Esse trabalho consiste no estudo e desenvolvimento de técnicas de proteção a falhas transientes, também chamadas single event upset (SEU), em circuitos programáveis customizáveis por células SRAM. Os projetistas de circuitos eletrônicos estão cada vez mais predispostos a utilizar circuitos programáveis, conhecidos como Field Programmable Gate Array (FPGA), para aplicações espaciais devido a sua alta flexibilidade lógica, alto desempenho, baixo custo no desenvolvimento, rapidez na prototipação e principalmente pela reconfigurabilidade. Em particular, FPGAs customizados por SRAM são muito importantes para missões espaciais pois podem ser rapidamente reprogramados à distância quantas vezes for necessário. A técnica de proteção baseada em redundância tripla, conhecida como TMR, é comumente utilizada em circuitos integrados de aplicações específicas e pode também ser aplicada em circuitos programáveis como FPGAs. A técnica TMR foi testada no FPGA Virtex® da Xilinx em aplicações como contadores e micro-controladores. Falhas foram injetadas em todos as partes sensíveis da arquitetura e seus efeitos foram detalhadamente analisados. Os resultados de injeção de falhas e dos experimentos sob radiação em laboratório comprovaram a eficácia do TMR em proteger circuitos sintetizados em FPGAs customizados por SRAM. Todavia, essa técnica possui algumas limitações como aumento em área, uso de três vezes mais pinos de entrada e saída (E/S) e conseqüentemente, aumento na dissipação de potência. Com o objetivo de reduzir custos no TMR e melhorar a confiabilidade, uma técnica inovadora de tolerância a falhas para FPGAs customizados por SRAM foi desenvolvida para ser implementada em alto nível, sem modificações na arquitetura do componente. Essa técnica combina redundância espacial e temporal para reduzir custos e assegurar confiabilidade. Ela é baseada em duplicação com um circuito comparador e um bloco de detecção concorrente de falhas. Esta nova técnica proposta neste trabalho foi especificamente projetada para tratar o efeito de falhas transientes em blocos combinacionais e seqüenciais na arquitetura reconfigurável, reduzir o uso de pinos de E/S, área e dissipação de potência. A metodologia foi validada por injeção de falhas emuladas em uma placa de prototipação. O trabalho mostra uma comparação nos resultados de cobertura de falhas, área e desempenho entre as técnicas apresentadas. / This thesis presents the study and development of fault-tolerant techniques for programmable architectures, the well-known Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), customizable by SRAM. FPGAs are becoming more valuable for space applications because of the high density, high performance, reduced development cost and re-programmability. In particular, SRAM-based FPGAs are very valuable for remote missions because of the possibility of being reprogrammed by the user as many times as necessary in a very short period. SRAM-based FPGA and micro-controllers represent a wide range of components in space applications, and as a result will be the focus of this work, more specifically the Virtex® family from Xilinx and the architecture of the 8051 micro-controller from Intel. The Triple Modular Redundancy (TMR) with voters is a common high-level technique to protect ASICs against single event upset (SEU) and it can also be applied to FPGAs. The TMR technique was first tested in the Virtex® FPGA architecture by using a small design based on counters. Faults were injected in all sensitive parts of the FPGA and a detailed analysis of the effect of a fault in a TMR design synthesized in the Virtex® platform was performed. Results from fault injection and from a radiation ground test facility showed the efficiency of the TMR for the related case study circuit. Although TMR has showed a high reliability, this technique presents some limitations, such as area overhead, three times more input and output pins and, consequently, a significant increase in power dissipation. Aiming to reduce TMR costs and improve reliability, an innovative high-level technique for designing fault-tolerant systems in SRAM-based FPGAs was developed, without modification in the FPGA architecture. This technique combines time and hardware redundancy to reduce overhead and to ensure reliability. It is based on duplication with comparison and concurrent error detection. The new technique proposed in this work was specifically developed for FPGAs to cope with transient faults in the user combinational and sequential logic, while also reducing pin count, area and power dissipation. The methodology was validated by fault injection experiments in an emulation board. The thesis presents comparison results in fault coverage, area and performance between the discussed techniques.

