Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArmandoSS_TESE.pdf: 2110397 bytes, checksum: c6ade2a7219938325c34c1856e93d29f (MD5) Previous issue date: 2013-02-01 / In this Thesis, the development of the dynamic model of multirotor unmanned aerial vehicle with vertical takeoff and landing characteristics, considering input nonlinearities and a full state robust backstepping controller are presented. The dynamic model is expressed using the Newton-Euler laws, aiming to obtain a better mathematical representation of the mechanical system for system analysis and control design, not only when it is hovering, but also when it is taking-off, or landing, or flying to perform a task. The input nonlinearities are the deadzone and saturation, where the gravitational effect and the inherent physical constrains of the rotors are related and addressed. The experimental multirotor aerial vehicle is equipped with an inertial measurement unit and a sonar sensor, which appropriately provides measurements of attitude and altitude. A real-time attitude estimation scheme based on the extended Kalman filter using quaternions was developed. Then, for robustness analysis, sensors were modeled as the ideal value with addition of an unknown bias and unknown white noise. The bounded robust attitude/altitude controller were derived based on globally uniformly practically asymptotically stable for real systems, that remains globally uniformly asymptotically stable if and only if their solutions are globally uniformly bounded, dealing with convergence and stability into a ball of the state space with non-null radius, under some assumptions. The Lyapunov analysis technique was used to prove the stability of the closed-loop system, compute bounds on control gains and guaranteeing desired bounds on attitude dynamics tracking errors in the presence of measurement disturbances. The controller laws were tested in numerical simulations and in an experimental hexarotor, developed at the UFRN Robotics Laboratory / Nesta Tese, s?o apresentados os desenvolvimentos da modelagem din?mica de um ve?culo a?reo n?o tripulado multirrotor com capacidade de decolagem e pouso vertical, considerando as n?o linearidades de entrada e o desenvolvimento de um controlador robusto por backstepping. A formula??o do modelo din?mico ? expressa usando-se as leis de Newton-Euler, visando ? obten??o de uma melhor representa??o matem?tica do sistema mec?nico para a an?lise e projeto das leis de controle, n?o apenas quando est? pairando, como tamb?m de decolagem, de pouso, ou de voo executando uma tarefa. As n?o linearidades de entrada s?o a zona morta e a satura??o, onde o efeito gravitacional e as inerentes restri??es f?sicas dos rotores s?o relacionadas e abordadas. O microve?culo experimental est? equipado com uma unidade de medida inercial e um sonar, que devidamente instrumentada fornece as medidas da atitude e altitude. Foi desenvolvido um estimador em tempo real para atitude usando quat?rnios e baseado em filtro de Kalman estendido. Para a formula??o robusta do controlador, os sensores foram modelados como o valor real, que ? o valor ideal com a adi??o de um vi?s e mais um ru?do branco desconhecidos e limitados. Os controladores de atitude e altitude foram derivados usando-se o crit?rio globalmente uniformemente praticamente assintoticamente est?vel para sistemas reais, que permanece globalmente uniformemente assintoticamente est?vel se e somente se suas solu??es s?o globalmente uniformemente limitadas, lidando com a converg?ncia e estabilidade dentro de uma regi?o com raio n?o nula, levando em considera??o algumas suposi??es como as incertezas nas medi??es. A t?cnica de an?lise de Lyapunov foi usada para: provar a estabilidade do sistema em malha fechada; calcular os limites dos ganhos de controle, e, obter a garantia limitada pretendida sobre o erro de rastreamento da din?mica de atitude na presen?a de dist?rbios nas medi??oes. As leis de controle foram testadas em simula??es num?ricas e em um hexarrotor experimental, desenvolvido no Laborat?rio de Rob?tica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MayaraOL_DISSERT.pdf: 