Orientador: Vivaldo Fernando da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:41:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nassif_AlexandreBrandao_M.pdf: 2709102 bytes, checksum: 4e8011f058d8d7a16c0ec94b450a5b1c (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

Orientadores: Ana Maria Frattini Fileti, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:58:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_RafaelLeiria_M.pdf: 1689877 bytes, checksum: 724466ace7372cd7a821c21770f5b255 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Reações em batelada são muito utilizadas na indústria de polímeros e química fina, pois conferem grande flexibilidade e vantagens na manufatura de produtos específicos em pequenas e médias escalas. Neste trabalho foi escolhido como caso-estudo o processo de polimerização em batelada do metacrilato de metila (MMA) via radicais livres em solução. Acetato de etila e peróxido de benzoíla são respectivamente, o solvente e o iniciador de reação, utilizados. Fixou-se a proporção volumétrica de mono mero/solvente em 33%, de forma a obter uma condição segura de operação. O PMMA possui uma ampla gama de aplicações nos mais diversos segmentos de mercado, desde simples utensílios domésticos até sofisticadas próteses e equipamentos biomédicos. Para cada aplicação são indicadas diferentes características fisico-químicas do produto, que podem ser mais ou menos rígidas conforme o uso e que dependem fortemente da temperatura em que a reação de polimerização ocorre. O presente trabalho aborda as etapas de desenvolvimento, montagem e configuração do aparato experimental e do sistema de aquisição de dados para controle de temperatura desta reação. Este sistema é baseado em um protocolo de comunicação de chão de fábrica, conhecido como "Fieldbus", suas características, vantagens, desafios e limitações, bem como a aplicação de uma estratégia de controle de temperatura convencional são também abordados. O controlador escolhido foi o proporciona f-integral-derivativo cuidadosamente sintonizado através do estudo das características dinâmicas do processo, para atuar durante toda a reação com um único conjunto de parâmetros característicos. Os resultados obtidos com a utilização deste controlador foram satisfatórios para algumas fases da reação e insatisfatório para outras, fato este decorrente da transitoriedade e não-linearidades típicas deste processo, Variações máximas de 5,4% foram obtidas para a temperatura do meio reacional ao longo das seis horas de reação. Deste modo, garantindo a aplicabilidade do controlador PID para o processo em estudo e provendo um conjunto de dados experimentais para comparação de futuros trabalhos que utilizarão técnicas de controle mais avançadas / Abstract: Batch reactors are very important in polymer and fine chemistry industries, since they confer great flexibility and advantages to specific products manufacture, in small and middle scales. In this work, it was chosen as case study the polymethil methacrylate (PMMA} free-radical batch solution polymerization process. Ethyl acetate and benzoyl peroxide are de solvent and the reaction initiator, respectively. In order to attend safety conditions, the monomer/solvent volumetric ratio was maintened in 33%. PMMA presents a wide diversity of applications in market segments, such as domestic utilities, sophisticated prosthesis and biomedical tools.For each application, different physical-chemical characteristics of the product are required, which can be more or less rigid according to the use. The present work presents the development, assembly and configuration of the experimental apparatus and the data acquisition system, applyed to control the reaction temperature. This system is based on a communication protocol, known as Fieldbus. Characteristics, advantages, challenges and limitations of Fieldbus system is presented. Them implementation of a conventional temperature control strategy is also described. The fixed parameters proportional-integral-derivative contrôler was chosen and carefully adjusted through the process reaction curve. Closed-loop results show that the control performance is modifyed durring the different stages of the reaction. The present work also provides experimental data sets for comparison in future works where more advanced techniques of control may be implemented / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: João Maurico Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T12:49:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_MauricioPires_D.pdf: 8710691 bytes, checksum: 56d689278ea3902d6877db56e7475126 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo da automação relativo ao planejamento do processo, monitoração de máquinas e equipamentos, fluxo de materiais, supervisão do sistema e redes de comunicação. No trabalho são desenvolvidos programas para monitoração de máquinas e equipamentos. São apresentados e implementados algoritmos e soluções para o uso de interfaces, utilizando-se como hardware básico, um microcomputador e como linguagem de programação, o Visual Basic. São apresentados exemplos de sistemas automatizados desenvolvidos