A injeção de falhas permite acelerar a ocorrência de erros em um sistema para que seja possível a validação de seu comportamento sob falhas, assim como a avaliação do impacto dos mecanismos de detecção e remoção de erros no desempenho do sistema. Abordagens que facilitem o desenvolvimento de injetores vêm sendo buscadas com empenho, variando desde a inserção de injetores no kernel do sistema operacional até o uso de reflexão computacional para aplicações orientadas a objetos. Este trabalho explora os recursos da Programação Orientada a Aspectos como estratégia para a criação de ferramentas de injeção de falhas. A Programação Orientada a Aspectos tem como objetivo a modularização de interesses transversais, isto é, interesses que atravessam as unidades naturais de modularização. A injeção de falhas possui um comportamento que abrange os diversos módulos da aplicação alvo, afetando métodos que são executados em diversas classes em diversos pontos da aplicação. Desta forma, a injeção de falhas pode ser encapsulada sob a forma de aspectos. Para demonstrar a validade da proposta apresentada foi desenvolvida a ferramenta FICTA – Fault Injection Communication Tool based on Aspects. O objetivo é a validação de aplicações Java distribuídas, construídas sobre o protocolo UDP e que implementem mecanismos de tolerância a falhas em protocolos de camadas superiores. A importância de instrumentar um protocolo de base é justificada pelo fato da necessidade de validar aplicações, toolkits e middlewares que implementem tolerância a falhas em camadas superiores, logo, esses protocolos devem lidar corretamente com as falhas de mais baixo nível. A ferramenta abrange falha de colapso e omissão de mensagens do protocolo UDP. O uso de Programação Orientada a Aspectos na construção de FICTA resultou em uma ferramenta altamente modular, reusável e flexível, que pode ser facilmente inserida e removida da aplicação alvo, sem causar intrusividade espacial no código fonte da aplicação. / The fault injection allows us to accelerate the occurrence of failures in a system so that it is possible to validate its behavior under faults, as well as the evaluation of the impact on the mechanisms of detection and removal of failures in the performance of the system. The approaches that may facilitate the development of injectors have been searched with effort, varying from the insertion of injectors in the kernel of the operational system up to the computational reflection for object oriented applications. This work explores the resources of the Aspect Oriented Programming as a strategy to create tools of fault injection. The Aspect Oriented Programming has as its goal the modularization of the crosscutting concerns, that is to say the interests that cross the natural units of modularization. The fault injection has a behavior that covers the various modules of the target application, affecting methods that are executed in several classes of several areas of the application. Thus, the Fault Injection may be encapsulated under the form of aspects. To demonstrate the worthiness of the presented proposal, a tool called FICTA - Fault Injection Communication Tool based on Aspects, has been developed. The aim is to validate Java distributed applications built under the UDP protocol so that the fault tolerance mechanisms can be implemented in upper layers. The importance of instrumentate a protocol of base is justified by the necessity of validating applications, toolkits and middlewares that implement fault tolerance in upper layers, then, these protocols must deal correctly with the lower level faults. The tool covers crash and message omission faults of the UDP protocol. The use of Aspect Oriented Programming in the construction of FICTA resulted in a tool highly modular, reusable and flexible that may be easily inserted and removed from the target application, without causing spatial intrusiveness in the source code of the application.