2406797 bytes, checksum: e542f1e52029a933cac4b8af8d311ef3 (MD5) Previous issue date: 2012-12-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work depicts a study of the adsorption of carbon dioxide on zeolite 13X. The activities were divided into four stages: study batch adsorption capacity of the adsorbent with synthetic CO2 (4%), fixed bed dynamic evaluation with the commercial mixture of gases (4% CO2, 1.11% CO, 1 2% H2, 0.233% CH4, 0.1% C3, 0.0233% C4 argon as inert closing balance), fixed bed dynamic modeling and evaluation of the breakthrough curve of CO2 originated from the pyrolysis of sewage sludge. The sewage sludge and the adsorbent were characterized by analysis TG / DTA, SEM, XRF and BET. Adsorption studies were carried out under the following operating conditions: temperature 40 ?C (for the pyrolysis of the sludge T = 600 ?C), pressures of 0.55 to 5.05 bar (batch process), flow rate of the gaseous mixture between 50 - 72 ml/min and the adsorbent masses of 10, 15 and 20 g (fixed bed process). The time for the adsorption batch was 7 h and on the fixed bed was around 180 min. The results of this study showed that in batch adsorption process step with zeolite 13X is efficient and the mass of adsorbed CO2 increases with the increases pressure, decreases with temperature increases and rises due the increase of activation temperature adsorbent. In the batch process were evaluated the breakthrough curves, which were compared with adsorption isotherms represented by the models of Langmuir, Fre?ndlich and Toth. All models well adjusted to the experimental points, but the Langmuir model was chosen in view of its use in the dynamic model does not have implications for adsorption (indeterminacy and larger number of parameters such as occurred with others) in solving the equation. In the fixed bed dynamic study with the synthetic gas mixture, 20 g of mass adsorbent showed the maximum adsorption percentage 46.7% at 40 ?C temperature and 50 mL/min of flow rate. The model was satisfactorily fitted to the three breakthrough curves and the parameters were: axial dispersion coefficient (0.0165 dm2/min), effective diffusivity inside the particle (dm2/min 0.0884) and external transfer coefficient mass (0.45 dm/min). The breakthrough curve for CO2 in the process of pyrolysis of the sludge showed a fast saturation with traces of aerosols presents in the gas phase into the fixed bed under the reaction process / O presente trabalho retrata um estudo da adsor??o de di?xido de carbono em ze?lita comercial do tipo 13X. As atividades desenvolvidas foram divididas em quatro etapas: estudo em batelada da capacidade de adsor??o do adsorvente com o CO2 sint?tico (4%), avalia??o din?mica em leito fixo com a mistura sint?tica de gases (4% CO2, 1,11% CO, 1,2% H2, 0,233% CH4, 0,1% C3, 0,0233% C4 e arg?nio como inerte fechando o balan?o), modelagem din?mica em leito fixo e avalia??o em leito fixo da curva de ruptura do CO2 com o g?s de pir?lise do lodo de esgoto. O lodo e o adsorvente foram caraterizados por an?lises TG/DTA, MEV, FRX e BET. Os estudos de adsor??o foram realizados nas seguintes condi??es operat?rias: temperatura de 40 ?C (para a pir?lise do lodo T = 600 ?C), press?o de 0,55 5,05 bar (processo batelada), vaz?o da mistura gasosa entre 50 72 mL/min e massa de adsorvente igual a 10, 15 e 20 g (processo em leito fixo). O tempo do processo de adsor??o em batelada foi de 7h e em leito fixo foi em torno de 180 min. Os resultados obtidos nesta etapa mostraram que no estudo batelada o processo de adsor??o com a ze?lita 13X ? eficiente e que a massa adsorvida do CO2 aumenta com o crescimento da press?o, diminui com o aumento da temperatura e se eleva com a temperatura de ativa??o do adsorvente. No processo din?mico foram avaliadas as curvas de rupturas, as quais foram comparadas ?s isotermas de adsor??o representadas pelos modelos de Langmuir, Fre?ndlich e Toth. Todos os modelos se ajustaram bem aos pontos experimentais, por?m o modelo de Langmuir foi o escolhido tendo em vista sua utiliza??o no modelo din?mico de adsor??o n?o apresentar implica??es (indetermina??o e maior n?mero de