Os servoatuadores pneumáticos são relativamente baratos, leves, não poluentes e de fácil montagem e operação. Eles também apresentam uma relação força/peso que os torna bastante atraentes para aplicações em robótica. Entretanto, as grandes não-linearidades presentes nos sistemas pneumáticos e a dificuldade de obter modelos acurados têm impossibilitado a sua aplicação prática em problemas de controle preciso de posição. As deficiências dos controladores tradicionais quando ap licados a um servoatuador pneumático foram examinadas. Elas consistem principalmente na dificuldade do ajuste dos ganhos, na falta de robustez a variações da carga e em uma grande sensibilidade aos efeitos do atrito. O principal objetivo desta tese é verificar a possibil idade de superar estas dificuldades através do projeto adequado de algoritmos não-lineares de controle.Para tanto, desenvolveu-se inicialmente um modelo não-linear para um servoatuador pneumático com atrito. Neste modelo, as relações não-lineares da vazão mássica na servoválvula com as pressões e com a tensão de controle são modeladas através de um equacionamento empírico baseado na fó rmula de passagem de fluidos cornpressíveis em orifícios. O atrito foi equacionado com base em um modelo recente (denominado Lugre), cuja estrutura, além de levar em conta os principais comportamentos macroscópicos não lineares do atrito, é adequada para uso em esquemas robustos de observação e compensação em tempo real. Com base na modelagem desenvolvida, e a partir de uma di scussão das dificuldades de controle dos sistemas pneumáticos de posicionamento, propõe-se uma estratégia de controle em cascata com compensação do atrito para superar diversas dificuldades dinâmicas estruturais destes sistemas de posicionamento. Esta estratégia em cascata, sem a compensação do atrito, foi aplicada com êxito por outros pesquisadores em robôs elétricos e no controle de atuadores hidráulicos. Tal estratégia consiste em dividir o sistema completo em dois subsistemas - um subsistema mecânico e um pneumático. São apresentadas as propriedades de estabilidade decorrentes dessa estratégia e a sua comprovação através de simulações e de resultados experimentais. / Pneumatic actuators are relatively simple to operate, cheap, clean, lightweight, and easy assembling devices. They also present a force/weight ratio that makes them quite attractive for applications in robotics. However, in precise position contrai systems applications, the nonlinearities of the pneumatic systems and the difficulties of obtaining precise pneumatic models have been hindering the practical use of these systems. lt has been verified that the standard controllers deficiencies, when applied to a servopneumatic drive, consist of gains tuning difficulties, robustness lack under payload variations and great sensibility to the friction effects. The main objective of this thesis is to verify whether it is possible to overcome these difficulties through feedback contrai with the appropriate synthesis o f nonlinear contrai algorithms. In arder to accomplish this task, we initially developed a nonlinear accurate model of a pneumatic servo drive with friction. To deal with the nonlinear airflow relationship between the pneumatic valve's driving voltage and the upstream/downstream pressures, an empírical model based on the flow nozzle formula is developed. A suitable model structure for friction (the so called Lugre model) is used as basis for the friction forces identification. This friction model takes into account the major known macroscopic friction nonlinear behavior, and its structure is suitable to be used in model based robust on-line friction observation and compensation schemes. Using the appropriate system model and the available knowledge on pneumatic servodrives contrai problems, we propose a cascade contrai strategy to overcome the severa! structural dynamics problems of the pneumatic system, including the friction effects. Other researchers have successfully used this cascade strategy, without friction compensation, in electrical robots and in hydraulic actuators contrai. Such strategy consists in dividing the whole model into two subsystems - a mechanical subsystem and a pneumatic one. We present the cascade control stability properties with friction compensation and its confirmation through simulation and experimental results.