O avanço das tecnologias de circuitos integrados (CIs) levanta importantes questões relacionadas à confiabilidade e à robustez de sistemas eletrônicos. A diminuição da geometria dos transistores, a redução dos níveis de tensão, as menores capacitâncias e portanto menores correntes e cargas para alimentar os circuitos, além das freqüências de relógio elevadas, têm tornado os CIs mais vulneráveis a falhas, especialmente àquelas causadas por ruído elétrico ou por efeitos induzidos pela radiação. Os efeitos induzidos pela radiação conhecidos como Soft Single Event Effects (Soft SEEs) podem ser classificados em: Single Event Upsets (SEUs) diretos em nós de elementos de armazenagem que resultam em inversões de bits; e pulsos transientes Single Event Transients (SETs) em qualquer nó do circuito. Especialmente SETs em circuitos combinacionais podem se propagar até os elementos de armazenagem e podem ser capturados. Estas errôneas armazenagens podem também serem chamadas de SEUs indiretos. Falhas como SETs e SEUs podem provocar erros em operações funcionais de um CI. Os conhecidos Soft Errors (SEs) são caracterizados por valores armazenados erradamente em elementos de memória durante o uso do CI. SEs podem produzir sérias conseqüências em aplicações de CIs devido à sua natureza não permanente e não recorrente. Por essas razões, mecanismos de proteção para evitar SEs através de técnicas de tolerância a falhas, no mínimo em um nível de abstração do projeto, são atualmente fundamentais para melhorar a confiabilidade de sistemas. Neste trabalho de dissertação, uma versão tolerante a falhas de um microprocessador 8-bits de produção em massa da família M68HC11 foi projetada. A arquitetura é capaz de tolerar SETs e SEUs. Baseado nas técnicas de Redundância Modular Tripla (TMR) e Redundância no Tempo (TR), um esquema de proteção foi projetado e implementado em alto nível no microprocessador alvo usando apenas portas lógicas padrões. O esquema projetado preserva as características da arquitetura padrão de tal forma que a reusabilidade das aplicações do microprocessador é garantida. Um típico fluxo de projeto de circuitos integrados foi desenvolvido através de ferramentas de CAD comerciais. Testes funcionais e injeções de falhas através da simulação de execuções de benchmarks foram realizados como um teste de verificação do projeto. Além disto, detalhes do projeto do circuito integrado tolerante a falhas e resultados em área, performance e potência foram comparados com uma versão não protegida do microprocessador. A área do core aumentou 102,64 % para proteger o circuito alvo contra SETs e SEUs. A performance foi degrada em 12,73 % e o consumo de potência cresceu cerca de 49 % para um conjunto de benchmarks. A área resultante do chip robusto foi aproximadamente 5,707 mm². / The advance of the IC technologies raises important issues related to the reliability and robustness of electronic systems. The transistor scale by shrinking its geometry, the voltage reduction, the lesser capacitances and therefore smaller currents and charges to supply the circuits, besides the higher clock frequencies, have made the IC more vulnerable to faults, especially those faults caused by electrical noise or radiationinduced effects. The radiation-induced effects known as Soft Single Event Effects (Soft SEEs) can be classified into: direct Single Event Upsets (SEUs) at nodes of storage elements that result in bit flips; and Single Event Transient (SET) pulses at any circuit node. Especially SETs on combinational circuits might propagate itself up to the storage elements and might be captured. These erroneous storages can be also called indirect SEUs. Faults like SETs and SEUs can provoke errors in functional operations of an IC. The known Soft Errors (SEs) are characterized by values stored wrongly on memory elements during the use of the IC. They can make serious consequences in IC applications due to their non-permanent and non-recurring nature. By these reasons, protection mechanisms to avoid SEs by using fault-tolerance techniques, at least in one abstraction level of the design, are currently fundamental to improve the reliability of systems. In this dissertation work, a fault-tolerant IC version of a mass-produced 8-bit microprocessor from the M68HC11 family was designed. It is able to tolerate SETs and SEUs. Based on the Triple Modular Redundancy (TMR) and Time Redundancy (TR) fault-tolerance techniques, a protection scheme was designed and implemented at high level in the target microprocessor by using only standard logic gates. The designed scheme preserves the standard-architecture characteristics in such way that the reusability of microprocessor applications is guaranteed. A typical IC design flow was developed by means of commercial CAD tools. Functional testing and fault injection simulations through benchmark executions were performed as a design verification testing. Furthermore, fault-tolerant IC design issues and results in area, performance and power were compared with a non-protected microprocessor version. The core area increased by 102.64 % to protect the target circuit against SETs and SEUs. The performance was degraded in 12.73 % and the power consumption grew around 49 % for a set of benchmarks. The resulting area of the robust chip was approximately 5.707 mm².