e implementados no Laboratório de Automação, onde são feitos testes comparativos de programação em Diagrama de Relés e Grafcet. Baseado na hierarquia do planejamento de sistemas CIM (Computer Integrated Manufacturing), é implementado um sistema de supervisão ao ambiente experimental PIPEFA (Plataforma Industrial para Pesquisa Ensino e Formação em Automação), que simula um sistema integrado de produção. Utilizando-se de redes e interfaces de comunicação, o sistema de supervisão integra os diversos níveis da pirâmide CIM, fazendo a comunicação do nível administrativo com o de produção / Abstract: This work presents a study of automation relative to process planning, monitoring of machines and equipment, material flux, supervision of the system and communication network. In this work are developed programs to monitoring machines and equipments. Algorithms and solutions to the use of interfaces are presented and implemented, utilizing a microcomputer as basic hardware and Visual Basic as the programmation language. Examples of automated systems are presented. They are developed and implemented in the automation laboratory "Laboratório de Automação Integrada e Robótica", where comparative tests of programming in Ladder Diagram and Grafcet are made. Based on the hierarchy of planning of the CIM:systems, it is implemented a supervisory system to the experimental ambient PIPEFA (Industrial Platform to the Research, Education and Formation in Automation), that simulates a integrated system of production. Utilized by networks and interfaces af communication, the supervisory system integrates different levels of the CIM pyramid, making a communication of the administrative leveI with the productian ane, by Internet / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Flavio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:48:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_ReginaLuciadeAndradedos_M.pdf: 2611251 bytes, checksum: 3243445f76398670aa1390de96139a08 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Com o advento do sistema digital em rede (fieldbus) e a ampla divulgação das vantagens da utilização desta nova tecnologia aliada ao uso de instrumentos inteligentes, tornou-se inquestionável a melhora no desempenho e confiabilidade dos dados obtidos através deste sistema para o controle em novas plantas industriais ou em sistemas destinados à pesquisa tecnológica. Estratégias de controle clássicas, tais como o controle PID (proporcional ¿ integral ¿ derivativo), são largamente utilizadas no setor industrial devido à sua robustez e facilidade de implementação, embora limitações possam ser observadas quanto à adequação destes controladores às não-linearidades presentes nos sistemas reais. A utilização dos controladores adaptativos (baseados em parâmetros variáveis) permite tais adequações respeitando a dinâmica dos sistemas. Nas últimas décadas tem-se notado um significante aumento na aplicação da teoria de controladores avançados, entretanto, a sua utilização no setor produtivo ainda é incipiente. Apresenta-se, neste trabalho, uma automação híbrida alternativa para monitoramento, em tempo real, das variáveis de processo de um sistema para precipitação da enzima bromelina com supervisão, em tempo real, das condições do processo sob diferentes perturbações na carga, usando estratégia SISO em arquitetura de rede Fieldbus. Além disso, por se tratar de um bioprocesso, em batelada, as não linearidades e o aspecto essencialmente transiente da operação evidenciam a inevitável prioridade na aplicação dos controladores avançados, uma vez que os controladores convencionais possuem ação limitada neste tipo de sistema, garantindo a qualidade final da enzima obtida. Através dos resultados obtidos pôde-se comprovar a que ambos os controladores PID convencional e adaptativo tiveram um bom desempenho na manutenção da temperatura, porém houve um melhor desempenho com o PID adaptativo como foi observado pelos parâmetros de desempenho ITAE, overshoot e tempo de subida / Abstract: Fieldbus technology and intelligent sensors/actuators are increasingly being used in automated systems, opening up new possibilities for distributed control structures, mainly in new plants and research applications where is very important to have a flexible automation structure to different plant conditions with huge flow of information. Significant improvements have been seen in advanced controllers over the last years. However, linear PID controller is still applied extensively in industrial practice. The reason lies in its robustness and well-Known control design and implementation, although assumptions, simplifications, or lumping parameters are often made to build a mathematical model that may be far from the real situation. The behavior of most physical systems, especially bath systems, is nonlinear. Linear control may be effective for local operation, but is inadequate for controlling operations over a broad range. Adaptive controllers are nonlinear systems, which are commonly based on linear control theory. Despite many publications in the last decades illustrating advantages of adaptive controllers, this Kind of