Um sistema tempo-real caracteriza-se por possuir requisitos temporais para execução de suas atividades, e de acordo com a sua tolerância ao atendimento destes requisitos é classificado em hard-real-time ou soft-real-time. O presente trabalho se propõe a apresentar uma arquitetura de hardware e software para suporte a sistemas tempo-real embarcados de baixo custo com objetivo de aplicação em pesquisas no meio acadêmico e que possa ser usado até em ambientes hard-real-time. A motivação para este trabalho está na necessidade de incorporação de garantias temporais (determinismo) em sistemas operacionais, características estas tão necessárias para sistemas tempo-real, e que são problemáticas de serem mantidas em sistemas dinâmicos que usam arquiteturas de hardware e software convencionais. Apoiado em estudos já realizados neste sentido, esta proposta pretende suprir o suporte em hardware, usando para tal microcontroladores de 32bits com alta capacidade de processamento e um ambiente de software confiável, já conhecido, com porte para sistemas embarcados e com código fonte aberto: o uClinux, porém com modificações para a sua adaptação no hardware proposto e para enfatizar as suas características tempo-real. / Real-time systems are characterized by the fact that not only logical but also timing correctness properties have to be satisfied. Typically, a real-time system is divided into two categories: hard-real-time, if missing a deadline may lead to catastrophic consequences, and soft-real-time, if a late completion gracefully degrades the performance without causing damage. This work presents a low cost embedded hardware and software architecture to support real-time systems. While mainly intended for research purposes, the proposed architecture should provide support to the development of hard-real-time systems. The proposed architecture addresses a common problem in conventional architectures: the maintenance of a deterministic temporal behavior, essential in real-time systems, and damaged by an overload caused by operating systems activities. The proposed architecture make use of a 32bits high performance microcontroller, a reliable, popular and open source code operating system to embedded applications uClinux, and enhance these with extensions to better cope with real-time systems development.

O crescente aumento pela exigência de funcionalidades na implementação dos atuais sistemas de automação predial, vem provocando um aumento da complexidade de projeto e de gerenciamento desses sistemas. O grande desafio que se apresenta atualmente é como, a partir de dispositivos isolados e subsistemas, conseguir sistemas totalmente integrados, os quais permitam economia no investimento inicial, na operação e na manutenção dos sistemas de automação, garantindo um aumento no desempenho geral da edificação Acredita-se que uma etapa importante para avaliar a real necessidade da integração seja projetar o sistema de automação sem foco em uma tecnologia específica, o que não ocorre atualmente, uma vez que, pela carência de ferramentas de apoio ao projeto, as etapas de especificação e projeto geralmente já estão focadas em uma tecnologia disponível para implementação. Este trabalho busca preencher a lacuna deixada pela carência dessas ferramentas, tendo por finalidade a especificação de um framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial que permita modelar estes sistemas de forma independente da tecnologia que ele irá utilizar, possibilitando o mapeamento posterior para a mais adequada ou disponível. Serviram como base para o framework proposto a análise de vários padrões abertos disponíveis para implementação de sistemas de automação predial e a especificação ISO/IEC10746, o modelo de referência para processamento distribuído aberto, usado como suporte a metodologia de projeto proposta. O trabalho também discute o mapeamento dos conceitos definidos para uma arquitetura alvo, apresentado um estudo de caso para validação da metodologia proposta.

Aplicações recentes no setor de automação industrial utilizam barramentos de campo para prover comunicação entre dispositivos. Estas aplicações normalmente exigem que os barramentos apresentem suporte tempo real. A garantia do adequado atendimento a requisitos temporais restritos é de fundamental importância para o correto funcionamento do sistema. Este documento apresenta um sistema de validação temporal para aplicações desenvolvidas utilizando tecnologias de barramentos de campo. O sistema desenvolvido, chamado BR-Tool, permite monitoração em tempo de execução de uma rede de barramento de campo, confrontando os dados obtidos com requisitos temporais previamente definidos pelo operador. O sistema BR-Tool é composto por dois elementos: um sub-sistema de aquisição de mensagens (placa de aquisição) e um sub-sistema de validação (ferramenta computacional). A placa de aquisição foi especialmente projetada para operar com diferentes interfaces de barramentos de campo, realizando as tarefas de captura de eventos, marcação temporal e salvamento de um histórico de eventos. A ferramenta de validação, que roda no computador, realiza as tarefas de filtragem de eventos, especificação de requisitos e validação temporal, permitindo diversos modos de visualização dos resultados. A comunicação entre a placa de aquisição e a ferramenta de validação é implementada por uma interface PCI, permitindo operar com velocidades de até 12Mbps.