Tese (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-11-19T17:48:42Z No. of bitstreams: 1 2015_EdgarJhonnyAmayaSimeón.pdf: 5744619 bytes, checksum: 1e78a66566fb2811e3bcd843a3fd548b (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-26T18:12:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_EdgarJhonnyAmayaSimeón.pdf: 5744619 bytes, checksum: 1e78a66566fb2811e3bcd843a3fd548b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-26T18:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_EdgarJhonnyAmayaSimeón.pdf: 5744619 bytes, checksum: 1e78a66566fb2811e3bcd843a3fd548b (MD5) / A rapidez e precisão do prognóstico de falhas pode reduzir os custos de manutenção e diminuir a probabilidade de acidentes. Uma das abordagens de prognóstico é baseada em dados históricos coletados de sensores que monitoram as condições de operação de máquinas. A maioria de métodos de prognóstico baseados em dados utilizam Redes Neurais Artificiais (RNA), e entre eles, as Redes Neurais Recorrentes (RNR) constituem uma importante ferramenta para lidar com problemas de natureza dinâmica, devido aos laços de realimentação entre suas camadas. A rede com estados de eco (ESN – Echo State Networks) é um tipo de RNR que se caracteriza por possuir um reservatório de dinâmicas gerado aleatoriamente, apenas são treinados os pesos da camada de saída. No entanto, é necessário ajustar os parâmetros e a topologia para gerar uma ESN idônea para uma determinada aplicação. Neste trabalho, é desenvolvida uma abordagem para prognóstico chamada ESNABC, um sistema híbrido baseado em ESN e o algoritmo de colônia de abelhas artificiais (ABC – Artificial Bee Colony). O algoritmo ABC através da minimização da função de aptidão, busca simultaneamente os melhores valores dos parâmetros e pesos do reservatório da ESN. A ESN com os parâmetros definidos e os pesos treinados é utilizada para estimar a vida útil remanescente (RUL – Remaining Useful Life). Um estudo de caso foi implementado para verificar o método desenvolvido aplicado ao prognóstico de RUL, utilizando um conjunto de dados de sinais multivariáveis coletados a partir de um processo de simulação dinâmica de turbinas turbofan, disponível no repositório da NASA. Os resultados obtidos pela abordagem ESN-ABC são comparados com os obtidos pela ESN clássica e por outros autores que utilizaram o mesmo conjunto de dados. A comparação quantitativa através de métricas de prognóstico mostraram que a abordagem desenvolvida tem um melhor desempenho no prognóstico de RUL neste caso particular. ___________________________________________________________________________________ RESUMEN / La rapidez y precisión del pronóstico de fallas puede reducir los costos de mantenimiento y disminuir la probabilidad de accidentes. Uno de los enfoques de pronóstico es basado en datos históricos colectados de sensores que monitorean las condiciones de operación de máquinas. La mayoría de los métodos de pronóstico basados en datos utilizan Redes Neuronales Artificiales (RNA), y entre ellos, las Redes Neuronales Recurrentes (RNR) constituyen una importante herramienta para tratar con problemas de naturaleza dinámica, debido a los lazos de realimentación entre sus camadas. La red con estados de eco (ESN – Echo State Networks) es un tipo de RNR que se caracteriza por poseer un reservatorio de dinámicas generado aleatoriamente, apenas son entrenados los pesos de la camada de salida. Sin embargo, es necesario ajustar los parámetros y la topología para generar una ESN idónea para una determinada aplicación. En este trabajo, es desarrollado un enfoque para pronóstico llamado ESN-ABC, un sistema híbrido basado en ESN y el algoritmo de colonia de abejas artificiales (ABC – Artificial Bee Colony). El algoritmo ABC a través de la minimización de la función de aptitud, busca simultáneamente los mejores valores de los parámetros y pesos del reservatorio de la ESN. La ESN con los parámetros definidos y los pesos entrenados es utilizada para estimar la vida útil remaneciente (RUL – Remaining Useful Life). Un estudio de caso fue implementado para verificar el método desarrollado aplicado al pronóstico de RUL, utilizando un conjunto de datos de señales multi-variables colectados a partir de un proceso de simulación dinámica de turbinas turbofan, disponible en el repositorio de la NASA. Los resultados obtenidos por el enfoque ESN-ABC son comparados con los obtenidos por la ESN clásica y por otros autores que utilizaron el mismo conjunto de datos. La comparación cuantitativa a través de métricas de pronóstico demostró que el enfoque desarrollado tiene un mejor desempeño en pronóstico de RUL en este caso particular. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Quick and precise prognostic of failures can reduce maintenance costs and decrease accidents probabilities. One of prognostic approaches is based on historical data collected from sensors that monitor operating conditions of machines. Most prognostic methods based on data use Artificial Neural Networks (ANN), and among them, the Recurrent Neural Networks (RNN) are an important tool for dealing with dynamic nature problems, due to feedback loops between their layers. The Echo State Networks (ESN) is a type of RNN characterized by having a dynamic reservoir randomly generated, and only are trained the weights of the output layers. However, it is necessary to adjust the parameters and the topology to generate a suitable ESN for a particular application. In this work an approach of prognostic called ESN-ABC is developed as a hybrid system based on ESN algorithm and Artificial Bee Colony (ABC). The ABC algorithm through minimizing the fitness function, searches simultaneously the best parameter values and weights of the ESN’s reservoir. The ESN with defined parameters and trained weights is used to estimate a Remaining Useful Life (RUL). A case study was implemented to verify the developed method applied to the RUL prognostic, using a dataset of multivariate signals collected from a dynamic simulation process of turbofan engines, available in the repository of the NASA. The results obtained by the ESN-ABC approach are compared with the obtained by classical ESN and other authors who used the same dataset. The quantitative comparison through prognostic metrics showed that the approach developed has better prognostic performance RUL in this particular case.

Made available in DSpace on 2018-07-27T17:13:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-02. Added 1 bitstream(s) on 2018-07-27T17:16:26Z : No. of bitstreams: 1 000888006.pdf: 4113638 bytes, checksum: 7791703042b32cfb18d6779d92b26fb7 (MD5) / O aumento da competitividade entre as empresas têm exigido maiores velocidades de operação e períodos menores de manutenção dos equipamentos, por esse motivo é de suma importância poder estender a vida útil dos equipamentos por meio da predição das possíveis falhas. O objetivo deste projeto é desenvolver uma metodologia que possibilite predizer falhas em componentes de sistemas rotativos. Na simulação numérica os danos são identificadas através da variação no valor RMS do sinal de velocidade do sistema, e a quantificação do dano e feita a partir da minimização da norma do erro entre dados do observador robusto e medidos. Um redutor de engrenagens é projetado a fim de validar o método, foi construído o modelo e identificados os parâmetros desconhecidos, com a utilização dos observadores de estado todos os graus de liberdade foram estimados, e um banco de valores RMS foi desenvolvido para servir de base de comparação. A inclusão de um dano no sistema, através dos valores base, foi possível identificar o dano e com o uso do observador robusto quantificar e localizar o dano no sistema mesmo na presença de ruídos / The increased competition among companies have demanded higher operating speeds and shorter periods of maintenance of equipment, for this reason it is extremely important to be able to extend equipment life through the prediction of potential failures . The objective of this project is to develop a methodology that enables to predict component failures of rotating systems. In numerical simulation, failures are identified by varying the RMS value of the velocity signal system, and quantification of failure made from the minimization of the norm the error between the data measured and robust observer. A gear reducer is designed to validate the method, the model was constructed and identified the unknown parameters, with the use of state observers the degrees of freedom were estimated, and a database RMS values, without fail, was developed to serve as a basis for comparison. With the inclusion of damage to the system through the base values, it was possible to identify the damage and the use of robust observer to quantify and locate the damage in the system even in the presence of noise