control is still not so common in industrial practice. One of reasons for the low incidence of application is relative difficulty to implement this controller. In this study, a comparative experimental design and tuning of conventional PID and adaptive PID controllers was developed for a pilot plant batch to precipitate of enzyme bromelain, using SISO strategy in fieldbus network architecture. The system was applied to the on line control of temperature of the extraction tank, involving a performance control analysis, under different load disturbances. From the results of this work, both controllers were considered suitable to control the temperature of the fedbatch tank. Nevertheless, the closed loop performance was improved under adaptive PID controller: the performance index ITAE, the overshoot and the rise time decreased. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T17:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pilotto_Rafael_M.pdf: 4691143 bytes, checksum: 8c6f267d72179ac9f88041489c3da8b5 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O uso de atuadores magnéticos para redução de vibrações visa substituir, em algumas ocasiões, os mancais magnéticos, uma vez que o atuador magnético envolve requisitos de projeto de menor complexidade em sua configuração. O presente trabalho consiste em avaliar como um atuador magnético se comporta ao controlar as vibrações em uma viga flexível de material metálico, bi-engastada, modelada computacionalmente, utilizando o método dos elementos finitos. O atuador magnético é inserido no modelo, utilizando a teoria de eletromagnetismo, assim como os componentes: amplificador de corrente, sensor de posição indutivo e um controlador PID (proporcional-integrador-derivativo). No modelo computacional, o atuador e o sensor de posição são posicionados em diferentes nós, com o propósito de estudar a eficácia do sistema atuador-controlador-sensor em função da sua posição ao longo da viga. Os parâmetros do controlador PID foram obtidos utilizando o método de otimização de Ziegler-Nichols, para as posições observadas do sistema atuador-sensor, e a técnica LPV (Linear Parameter Varying ¿ Variação Linear de Parâmetros) foi então aplicada para o desdobramento desses parâmetros como uma função do comprimento da viga. Para a validação experimental, foram utilizados dois dispositivos para a excitação externa da viga: um equipamento eletromecânico, denominado Shaker, que gerou ondas senoidais nas frequências naturais do sistema, com o propósito de verificar o comportamento do conjunto atuador/controlador em condições críticas, e um martelo de impacto, que excitou a viga através de um impulso único, o qual permitiu obter a dissipação de energia na viga em função do tempo decorrido até o amortecimento completo da resposta transiente. Assim, foram realizadas comparações entre os resultados obtidos a partir do modelo por elementos finitos e as análises realizadas sobre as medições na bancada experimental. Pode-se também observar o comportamento do atuador magnético, no que concerne ao controle de vibrações, em função de seu posicionamento ao longo da viga flexível / Abstract: The use of magnetic actuators for vibration reduction aims to substitute, in some occasions, the magnetic bearings, since the magnetic actuator involves less complex project requirements in its configuration. The present study consists of evaluating how a magnetic actuator behaves while controlling vibration in a flexible metallic beam, modeled using the finite elements method. The magnetic actuator is inserted into the model utilizing electromagnetic theory. Other components are added to the model through the theory of control of mechanical systems, such as: current amplifier, inductive position sensor and a PID controller (Proportional-Integral-Derivative). The actuator and the sensor are placed in different nodes in the computational model, in order to study the effectiveness of the actuator-controller-sensor system depending on its positioning in the beam. The parameters of the PID controller for the entire length of the beam were obtained using the Ziegler-Nichols optimization method for the locations of the beam where the actuator-sensor system was positioned and the LPV (Linear Parameter Varying) technique was applied to the unfolding of these parameters as a function of the beam length. For the experimental validation, two devices were used to act as an external excitation in the beam, an electromechanical equipment called Shaker, which generated sinusoidal waves in the natural frequencies of the system, in order to verify the behavior of the actuator/controller in critical conditions, and a modal hammer that excited the beam through a single impulse, which allowed the energy dissipation to be measured as a function of the time period until the complete damping of the transient response. Thus, the results obtained from the finite elements model were compared with the experimental analysis on the test rig. Moreover, the behavior of the magnetic actuator in vibration control is evaluated regarding its position alongside the flexible beam / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Este