Um sistema tempo-real caracteriza-se por possuir requisitos temporais para execução de suas atividades, e de acordo com a sua tolerância ao atendimento destes requisitos é classificado em hard-real-time ou soft-real-time. O presente trabalho se propõe a apresentar uma arquitetura de hardware e software para suporte a sistemas tempo-real embarcados de baixo custo com objetivo de aplicação em pesquisas no meio acadêmico e que possa ser usado até em ambientes hard-real-time. A motivação para este trabalho está na necessidade de incorporação de garantias temporais (determinismo) em sistemas operacionais, características estas tão necessárias para sistemas tempo-real, e que são problemáticas de serem mantidas em sistemas dinâmicos que usam arquiteturas de hardware e software convencionais. Apoiado em estudos já realizados neste sentido, esta proposta pretende suprir o suporte em hardware, usando para tal microcontroladores de 32bits com alta capacidade de processamento e um ambiente de software confiável, já conhecido, com porte para sistemas embarcados e com código fonte aberto: o uClinux, porém com modificações para a sua adaptação no hardware proposto e para enfatizar as suas características tempo-real. / Real-time systems are characterized by the fact that not only logical but also timing correctness properties have to be satisfied. Typically, a real-time system is divided into two categories: hard-real-time, if missing a deadline may lead to catastrophic consequences, and soft-real-time, if a late completion gracefully degrades the performance without causing damage. This work presents a low cost embedded hardware and software architecture to support real-time systems. While mainly intended for research purposes, the proposed architecture should provide support to the development of hard-real-time systems. The proposed architecture addresses a common problem in conventional architectures: the maintenance of a deterministic temporal behavior, essential in real-time systems, and damaged by an overload caused by operating systems activities. The proposed architecture make use of a 32bits high performance microcontroller, a reliable, popular and open source code operating system to embedded applications uClinux, and enhance these with extensions to better cope with real-time systems development.

Os controladores programáveis tornaram-se fator decisivo para o controle de processos em ambientes industriais. Permitir o gerenciamento desses, eleva-os ao mesmo grupo de outros equipamentos da rede. Gerenciar esses dispositivos e o processo controlado tende a facilitar a identificação de falhas, as intervenções no processo e demais vantagens trazidas por um bom esquema de gerência. Uma maneira de realizar esse gerenciamento é por meio de programas conhecidos como supervisórios. Além das aplicações de supervisão, uma nova classe de ferramentas, que também possibilita o gerenciamento tanto do controlador quanto do processo a esse submetido, vem sendo disponibilizada. A presença de protocolos de gerenciamento, tal qual o SNMP, já é uma realidade em alguns dos modelos de equipamentos oferecidos por vários fabricantes, promovendo uma integração com plataformas de gerência já existentes no mercado. A proposta deste trabalho inclui a elaboração de um modelo de gerenciamento usando XML, atualmente em ampla ascensão e aceitação. Está, também, previsto a construção de um protótipo capaz de realizar as funções de um agente. A criação de um modelo de gerenciamento baseado em tecnologias e especificações abertas, tais como XML e Web, possibilita desde a utilização de um navegador, até o desenvolvimento de novas ferramentas para a requisição/aquisição de dados em controladores.

