main objective of this work is to evaluate the behavior of the LSBs in a high lifting airfoil by means of numerical simulations supported by measurements in wind tunnel. Primarily, a comparison of four turbulence models is given: two for fully-turbulent flows (Spalart-Allmaras e SST k-?), and two for transitional flows (?-Re? e k-kL-?), using FLUENT software. The models were initially used in an Eppler 387 airfoil, which was chosen due to the availability of experimental data obtained in different laboratories, and then in a Selig 1223, because it is a high lifting airfoil and used in low-speed aircrafts. Results indicated that, although it is possible to predict the development of the lift coefficient for low angles of attack using anyone of the models, only the transition-sensitive models were capable of predicting the LSBs, which resulted in large differences of the lift coefficient close to the region of stall. These differences became relevant for the S1223 airfoil, which presented a maximum lift coefficient difference of 20 % when comparing the Reynolds number cases of 1·105 and 2·105. Regarding drag coefficient in comparison to the references, transition-sensitive models showed an average difference of 10 %. Fully-turbulent models achieved maximum difference of 40 %. Following the work, a Selig 1223 wing was manufactured with pressure tapping holes on the surface to measure the pressure coefficient over it chord. In order to visualize the location of the laminar separation bubble, a pigmented oil was used. Results reported good agreement in predicting the pressure coefficient using the transition-sensitive models and the observations with oil film proved the position and extension of the LSBs. It was concluded that the separation in the laminar boundary layer was the main cause of stall in the Reynolds number of 1·105. Finally, it was considered the possibility of suppressing the laminar separation by installing a carbon fiber tube in front of the leading edge. Experimentally, it was verified that this technique provided an increase in the angle of stall from 10° to 20° at a Reynold number of 1·105. The oil visualization technique showed that the bubble is suppressed with the use of the turbulence generator. Altogether, transition-sensitive models provided results in better agreement with the experimental data. Their use is recommended in these applications.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-17T03:23:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348502.pdf: 5350635 bytes, checksum: fb05177813d42ef5ccadb6bda5c71fc7 (MD5) Previous issue date: 2017 / Abstract : This work presents the design, implementation, and testing of a Brain-Computer Interface (BCI) system based on µ-waves to control the navigation of a drone. BCI systems perform the translation of brain signals into commands to communicate with external applications. The µ rhythm is a type of brain signal response to motor activity which can be easily measured by electroencephalography (EEG). For this reason, µ-waves based BCI systems have been extensively explored in the literature as a way of enabling patients with compromised neuromotor functions to interact with the outside world. To implement the signal processing and application interface routines, a software platform was built based on well-established filter and classification techniques, such as the Common Spatial Patterns (CSP) and the Linear Discriminant Analysis (LDA). For interfacing with the drone, an algorithm for translating the classifier outputs into drone commands was proposed. In addition, the acquisition of brain waves was performed by a low-cost and open-hardware EEG amplifier called OpenBCI. The validation of the designed system was performed using public and an acquired motor imagery EEG datasets, which were supplied to the platform to simulate the real-time performance of the system. The tests, conducted in a drone simulator, demonstrated the correct operation of the proposed methodology and the designed system.<br> / Este trabalho apresenta o projeto, implementação e teste de um sistema de Interface Cérebro Máquina (BCI) baseado em ondas µ para o controle da navegação de um drone comercial. Sistemas BCI realizam a tradução dos sinais cerebrais em comandos que podem ser usados para ativação e controle de aplicações externas. O ritmo µ é um tipo de resposta cerebral que é modulado através da atividade motora e pode ser facilmente medido através de eletroencefalografia (EEG). Por este motivo, sistemas BCI baseados em ondas µ tem sido extensivamente explorados na literatura como uma forma de permitir que pacientes com sistema neuromotor comprometido interajam com o ambiente externo. Neste trabalho, uma plataforma de software foi desenvolvida para implementar as rotinas de processamento de sinal e de interface com a aplicação. Ténicas bem estabelecidas como o filtro espacial CSP e o classificador LDA foram utilizadas para realizar a de-tecção dos padrões cerebrais. Além disso, é proposta uma metodologia para traduzir o sinal de saída do classificador em comandos que podem ser diretamente enviados para o drone. Para aquisição dos sinais de EEG, um amplificador de baixo custo e open-source chamado Open-BCI foi utilizado. A implementação do sistema foi validada através de um conjunto de dados público, que foram utilizados na plataforma como forma de simular o comportamento em tempo-real do sistema. Os testes de aplicação foram conduzidos em um simulador do drone, o que demonstrou o correto funcionamento da metodologia proposta e do sistema desenvolvido.