Orientador: Vicente Lopes Junior / Co-orientador: Michael John Brennan / Banca: Fabricio Cesar Lobato de Almeida / Banca: José Roberto de França Arruda / Resumo: Pesquisas em propagação de ondas para aplicação de monitoramento de integridade estrutural (SHM) tem tido um incremento considerável recentemente. Este procedimento permite detectar danos nas fases iniciais. Esta dissertação descreve um estudo teórico de propagação de ondas para o propósito de detecção e quantificação de dano em uma viga. De particular interesse é a maneira que as ondas interagem com o dano, considerado simétrico com respeito ao eixo neutro. Uma análise de uma estrutura unidimensional de ondas guiadas incorporando o atuador e sensores piezelétricos em configuração pitch-catch e pulse eco é apresentada. O modelo é desenvolvido no domínio da frequência e posteriormente transformado no domínio do tempo através da transformada de Fourier inversa. Isto permite que o efeito do dano entre o atuador e o sensor seja estudado no domínio do tempo e da frequência. Os comprimentos do atuador e do sensor e a profundidade do dano são estudados em uma viga de alumínio delgada. Mostra-se que uma abordagem no domínio do tempo é preferível em relação a abordagem no domínio da frequência para detecção e quantificação de danos na estrutura. Os resultados mostraram que ondas longitudinais são mais sensíveis a variação da espessura para um sistema simétrico e é melhor medir ondas refletidas que as transmitidas. Além disto, verificou-se que devido à natureza dispersiva das ondas de flexão é possível que em algumas situações a amplitude da onda refletida seja diminuída em vez de aumentar quando a espessura da viga é reduzida / Abstract: Wave propagation research for Structural Health Monitoring (SHM) has been increasing recently. It allows the detection of damage at its early stages of development. This dissertation describes a theoretical study of wave propagation for the purpose of detection and quantification of damage in a beam structure. Of particular interest is the way in which waves interact with damage that is symmetrical with respect to the neutral axis. An analysis of a one-dimensional structural waveguide incorporating a piezoelectric actuator and sensors in a pitch-catch and pulse-echo configuration is presented. The model is developed in the frequency domain, which is then transformed into the time domain using the inverse Fourier transform. This enables the effect of damage on wave propagation between the actuator and the sensor to be investigated in both the time and the frequency domains. The size of the actuator and the sensor, and the size of damage are investigated for a thin aluminum beam. It is shown that the time-domain approach is preferable to a frequency domain approach for damage detection in this kind of structure. It is found that longitudinal waves are more sensitive to a change in thickness for a symmetrical system and it is better to measure reflected rather than transmitted waves. Further, it is found that due to the dispersive nature of bending waves, it is possible in some situations for the reflected wave amplitude to decrease rather than increase as the beam thickness is reduced / Mestre

Orientador: Marcos Fernando de Souza Teixeira / Coorientador: João Osvaldo Rodrigues Nunes / Resumo: O objetivo principal desse trabalho foi a quantificação de chumbo (Pb) em amostras de solos por diferentes horizontes, em áreas específicas no município de Presidente Prudente/SP. Os pontos de coletas foram estabelecidos de acordo com os dados referentes à emanação de Rn (detector CR-39) e mapeamento dos lineamentos de falhas geológicas. As amostras de solo coletadas na dependência do Campus da FCT-UNESP representaram as áreas de suposta falha geológica, e coletaram-se dois perfis de solos em área rural no Distrito de Montalvão, livre de falha geológica. Essas foram implantadas em trincheiras na região de suposta falha para posterior análise. O método USEPA 350 mostrou-se eficaz para a abertura das amostras de solos, proporcionando a realização da quantificação de Pb via análise voltamétrica. Os parâmetros experimentais otimizados: volume da amostra e tempo de pré-concentração selecionados, foram 2 mL e 30 s, respectivamente, uma vez que demonstraram um maior incremento na magnitude de corrente e foram suficientes para a realização das análises. Utilizou-se a técnica voltamétrica de redissolução anódica com eletrodo de mercúrio, que mostrou-se satisfatória e provou ter um baixo limite de detecção. Os metais Zn, Cd e Cu não se apresentaram como possíveis interferentes para a determinação do analito em interesse. Segundo análise quantitativa de Pb, as concentrações do metal foram superiores nas áreas do Campus da FCT - UNESP, e demasiadamente inferiores nas amostras de solo do Distrito de Montalvão. Quanto aos perfis de solo incubados nas trincheiras, após 95 dias de incubação, sofreram um acréscimo acentuado na concentração de chumbo evidenciando a relevante influência que a região de falha geológica tem em relação ao aumento da concentração de Pb nos solos, indicativo que a origem do metal pode estar diretamente ligada a emanação do gás... / Abstract: The major objective of this work was the quantification of lead (Pb) in soil samples from different horizons, in specific areas of the city of Presidente Prudente / SP. The collection points were established according to the data on the emanation of Rn (detector CR-39) and mapping of