par?metros como ocorreu com os demais) na resolu??o da equa??o. No estudo din?mico em leito fixo com a mistura de gases sint?ticos e diferentes massas de adsorvente, a massa de 20 g apresentou maior percentual de adsor??o 46,7% na temperatura de 40 oC e vaz?o da mistura gasosa de 50 mL/min. O modelo se ajustou satisfatoriamente para as tr?s curvas de ruptura e os par?metros avaliados foram: coeficiente de dispers?o axial (0,0165 dm2/min), difusividade efetiva no interior da part?cula (0,0884 dm2/min) e coeficiente externo de transfer?ncia de massa (0,45 dm/min). A curva de ruptura para o CO2 constru?da no processo de pir?lise do lodo mostrou uma r?pida satura??o do leito proveniente de tra?os de aeross?is, presentes na fase gasosa, decorrentes do processo reacional

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-27T17:40:38Z No. of bitstreams: 1 PaulaFabianePinheiroDoNascimento_DISSERT.pdf: 4732486 bytes, checksum: 94b023559d6c9cc5363ef32dad0d736e (MD5) / Approved for entry into archive by Monica Paiva (monicalpaiva@hotmail.com) on 2017-03-27T17:52:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PaulaFabianePinheiroDoNascimento_DISSERT.pdf: 4732486 bytes, checksum: 94b023559d6c9cc5363ef32dad0d736e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-27T17:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PaulaFabianePinheiroDoNascimento_DISSERT.pdf: 4732486 bytes, checksum: 94b023559d6c9cc5363ef32dad0d736e (MD5) Previous issue date: 2015-07-24 / Tendo em vista o aquecimento global promovido pela emiss?o de CO2, h? grande necessidade de desenvolver pesquisas que elimine esse poluente, principalmente com novos materiais, em particular res?duos s?lidos, viabilizando economicamente o processo. O presente trabalho tem como objetivo agregar valor ao carv?o rico em ?xidos met?licos originado da pir?lise do lodo do esgoto dom?stico e da serragem da madeira, para aplica??o no processo de adsor??o de CO2. Tamb?m foi avaliada a capacidade de adsor??o de CO2 com a ze?lita 13X comercial funcionalizada com grupo amina. As atividades experimentais realizadas compreenderam a ativa??o qu?mica dos carv?es com KOH e f?sica (atmosfera de nitrog?nio), funcionaliza??o da ze?lita 13X com MEA, caracteriza??o das amostras pelas t?cnicas BET, DRX, FRX, MEV e TG. A avalia??o da capacidade adsortiva dos s?lidos, frente ? adsor??o do CO2, foi realizada atrav?s dos processos est?tico (com mistura de 4% de CO2 e 96% de g?s inerte) e din?mico, sendo este ?ltimo, com uma mistura sint?tica de CO2, CO, CH4, H2 e hidrocarbonetos. No processo est?tico (utilizando um microadsorvedor acoplado a uma balan?a de suspens?o magn?tica), realizado na temperatura de 25?C e press?es de 0,5 a 5,0 bar, foram constru?das as isotermas de equil?brio da adsor??o, cuja equa??o do modelo (Langmuir) foi utilizada no balan?o de massa aplicado ao modelo din?mico. No processo din?mico de adsor??o, utilizando um reator de leito fixo, as curvas de rupturas foram obtidas na temperatura de 25?C, press?o de 1atm, vaz?o da mistura gasosa de 50 ml/min e 20 g de massa de adsorvente ativado termicamente. Os resultados mostraram que ap?s o tratamento qu?mico com KOH, os carv?es pirol?ticos obtiveram uma melhora significativa nas suas propriedades texturais, influenciando positivamente a sua capacidade adsortiva. O carv?o da pir?lise do lodo de esgoto teve sua ?rea superficial espec?fica aumentada de 8 a 11 vezes, ap?s a etapa de ativa??o, enquanto que para o carv?o da pir?lise da serragem da madeira esse aumento foi de 90 vezes. Os adsorventes tratados apresentaram os seguintes percentuais de remo??o de CO2: ze?lita pura - 63,32%, ze?lita funcionalizada com MEA - 67,89%, carv?o da pir?lise do lodo de esgoto - 41,46% e carv?o da pir?lise da serragem da madeira - 54,10%. O modelo din?mico aplicado se ajustou satisfatoriamente as curvas de rupturas com os valores experimentais, permitindo avaliar o coeficiente externo de transfer?ncia de massa (1,48 x 10-6 - 1,52 x 10-4 dm/min), o coeficiente de difus?o efetiva intrapart?cula (1,99 x 10-3 - 4,76 x 10-3 dm2/min) e o coeficiente de dispers?o axial do leito (3,54 x 10 -6 - 4,7 x 10-5 dm2/min).