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-13T21:52:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Appezato_Leonardo_M.pdf: 6423785 bytes, checksum: 58b109763b6dcede88a36e97de97927e (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Esta dissertação apresenta o projeto de uma interface de rede local, desenvolvida no Instituto de Automação do Centro Tecnológico para Informática. Este projeto tem uma proposta de implementação de hardware e software objetivando sua utilização em aplicações industriais. O projeto constitue-se em uma placa inteligente onde se localizam as duas camadas inferiores do Modelo de Referência OSI da ISO, implementadas de uma forma similar à especificação Mini-MAP. A subcamada MAC é do tipo "token-bus" com taxa de transmissão de 1Mbit/seg e permitindo até 254 estações no mesmo segmento de rede. O "chip"controlador da rede local utilizado não é aderente ao padrão IEEE 802.4. A subcamada LLC opera em Classe 3 segundo o padrão IEEE 802.2, suportando prioridade no processamento das mensagens. Os programas existentes na interface de rede local operam utilizando-se dos serviços de um núcleo multi-tarefas. Tanto os progTamas como o núcleo muIti-tarefas são escritos na linguagem de programação C. A interface de rede local possui duas versões: uma para ser utilizada em barramentos do tipo IBM PC/XT e outra para o barramento ECB / Abstract: This dissertation presents the project of a Local Area Network (LAN) Interface developed at the Instituto de Automação of the Centro Tecnológlco para Informática. This project has a implementation proposal of hardware and software for industrial application needs. The projecl constitutes of a inteHigent board where the two lower layers of the OSI Reference Model reside, which are implemented similar to the Mini-MAP specification. The MAC sublayer is a "token-bus" type with a transmission rate of IMbit/s, allowing up to 254 nodes in the same LAN segment. The LAN controIler chíp used is nOl compatible to the IEEE 802.4 Standard. The LLC sublayer operates in Class 3 ofthe IEEE 802.2 Standard, supporting priority in the processíng of messages. The programs running in the LAN Interface use the services of a multi-task kernel. This programs and the kernel are written using the C programming language. The LAN Interface has two versions: one for the IBM PC/XT bus and other for the ECB bus / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: João Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T12:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bittar_RitadeCassiadaSilveiraMarconcini_M.pdf: 1494065 bytes, checksum: b22602fe56b56d0cb23b43c70f48c043 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Dada a alta competitividade existente nos meios de fabricação, a automação é uma necessidade. Neste trabalho será feita uma descrição do problema de automação, a partir do caderno de especificações e fabricação de um produto.Traduzindo o problema de automação em GRAFCET (Diagrama de Comando-Etapa-Transição). O GRAFCET é um diagrama funcional, cujo objetivo principal é descrever graficamente os diferentes comportamentos de um automatismo seqüencial, isto é possível a partir das descrições das saídas como funções das entradas presentes e passadas, das diferentes etapas que constituem um processo automatizado. Aplicamos a teoria do GRAFCET, para desenvolver no laboratório de Automação e Robótica, exemplos de aplicação industrial, utilizando um micro computador PC AT, uma placa de interface E/S e um robô MANUTEC r3 / Abstract: Today, the automation is necessary, because of the high competitivity in industries. In this work we have been translating the automation industrial especification problem to GRAFCET (Graph-Commande-Stage-Transition). The principal purpose of the GRAFCET is describe graphically, the differents behaviors of the sequencial automation system. It's possible from the output descriptions, as inputs functions presents and pasts, the differents stages of the automated system / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Edmundo Roberto Mauro Madeira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2018-07-19T20:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carrilho_JoseAparecido_M.pdf: 2666919 bytes, checksum: 3c2bf7c70fe83a67980755bcacd7f9ff (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: o gerenciamento de protocolos de aplicação é uma área de pesquisa muito recente e um tipo de serviço ainda não disponível aos usuários, mesmo sendo muito importante para a coleta de informações mais precisas sobre a origem do tráfego nas redes. O objetivo deste trabalho é definir um modelo para o gerenciamento de um protocolo de aplicação e implementá-lo. O protocolo escolhido inicialmente foi o FTP, embora o modelo definido possa ser adaptado para o gerenciamento de outros protocolos de aplicação. O modelo proposto subdivide o gerenciamento dos protocolos de aplicação em domí­nios, compostos