geological faulting guidelines. Soil sample on the FCT-UNESP represented the areas of geological fault, and collected two samples in a rural area in Montalvão District, free of geological fault, which were deployed in trenches in the region of geological failure for further analysis. The USEPA 350 method was effective for the preparation of soil samples, providing the quantification of Pb using voltammetric analysis. The optimized experimental parameters: volume of the sample and pre-concentration time, were 2 ml and 30 s, respectively, as demonstrated a greater increase in current magnitude and were sufficient to perform the analyzes. We used the technique anodic stripping voltammetric with mercury electrode, which was satisfactory and proved to have a low detection limit. The metals Zn, Cd and Cu were not presented as possible interferences for determining the analyte interest. According to the quantitative analysis of Pb, the metal concentrations were higher in areas of the Campus of FCT - UNESP, and too lower in the samples of Montalvão District. Soil profiles incubated in the trenches, after 95 days of incubation, suffered a sharp increase in lead concentration demonstrating the significant influence that the geological fault region has in relation to the increase in Pb concentrations in soils, indicating that the origin of lead can be directly connected to emanation of radon gas, which comes from the lower base of the soil profile, more specifically of the bedrock anomalies. The data obtained from the grain size analysis revealed that the soils collected in the alleged fault region are the textural classes Sand... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-21Bitstream added on 2014-06-13T20:35:24Z : No. of bitstreams: 1 fernandesjunior_ja_me_ilha.pdf: 4603291 bytes, checksum: 36699db66d480afb9c0cd31e5f7b4427 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os métodos de diagnose de falhas buscam evitar que estas ocorram sem predição, de modo que medidas preventivas possam ser tomadas para garantir a integridade física dos equipamentos e pessoas envolvidas no processo em que o sistema monitorado está inserido. Os eixos rotativos são elementos passíveis de fenômenos prejudiciais causados pela própria condição de movimento, que são refletidas na ciclagem das tensões atuantes em seu material. Este trabalho propõe a detecção em tempo real de trincas em eixos rotativos, pelo monitoramento do sistema em operação, usando a metodologia dos observadores de estados. Inicialmente, o projeto de observadores de estado via Regulador Linear Quadrático e Filtro de Kalman é introduzido. Em seguida, os observadores de estados com entradas desconhecidas são apresentados. Os modelos numéricos são obtidos por discretização através do Método dos Elementos Finitos e pelo ajuste da resposta em freqüência. A validação numérica do método proposto é feita pela identificação de alterações de parâmetros de rigidez de um sistema massa-mola-amortecedor e de trincas simuladas em um eixo rotativo numérico através de um modelo de falha empírico. A validação experimental da técnica proposta é obtida pela identificação de um entalhe transversal causado no eixo de um sistema rotativo experimental / The faults diagnosis methods seeks to avoid them not to occur without prediction, so that preventive tasks can be taken to ensure the physical integrity of equipments and people involved in the process where the monitored system is inserted. The rotating shafts are elements capable of harmful phenomena caused by its own movement condition, which are reflected on the cycling of the acting stresses on its material. This work proposes the real-time structural crack detection in rotating shafts, by the monitoring of the system in operation, using the methodology of the state observers. Initially, the project of state observers via Linear Quadratic Regulator and Kalman Filter are introduced. Then, the unknown input state observers are presented. The numerical models are obtained by discretization through the Finite Elements Method and the frequency response fitting. The numerical validation of the proposed method if verified by the identification of stiffness parameters change of a mass-spring-damper system and flaws simulated in a numerical rotating shaft using an empirical model of failure. The experimental validation is obtained by the identification of a transversal dent caused in the shaft of an experimental rotating system

