O presente trabalho tem por objetivos conceber, verificar e validar um modelo de simulação aplicável à análise operacional de terminais de passageiros de aeroportos regionais brasileiros. Adotando uma plataforma computacional específica para a simulação de sistemas, a modelagem feita representa o processamento de passageiros, acompanhantes e bagagens, ao longo dos componentes operacionais do terminal, durante os procedimentos de embarque e desembarque. Para a construção e verificação do modelo, são considerados elementos que caracterizam o sistema estudado em termos de leiaute físico, rotinas operacionais e perfil dos usários. O processo de validação baseia-se na comparação gráfica de resultados gerados pela simulação com dados reais da operação aeroportuária, provenientes de estudos de casos realizados em dois aeroportos regionais. O resultados finais permitem, de acordo com os critérios estabelelcidos, validar o modelo, tornando-o apto à utilização em estudos envolvendo terminais de aeroportos com o perfil previamente definido nos objetivos da pesquisa.

As experiências que os institutos de pesquisas do Brasil detém com motores-foguete a propelente líquido são limitadas aos trabalhos acadêmicos e ao desenvolvimento de motores monopropelente e bipropelente de até 115 N de empuxo. Em razão da necessidade de se desenvolverem motores bipropelente na faixa de 200 a 600 N para os projetos em curso no Brasil, espera-se que este trabalho se torne útil, permitindo a determinação dos parâmetros geométricos e funcionais destes motores, mediante um programa de simulação elaborado em Visual Basic (trade market), denominado WinMotor. Através deste programa podem ser realizadas simulações de operação de um motor, através da variação dos parâmetros iniciais. Como resultado destas simulações, o projetista obtém os parâmetros geométricos e funcionais finais do motor, dentro de uma faixa de eficiência máxima. Como existem motores bipropelente das mais variadas concepções, para a elaboração do programa foi necessário definir os componentes básicos do motor, o algoritmo de cálculo e o par oxidante - combustível. Para o combustível escolheu-se o UDMH e para o oxidante o N2O4. O algoritmo de cálculo como definido é específico para um motor com as seguintes características: câmara de combustão do tipo cilíndrica, injetor do tipo centrífugo ("swirl"), resfriamento interno da parede por meio de filme líquido ou gasoso, pressões de câmara entre 0,55 a 1,0 MPa e razões de mistura oxidante - combustível entre 1 e 2,9. A validação teórica do programa foi feita através de testes de coerência entre os valores dos parâmetros de entrada com os valores dos parâmetros de saída do programa.

O estudo do comportamento dinâmico de um motor foguete a propelente líquido é de fundamental importância durante as fases preliminares do projeto. O presente trabalho está dividido em quatro partes. Na primeira parte faz-se uma análise do princípio de funcionamento do motor foguete e de seus principais subsistemas. Na segunda parte, faz-se uma análise da metodologia de sistemas físicos por meio de grafos de ligação. Na terceira parte, é feito um acoplamento das duas primeiras partes e se obtém os modelos matemáticos para os diversos subsistemas do motor foguete. No início da quarta parte é feita uma análise qualitativa do sistema de controle de empuxo do motor foguete e, finalmente são feitas simulações computacionais de um modelo de motor foguete simplificado.

Trens de pouso são dispositivos sofisticados com funções importantes às aeronaves, responsáveis pela absorção de choques, frenagem e manobras. Para tanto o conhecimento antecipado de seu comportamento durante o pouso se faz necessário. Essa caracterização é realizada através de ensaios de queda e análises computacionais capazes de simular diversos cenários.Um modelo computacional realista de trem de pouso é requerido para simulações digitais projetadas para predizer a dinâmica do sistema em resposta à energia provida no momento do toque. Estas simulações geram equações que modelam o comportamento dinâmico do sistema, cargas aerodinâmicas, choques e reações. A flexibilidade deve ser incluída nos modelos computacionais de modo que o modelo aproxime-se ao máximo de um trem de pouso real, garantindo maior precisão dos resultados. Como refinamento desses modelos este trabalho propõe a inclusão da estrutura flexível criada num software de análise de sistemas multicorpos utilizando os modos normais de vibração e estáticos (modos de Craig-Bampton) obtidos de um modelo de elementos finitos do corpo. Utilizou-se o software DADS na modelagem de sistemas multicorpos e o ANSYS para elementos finitos. Os resultados demonstram a importância de se avaliar os efeitos da flexibilidade estrutural nos esforços desenvolvidos durante o pouso.