por uma série de agentes e subagentes, todos sob a coordenação de um ou mais gerentes. As informações do protocolo FTP são armazenadas em uma base de dados de gerenciamento, no grupo ftp e são mantidas por um subagente FTP. Um conjunto de serviços de gerenciamento para o protocolo FTP também foi definido. O gerenciamento do protocolo FTP foi implementado no ambiente ISODE, mas o acesso às informações gerenciadas pode ser obtido a partir de outros sistemas de geren­ciamento de rede, como, por exemplo, o A/X Net View/6000 e o SunNet. / Abstract: The application protocol management is a research area very recent, and a service that is not available yet. The goal of this work is to define a model for an application protocol management and to implement it. The application protocol selected to manage was the FTP, but this mode can be easily modified to manage other application protocols. The proposed model divides the network management in domains, where a domains is composed of several agents and subagents controled by one 01' more managers. The FTP management requires some management information stored in the ftp object group and maintained by the FTP subagent. Some FTP management services were also defined. The FTP management was implemented using the ISO DE, and can be accessed by other available network management systems, like AIX NetView/6000 and SunNet Mana­gero. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

Este trabalho descreve a utilização da Rede de Petri como ferramenta de análise e desenvolvimento da automação de uma Micro-usina de cogeração piloto de 130 kW. O projeto foi implantado no centro laboratorial de qualidade de energia da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. O objetivo principal desta Micro-usina é estudar as principais variáveis inerentes à qualidade de energia e funcionalidades destes tipos de sistemas automatizados. A utilização da Rede de Petri (RP) permitiu prever a alcançabilidade, vivacidade, segurança e reversibilidade do programa aplicativo desenvolvido e implantado em um controlador programável (CLP) de última geração. Através de uma rede de comunicação de protocolo aberto foi possível a troca de informações entre o CLP e os módulos de controle.dos geradores (G1 e G2). Entradas e saídas digitais foram utilizadas para monitorar e comandar as chaves de transferência automática (Close e Open Transition) e também os disjuntores motorizados. As operações realizadas são sinalizadas no painel local de controle e transferência (PCT) assim como, via rede Ethernet, na interface remota de supervisão e controle (SCADA).No estudo de caso da Micro-usina de cogeração foram identificadas um total de 24 posições (Position) distintas, considerando as quatro fontes de geração atuais e os dois centros de consumo de energia. Através de uma IHM local ou um supervisório remoto (SCADA) é possível a mudança entre as posições (topologia) permitindo realizar as principais manobras de paralelismo momentâneo e transitório dos grupos geradores com a concessionária. No programa aplicativo do CLP foi implementado o intertravamento de segurança para todos os equipamentos comandados, assumindo sempre o desconhecimento, por parte do operador, dos critérios e seqüências de segurança exigidos para execução das transições entre topologias (pior caso). / This study is about the usage of the Petri Net as an analysis and development tool of the automation of a pilot micro plant of 130 kW. The project was carried out in the energy quality laboratory center at the Escola Politécnica de São Paulo. Its main goal was to study the most important variables related to the quality of energy and the functionalities of the automatized system types. By using the Petri Net, it was possible to foresee the attainment, vivacity, reliability and reversibility of the software, developed and installed in a state-of-the-art programmable logical controller (PLC). Through an open protocol communication network, information was exchanged between the PLC and the generators (G1 and G2) control modules. Digital inputs and outputs were used to monitor and switch the automatic transfer keys (Close and Open Transition) and the motor switches. The procedures done were shown on a local panel of control and transfer, as well as on the Ethernet, at a remote supervision and control interface (SCADA). In this case study, 24 different positions were identified, taking into account the four sources of generation at the moment and the two centers of energy consumption. Through local IHM or remote supervision (SCADA), it was possible to switch positions (topology) and perform the main maneuvres of momentary and transitional parallelism from generator groups to concessionary. As to the PLC application program, a security block was set to all commanded devices, assuming that the operator was unaware of the criteria and security steps needed to proceed with transitions in topology (worst case).