trabalho traça um panorama dos PLCs e tecnologias associadas em momentos anteriores e posteriores à publicação da norma IEC61131-3 e discute aspectos relativos à sua adoção. A aplicação deste norma pode trazer ganhos de produtividade no projeto e implementação de sistemas de automação industrial. Esta dissertação apresenta o caso do "Projeto de modernização dos navios-varredores da Marinha do Brasil" no qual alguns dos conceitos desta norma foram utilizados com sucesso. Ferramentas e metodologias desenvolvidas para adequar o PLC existente a alguns requisitos da norma são descritas ao longo da dissertação. A operação do novo sistema de varredura pode ser verificada através dos resultados experimentais apresentados. / This work presents an overview of the PLC and associated technologies before and after the publication of the IEC61131-3 standard. Some aspects concerning the adoption of this standard are also discussed. The application of this standard can increase productivity in the design and implementation of industrial automation systems. Some concepts of this standard were applied, succesfully, to the modernization of the Brazilian Navy mine-sweepers. Tools and methods that were required in order to adapt the existing PLC to the IEC standard are described. The operation of the newly developed system can be verified by experimental results.

En el presente trabajo se presenta el Diseño e Implementación de una Máquina Semi - Automática para Embalar Pallets con un Sistema de Sujeción de Plástico Stretch Film, con un sistema electrónico de control de posición vertical y supervisión general mediante un sistema EXSCADA. El funcionamiento de la máquina consiste en envolver materiales apilados en un pallet o una parrilla con plástico stretch film, de manera eficiente y con gran rendimiento. Con el objetivo de proteger los productos para su transporte y para las prestaciones de calidad que requiere el mercado interno y los clientes finales. El Sistema ExScada, en mención, consiste en concentrar en una PC datos relevantes del funcionamiento de la máquina, así como la interacción gráfica de la misma; además se podrá generar reportes, lo cual contribuirá con la administración y gestión de los productos ha ser distribuidos. El desarrollo del proyecto cubre dos ramas de la ingeniería; la mecánica, la electrónica y la electricidad. En cuanto a la mecánica, se desarrolló toda la estructura teniendo como objetivo un sistema que cuente con una plataforma giratoria para poder envolver la carga, del mismo modo, este sistema debía contar con un equipo que alimente de stretch film durante el proceso de envoltura. Para poder envolver toda la altura de la carga se requería que este equipo alimentador tuviera un desplazamiento vertical, para ello se diseñó una 5 estructura en forma de torre que serviría de carril para el desplazamiento del equipo alimentador. El sistema requiere de dos motorreductores trifásicos: uno para el giro de la plataforma giratoria y el otro para el desplazamiento del equipo alimentador. Las velocidades de giro de estos motorreductores podrán controlarse a través de variadores de velocidad, para ello se utilizó dos variadores de velocidad (Sinamics G-110 Siemens), los cuales son controlados por medio de sus puertos digitales (encendido/ apagado e inversión de giro) y analógicos (variación de frecuencia de trabajo) conectados a un PLC S7-200 de Siemens con un módulo de expansión analógica EM-235. / Tesis

Debido al crecimiento de la industria metalmecánica, se han diseñado y fabricado maquinaria industrial automatizada, con el fin de facilitar las labores en las diferentes empresas a nivel mundial, por lo que entre sus productos sobresalen, taladros manuales, de pedestal, fresadoras, CNC. Según el informe del McKinsey Global Institute, la industria automatizada manufacturera tiene el 60% del potencial de automatización y un aumento de 17-20% en la productividad con una mejor utilización de la máquina y la optimización del uso de energía mediante sistemas de fabricación inteligentes. En el Perú muy pocas empresas disponen de la tecnología automatizada en máquinas manufactureras la cual permita obtener un producto con mejor maquinado. En la mayoría de las industrias metalmecánicas sólo utilizan taladros mecánicos no automatizados, donde sus operaciones de taladrado y profundidad de perforado son un problema cuando son realizadas de forma manual, lo que afecta notablemente en la producción y manufactura de piezas metalmecánicas. La presente tesis tiene por objetivo diseñar un taladro de columna automatizado, con un sistema que controle la graduación de nivel de profundidad de perforado y la sujeción de la pieza a trabajar, mediante automatización con PLC, controlado con una unidad central de procesos (CPU), junto con los servomotores se logrará automatizar el monitoreo y el control de producción de maquinado a gran escala. El control automatizado se realizará mediante PLC, además de la utilización de servomotores para el control en el eje Z (eje de perforación del taladro), mesa de vacío para la sujeción de piezas y HMI para la interacción del proceso entre hombremaquina.