Os geotêxteis têm sido usados como elemento filtrante em todo o mundo, sendo esta, atualmente, sua mais importante aplicação. Particularmente em obras ambientais eles representam uma solução versátil, de fácil aplicação e controle, possibilitando novas opções de projeto ou apresentando um bom desempenho, em situações convencionais.O trabalho apresenta um processo para análise do comportamento dos filtros têxteis ao longo do tempo, por meio de técnicas computacionais que simulam a dinâmica do sistema filtrante. A simulação permite a realização de análises sob diferentes condições, que procuram retratar o sistema pelo período de tempo desejado e em condições próximas à real. A proposta para melhorar a representabilidade da estrutura do geotêxtil permite também melhorar a eficiência do método de dimensionamento racional (Urashima, 1996), sendo apresentadas: uma nova proposta para avaliar a curva de distribuição de poros por meio de análise de imagens de microscopia e uma nova metodologia para determinação da distância média entre confrontos por retroanálise de resultados de ensaios de filtração à carga variável desenvolvido para esta finalidade, com base nas hipóteses adotadas pela análise probabilística.

Propõe-se no presente trabalho uma metodologia de planejamento aeroportuário baseada em modelos de simulação, aplicado ao Aeroporto Internacional de São Paulo / Guarulhos (AISP/GRU). Foram representadas hipóteses com diferentes configurações de cenários, leiautes físicos e operacionais, no Aeroporto. Utilizou-se para tanto a ferramenta de simulação SIMMOD Plus! 4.0, desenvolvida para retratar a operação no espaço aéreo e lado aéreo de aeroportos.O escopo da pesquisa foi delineado para as operações realizadas no solo, pistas de rolamento e pátio de estacionamento das aeronaves, onde as análises realizadas facilitaram a visualização dos diagnósticos a partir da variação da demanda (número de operações).Os resultados gerados neste trabalho atestaram a viabilidade do uso da metodologia, além da indicação de soluções valiosas capazes de combater os atrasos, diminuindo assim os custos para os usuários do sistema. Indicou também alternativas para um melhor uso do Aeroporto, auxiliando a tomada de decisão quanto à implantação, ou não, de determinadas instalações ou a adoção de estratégias operacionais, nos seus respectivos momentos.

A proposta de uma metodologia para o projeto de controladores automáticos inteligente e a aplicação de tal metodologia visando o controle ativo de vibrações mecânicas, configuraram-se desde o início nos dois objetivos principais da pesquisa que resultou neste texto. O controle ativo de vibrações mecânicas seria feito através da atuação de controladores automáticos em um sistema eletromecânico proposto com base no princípio da alavanca cujo objetivo é propiciar uma significativa redução na transmissão de vibrações entre uma fundação, ou base, e uma carga útil que uma vez colocada sobre o sistema eletromecânico proposto deve ser mantida isolada de tais vibrações. O sistema eletromecânico que foi concebido é descrito e três modelos são então construídos para representá-lo. Um modelo não-linear que, por ser considerado uma representação mais fiel do sistema físico proposto, é usado durante todas as etapas de projeto de controladores como o modelo de validação. Um segundo modelo é obtido via linearização por truncamento dos termos de ordem superior da expansão em série de Taylor do modelo não-linear. Um terceiro modelo é obtido considerando-se, ao longo do processo de modelamento, certas hipóteses simplificadoras e também resulta ser um modelo linear. Pelas facilidades vastamente conhecidas em se trabalhar com sistemas lineares, os dois modelos lineares são utilizados como modelos de projeto para obtenção e análises de controladores que são posteriormente validados utilizando-se o modelo não linear. Desta forma, após uma breve descrição das metodologias envolvidas, controladores robustos do tipo LQG/LTR e controladores nebulosos são projetados utilizando-se ambos os modelos lineares e em seguida submetidos a testes de validação através de simulações computacionais que utilizam o modelo não-linear. Por fim, com base em algumas metodologias oportunamente apresentadas, a proposta de uma arquitetura de controle para fusão de múltiplos controladores através de supervisão hierárquica inteligente é apresentada e um controlador hierárquico inteligente é projetado de maneira a efetuar a fusão dos sinais gerados por um controlador LQG/LTR e um controlador nebuloso. A proposta do sistema eletromecânico para isolamento de vibrações, a obtenção dos modelos, os projetos e análises dos controladores robustos e nebulosos, além de conclusões a respeito da validade das simplificações no processo de obtenção do modelo para fins de projeto, somam-se a própria proposta da arquitetura baseada em supervisão inteligente para fusão de controladores no sentido de compor a modesta contribuição que se espera este texto possa trazer a futuras pesquisas nestas áreas.