Neste trabalho, cujo objetivo foi fornecer subsídios que permitam estabelecer um sistema de dosimetria para as tripulações de aeronaves que operam no território nacional, foi desenvolvida uma técnica para realizar medições do equivalente de dose ambiente em aeronaves. Foi testado um detector ativo, para uso embarcado em aeronaves, avaliando-se sua adequação a este tipo específico de medição, assim como sua suscetibilidade às interferências magnética e eletromagnética. O equipamento foi calibrado em campos metrologicamente rastreados e foi verificado em um campo especial do laboratório europeu CERN, que reproduz com grande proximidade o espectro de partículas existentes em altitudes de voo de aeronaves, sendo a seguir testado em diversos ensaios em voo, em uma aeronave da Força Aérea Brasileira. Os resultados foram avaliados e comparados com aqueles obtidos por diversos programas computacionais de estimativa de dose oriunda de radiação cósmica, com respeito à sua adequação para uso na região da América do Sul e foi selecionado o programa CARI-6 para avaliar as doses efetivas médias estimadas a que estão sujeitas as tripulações que operam nesta região. Foi efetuada uma avaliação estatística da distribuição de doses efetivas das tripulações dos voos que operam na região da América do Sul e Caribe e concluiu-se que grande parte destas tripulações estão sujeitas a doses efetivas anuais que ultrapassam o limite estabelecido para membros do público. Adicionalmente, foi proposto um dosímetro passivo preliminar, baseado em detectores termoluminescentes, e foram ainda estabelecidas colaborações internacionais com grupos de pesquisa do Reino Unido e da Itália, para a realização de medições conjuntas do equivalente de dose ambiente em aeronaves. / The objective of this work is the establishment of a dosimetric system for the aircrew in the domestic territory. A technique to perform measurements of ambient dose equivalent in aircrafts was developed. An active detector was evaluated for onboard aircraft use, testing its adequacy to this specific type of measurement as well as its susceptibility to the magnetic and electromagnetic interferences. The equipment was calibrated in standard radiation beams and in a special field of the European Laboratory CERN, that reproduces with great proximity the real spectrum in aircraft flight altitudes; it was also tested in several flights, in an Brazilian Air Force\'s aircraft. The results were evaluated and compared with those obtained from several computational programs for cosmic radiation estimatives, with respect to its adequacy for use in the South American region. The program CARI-6 was selected to evaluate the estimated averaged effective doses for the aircrew who operate in this region. A statistical distribution of aircrew effective doses in South America and Caribe was made, and the results show that a great part of this aircrew members are subjected to annual effective doses that exceed the dose limits for the members of the public. Additionally, a preliminary passive dosemeter, based in thermoluminescent detectors, was proposed; international collaborations with United Kingdom and Italy were established for joint measurements of the ambient equivalent doses in aircrafts.

O presente trabalho realiza um estudo de forma a contribuir para a elaboração de regulamentos brasileiros sobre aeronaves não tripuladas. Para tanto, estudou-se a maneira como transcorreu o desenvolvimento das aeronaves não tripuladas ate os dias de hoje e as aplicações civis destas aeronaves nos cenários nacional e internacional, buscou-se fazer um apanhado dos mais notórios regulamentos já publicados por outros países visando a regulação destes veículos, e em complemento a isto, na tentativa de identificar aquilo que poderia ser aplicável as aeronaves não tripuladas, foi feita uma investigação do modo como é realizada a regulação das aeronaves tripuladas e o contexto regulamentar brasileiro existente. Diante dos estudos realizados, é apresentada uma forma para abordar o problema da falta de regulamentação nacional, concluindo com uma proposta de regulamento brasileiro sobre aeronaves não tripuladas.