La presente tesis desarrolla un regulador cuadrático gaussiano LQG con control neuronal para un prototipo cuadrocóptero. Se presentan el modelamiento directo, el cual involucran las ecuaciones diferenciales que gobiernan la dinámica de movimiento del cuadrocóptero y el modelamiento inverso, en donde el cuadrocóptero o sistema pasa por un proceso de identificación de sistema realizado por una red neuronal artificial basada en un modelo paramétrico. Luego, se entrena otra red neuronal que emula el comportamiento de un controlador óptimo que forma parte del regulador cuadrático gaussiano LQG. Este está compuesto por el controlador óptimo de estados llamado regulador cuadrático lineal y el estimador de estados óptimo, el filtro de Kalman. Debido a la complejidad de diseño del controlador y el estimador, estos se importan a manera de código. Ambos modelamientos se llevan al entorno Matlab y Simulink para poder realizar la simulación. Se compara tanto el modelamiento directo como el inverso ante distintas entradas de referencia. Esto se aprecia a través de la red neuronal que logra comportarse como el sistema y la red neuronal que emula al controlador, corroborando la aplicación de redes neuronales en el campo de teoría de control.

En el contexto de la pandemia de COVID-19 entre los años 2020-2021 se ha podido observar un crecimiento en los casos de enfermedades mentales como la depresión y ansiedad producto del aislamiento obligatorio a los que se tuvieron que someter muchos pacientes por la infección viral lo cual no permitía el contacto directo con los especialistas de la salud mental para el tratamiento de estas enfermedades. Así es como el proyecto del robot teleoperado para el tratamiento de afecciones mentales busca llevar la consulta del especialista hacia los pacientes a través de una videoconferencia y a la vez llevar toda la comunicación incorporada del robot a partir de los gestos que pueda realizar y que entable una conexión emotiva entre robot y paciente que permita facilitar la consulta teleoperada. En el marco de la tesis presentada, se resolverá el control necesario para la generación de los gestos que debe realizar el robot a través de sus brazos y cabeza y lograr de esta manera la conexión emocional con el paciente durante su consulta, lo cual conlleva a una realización de movimientos de manera natural y muy próximas a las que realizaría una persona cuando se comunica utilizando todo el cuerpo para expresar emociones. Para lograr este control sofisticado será necesario el uso de un controlador no lineal diseñado a partir del modelo matemático de los brazos y cabeza del robot. Se realizará tanto el diseño a partir de simulaciones de movimientos del robot, así como la implementación desde un prototipo inicial donde se probarán todas las rutinas validades por especialistas de la salud mental. Finalmente, la tesis obtendrá como resultado, una comparativa de los principales controladores no lineales como producto de la elección del controlador más adecuado para este proyecto. También explicará a detalle la implementación de los algoritmos necesarios para el control de las extremidades del robot y se mostrarán técnicas de programación que permitan el control y la obtención de datos de servomotores en tiempo real para su posterior análisis.