Este trabalho refere-se à implementação e avaliação de desempenho de arquiteturas de redes neurais não supervisionadas, utilizadas como controladores em tarefas de interceptação de alvos estacionários no espaço 3D. Em termos gerais, o problema de interceptação visual consiste no controle de atitude do sistema de visão objetivando que o alvo imageado seja deslocado para a posição central dos planos-imagem das câmeras. Um modelo simulado de sistema de visão binocular é utilizado na realização do processo de imageamento. Esse modelo simulado foi baseado em um sistema de visão real e procura representar as características principais de um sistema físico deste tipo. O trabalho apresenta um estudo básico sobre Aprendizado Competitivo em uma RNA, e estuda em maiores detalhes uma teoria de redes neurais não-supervisionadas conhecida como Teoria de Ressonância Adaptativa (ART - Adaptive Resonance Theory), onde são discutidas as arquiteturas neurais ART1 e Fuzzy-ART. Uma importante característica das redes neurais ART é a capacidade de distinguir e aprender novas informações sem prejuízo de informações aprendidas no passado. A solução do problema de interceptação visual foi baseada em duas arquiteturas neurais: SOIM (Self-Organizing Invertible Mapping) e KBVS (Kohonen-Based Visual Servoing). A primeira arquitetura é constituída por duas subredes Fuzzy-ART e uma "camada de representação interna", sendo usada como controlador open-loop (em malha aberta). A segunda, constitui-se de uma Rede de Rohonen bidimensional e de uma camada associativa de saída, sendo usada como controlador neural closed-loop (em malha fechada). A partir da arquitetura SOIM, foi desenvolvida uma terceira arquitetura, designada de MeBIM (Memory-Based Invertible Mapping), com tempo de treinamento significativamente menor. Diversos testes de interceptação visual de um alvo 3D estacionário, empregando as três arquiteturas neurais em estudo, são apresentados e comparados, sendo mostrado que os melhores resultados são obtidos quando o controlador SOIM ou MeBIM é combinado com o controlador KBVS.

A constante evolução tecnológica na área de circuitos integrados, tem feito crescer o uso de sistemas computacionais em aplicações consideradas críticas, ou seja, aplicações nas quais o mau funcionamento pode provocar grandes perdas econômicas, ou causar danos a vidas humanas e ao meio ambiente. Estes sistemas exigem o uso de técnicas de tolerância a falhas, como mais uma ferramenta para se conseguir cumprir os requisitos de confiabilidade definidos para o sistema. Algumas dessas aplicações críticas, tais como computadores de bordo de microssatélites, requerem grande capacidade de processamento e armazenamento. Estes requisitos muitas vezes não podem ser cumpridos por um sistema computacional centralizado, então é necessário o uso de um sistema distribuído. Os principais problemas na implementação de sistemas distribuídos tolerantes a falhas, estão relacionados à complexidade das tarefas de roteamento de mensagens e tolerância a falhas. Estas tarefas demandam um grande esforço de desenvolvimento, implementação e execução. Este trabalho apresenta uma análise do uso do dispositivo de roteamento dinâmico de mensagens ICR C416, em sistemas computacionais distribuídos tolerantes a falhas que utilizam o processador transputer. A aplicação escolhida para este trabalho é baseada no computador de bordo do primeiro Satélite de Aplicações Científicas Brasileiro SACI-1. É apresentada a arquitetura geral do hardware e do software do sistema proposto e são descritos seus algoritmos de roteamento de mensagens e de tolerância a falhas. Finalmente, é feita uma análise do comportamento deste sistema na presença de falhas. Esta análise é feita utilizando-se um software de simulação desenvolvido especialmente para esta finalidade.

Doenças cardiovasculares são a causa de um grande número de mortes em todo o mundo. Nos casos terminais da doença cardíaca grave, o transplante é a melhor conduta. Contudo, por falhas no sistema de captação de órgãos, o número de pacientes em fila de espera é maior que a oferta de órgãos e aproximadamente 30% desses pacientes morrem no aguardo. Devido ao fato, o projeto de dispositivos de assistência ventricular, que atuem como "ponte para o transplante", é o grande desafio para a bioengenharia. No projeto desses dispositivos a simulação por computador se apresenta como ferramenta indispensável, agilizando a análise e a depuração, minimizando os custos e o número de cirurgias experimentais. Assim, é de grande relevância uma ferramenta genérica que permita a simulação do sistema cardiovascular, operando conjuntamente com um dispositivo assistente. Nesta Tese é realizado um estudo hemodinâmico da assistência ventricular a partir da simulação do sistema cardiovascular humano. É proposta uma ferramenta de simulação, genérica e parametrizada, implementada no ambiente do simulador elétrico "PSPICE". Para isso, é construído um modelo análogo elétrico a parâmetros concentrados. A ferramenta proposta é avaliada por índices de desempenho hemodinâmico, através da simulação de alguns dispositivos assistentes de modelo conhecido. Também é estudado um novo dispositivo assistente que está sendo construído em nossos laboratórios. Este trabalho contribui para o desenvolvimento de um dispositivo assistente biventricular totalmente implantável, sendo parte integrante de um projeto pioneiro na área de circulação assistida.