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-02-27Bitstream added on 2014-06-13T18:55:44Z : No. of bitstreams: 1 lemos_gf_me_ilha.pdf: 1687304 bytes, checksum: 2d87e2769a3988a6f39dcbadb002a25b (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As máquinas rotativas têm grande aplicação na grande maioria dos complexos industriais, sendo que uma quebra nestes tipos de equipamentos pode provocar perdas econômicas, inconveniências em serviços, ou até mesmo pode levar a situações perigosas dependendo da gravidade da avaria sofrida pelo equipamento. Desta forma, para se evitar tais problemas, é muito importante que se possua ferramentas que possa informar sobre a existência destas falhas, bem como, sobre sua evolução ao longo do tempo. Neste contexto, tem-se observado nos últimos anos um aumento no desenvolvimento de técnicas de detecção e localização de falhas. Neste trabalho, é apresentada a metodologia dos observadores de estado para a detecção e localização de falhas em sistemas de rotativos considerando-se as fundações dos mesmos. A metodologia dos observadores de estado pode reconstruir os estados não medidos ou estimar valores provenientes de pontos de difícil acesso no sistema. Desta forma, falhas nestes pontos podem ser detectadas sem que haja a necessidade da realização de medidas diretas. A metodologia de identificação dos parâmetros utilizando funções ortogonais também foi utilizada, permitindo a verificação de possíveis variações de parâmetros em sistemas discretos, através de suas respostas. A metodologia desenvolvida foi validade através de simulações computacionais e análise experimental, com medidas provenientes de um sistema rotor-suporte-estrutura. / The rotating machines have a lot of application in the great majority of the industrial plants and a break-down in these types of equipments can provoke economic losses, inconvenience in service, or even they can induce to dangerous situations, depending on the gravity of the fault suffered by the equipment. This way, to avoid such problems it is very important to use tools that can inform about the existence of faults, as well as, about their evolution along the time. In this context, in the last years, it has been observed an increase in the development of techniques for detection and location of faults. In this work, it is presented the state observers methodology for detection and location of faults in rotating systems considering their foundations. The state observers' technique can reconstruct the non-measured states or can estimate the values of points of difficult access in the rotor. Thus, the faults at these points can be detected without the knowledge of measured data, monitoring them through the reconstructions of their states. The methodology of identification of the parameters using orthogonal functions was also used, allowing the verification of possible variations of parameters in the discrete system, through its responses. The developed methodology was validity through computational simulations and experimental analysis, with measures made in a system rotor-support-structure.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-05-05Bitstream added on 2014-06-13T19:08:07Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_fb_me_ilha.pdf: 1021426 bytes, checksum: 028694c19f815498611014f84cf91e78 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Usando uma função de resíduos, é proposto um novo esquema para melhoria da robustez e acomodação de falhas através de sistemas com multicontroladores. O projeto de um preditor contínuo e um Controlador com Estrutura Variável e Modos Deslizantes (CEV-MD) contínuo são apresentados para obter bomdesempenho na presença de atraso no sinal de entrada. Projetos de Controladores Discreto com Modos Deslizantes (CDMD) são apresentados de modo a obter boa performance para o sistema mesmo na presença de várias situações de falhas e incertezas paramétricas. Para adaptar o controlador a cada situação de operação do sistema, uma estratégia baseada na menor das funções de resíduos é proposta. O esquema proposto é aplicado em um modelo de eixos laterais que descrevem as condições de vôo de um avião L-1011, em um Sistema Pêndulo Invertido Rotacional e em um Sistema de Simulação de Vôo de Helicóptero para ilustrar os procedimentos do projeto e a efetividade do método. / Using the residuals functions, it is proposed a new scheme to improve robustness and fault accommodation by controller adaptation. A Variable Structure Control and Sliding Mode VSCSM design is presented to improve the performance of systems when computation time delay fault is present. A Discrete SlidingMode Control (DSMC) design is presented to control several fault situations and parametric uncertainties. To adapt the controller to fault condition, a strategy based on the residuals functions is proposed. The scheme is applied to a lateral axis model of a L-1011 in cruise flight conditions, a RotaryMotion Inverted Pendulum System and a Helicopter Flight Simulation System to illustrate the design procedures and the effectiveness of the method.