Este trabalho apresenta uma proposta, em alto nível, de regulação para o sistema elétrico de VANTs civis de pequeno porte, até 150kg e, utilizando-se desta regulação, apresenta uma breve proposta de testes em RIG do sistema elétrico dos VANTs civis de pequeno porte. O desenvolvimento deste trabalho apresenta a regulação para o sistema elétrico VANT baseada em regulações já existentes para aeronaves tripuladas e não tripuladas. Como base para a elaboração desta regulação para sistema elétrico, são utilizadas regulações de diversos países e autoridades, também apresentadas resumidamente neste trabalho. A partir da regulação proposta, são especificados testes iniciais em RIG para alguns equipamentos parte do sistema elétrico de VANTs, levando em conta aspectos de segurança e confiabilidade, objetivando a redução do risco de ocorrência de problemas durante o voo do VANT.

Neste trabalho são abordados os conceitos do controlador de inversão dinâmica, desde sua fundamentação teórica, até o desenvolvimento de um projeto utilizando seus princípios, aplicado à aeronave comercial A300. Foram realizadas simulações computacionais para analisar a qualidade dos controladores obtidos, assim como o comportamento da aeronave em diversas condições de voo, incluindo em atmosfera adversa e sob condição de falha. Por fim, foi realizada a análise dos resultados obtidos e feita uma conclusão sobre as características do controlador de inversão dinâmica.

Esta tese trata do projeto de sistemas VANT (Veículo Aéreo Não-tripulado), categorizados como mini-VANT e com algumas funcionalidades inspiradas em sistemas biológicos, exemplificando e aplicando conceitos desenvolvidos num sistema específico denominado de Bio-VANT como o emprego de funcionalidades bio-inspiradas, inéditos para esse segmento. O sistema desenvolvido permite ao operador voar e controlar remotamente uma aeronave através de uma estação de solo. A aeronave é um VANT de pequeno porte. Nela estão embarcados sistemas de telemetria por RF, sensores de posicionamento espacial e de estabilização a fim de garantir a navegação, estabilização e controle da aeronave de forma manual ou automática. A estação de solo é composta por um computador equipado com interfaces que possibilitam a aquisição em tempo real de imagens e dados de telemetria provenientes da aeronave. Softwares contidos na estação de solo possibilitam a criação de missões específicas, direcionamento automático da antena, lançamento automático, controles de voo, interface com outros softwares, além de um completo sistema de navegação via waypoints, com uma interface visual e sonora, contendo instruções de navegação de fácil compreensão, como os sistemas aviônicos de última geração. Através de um capacete específico (HMD), com visores de LCD, alto-falantes e giroscópio, as informações de voo, provenientes da estação de solo, são representadas de forma visual e sonora. Com isso, é possível a total integração entre piloto e aeronave, criando assim um cockpit virtual para a pilotagem remota do VANT. Adicionalmente aos sistemas de navegação e controle do VANT, para algumas funcionalidades, como, por exemplo, a estabilização e determinação da atitude da aeronave, é utilizado um mecanismo de estabilização bio-inspirado, assim como, um sistema de pouso baseado na habilidade sensorial de ecolocalização dos morcegos e um terceiro sistema, denominado de sistema de navegação bio-inspirada para estimar a proa da aeronave, através de uma bússola solar. Como principais conclusões, por meio dos estudos realizados, observa-se ser possível o emprego de normas aeronáuticas tanto para o desenvolvimento de software como hardware, a utilização de equipamentos COTS, de fácil aquisição e de baixo custo para o desenvolvimento do sistema VANT, o desenvolvimento e a utilização de um modelo de sistemas de navegação e controle bio-inspirados. Com o desenvolvimento de um sistema VANT modular e portátil com os conceitos introduzidos nesta tese, tornou-se possível a sua utilização para aplicações civis e militares, desenvolvendo assim, uma tecnologia original.

O mercado pós-venda para o setor de aviação apresenta grande potencial em função do alto ciclo de vida da aeronave. O processo consumidor da maior parte dos recursos é o processo de manutenção de aeronaves, pois demanda disponibilidade de materiais para o atendimento ao cliente, somado à mão-de-obra das oficinas de reparo e o custo do reparo e compra desses materiais. À medida que o mercado consumidor é consolidado, a entrada de novos players tornou a competição acentuada. Fabricante de aeronaves e fornecedores, sempre com relacionamento de parcerias, encontraram-se competindo em um mercado comum e, com isso viu-se a importância de ter indicadores que possibilitassem a mensuração e o controle dos processos pós-venda a fim de fomentar a sua compreensão e sua melhoria contínua. Este trabalho tem como foco principal a construção de um modelo para identificação e controle dos custos operacionais diretos do processo de manutenção de aeronaves. O modelo foi aplicado no processo pós-venda de uma fabricante de aeronaves. Com isso, o ambiente operacional, seu processo e atividades foram analisados. Ainda, a fim de apoiar a gestão do processo utilizou-se o método de Custeio Baseado em Atividades (ABC), seguido pela identificação dos direcionadores primários e secundários que influenciam no custo operacional direto de manutenção. Após a aplicação do método, foi realizada uma análise de sensibilidade para apoiar melhorias no processo de manutenção de aeronaves Dessa forma, a construção do modelo e a posterior análise de sensibilidade explicitaram os principais elementos que afetam o custo operacional direto de manutenção, a fim de direcionar ações de melhoria no processo e com isso, construir uma cultura de controle de custos. Observou-se que a parcela de maior peso é referente aos custos do processo de reparo e substituição de componentes. Além disso, viu-se que a parcela que se refere somente aos custos de reparo (C1) influencia de forma menos acentuada o custo operacional direto de manutenção quando comparada a influência do valor de confiabilidade do componente (MTBUR - Mean Time Between Unscheduled Removal). No entanto, ao comparar fornecedores de uma mesma tecnologia, conclui-se que o valor de MTBUR não é o principal direcionador que deve ser considerado. A aplicação e validação do modelo permitiu enxergar novas perspectivas do processo e com isso, direcionar e apoiar ações para sua melhoria de forma a alcançar mais clientes. / Aftermarket for the aviation sector has greater potential due to the high life cycle of the aircraft. The process that drives the most part of the resources is aircraft maintenance, because it demands materials availability for customer service, in addition to the repair workforce and the cost of repairing and purchasing these materials. As the consumer market is consolidated, the entry of new players has made competition more accentuated. An aircraft manufacturerand its suppliers, always with a partnership relationship, suddenly found themselves competing in a common market and, therefore, the importance of having indicators that enable the measurement and control of aftermarket processes, especially those related to aircraft maintenance, raises in order to better understand and support its continuous improvement. The main focus of this research is to elaborate a model in order to identify and control the direct operational costs of the aircraft maintenance process. This model was applied in the aftermarket process of an aircraft OEM and brought the analysis of the operating environment, its process and activities. Also, in order to support process management, the Activity- Based Costing (ABC) costing method was used, followed by the identification of the primary and secondary drivers that influence the direct operating cost of maintenance. After that, a sensitivity analysis was performed to support improvements in the aircraft maintenance process Therefore, the model followed by the sensitivity analysis identified the main elements that affect the direct operational cost of maintenance, driving improvement actions and building a control culture. It has been observed that the main cost driver refers to the repair process costs and its components replacement. In addition, it has been found that the repair costs (C1) has a less significant influence on the direct operating cost of maintenance when compared to the influence of the component reliability (MTBUR - Mean Time Between Unscheduled Removal) value. However, when comparing suppliers of the same technology, it is concluded that the MTBUR value is not the main driver that should be considered. Validating and applying the model brought new process perspectives supporting continuous improvement action for achieving more customers.