Orientador: Alvaro Geraldo Badan Palhares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-21T23:30:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cerqueira_JesdeJesusFiais_M.pdf: 3610656 bytes, checksum: 3ca3dd647828272f927bf5c8f098f3ad (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho são analisadas as estruturas recursivas e não recursivas da classe perceptron de Redes Neurais Artificiais. A lei de aprendizado utilizada é baseada no gradiente com a inclusão da retro-propagação (back-propagation) de sinais através da rede. É apresentada uma formulação vetorial para os modelos e estabelecido um critério para análise de convergência baseado no segundo método de Lyapunov. Como exemplo, uma rede que mistura neurônios recursivos e não recursivos é testada por simulação em um sistema de controle para o acionamento das juntas de um robô de dois graus de liberdade, sendo propostos um identificador e um controlador adaptativo por modelo referência, com os resultados apresentados que mostram a eficiência do método / Abstract: This work analyses the recurrent and no recurrent dynamic structures of the perceptron class of artificial neural networks. The learning law used is based on the gradient with the inclusion of back-propagation of signals through the network. A vectorial formulation to modelsis presented and a criterion for convergence analysis based on the second Lyapunov's method is established. As on example, a mix network is tested through simulation in a control system for the activation of the joints of a two degree of freedom robot, and an identifier and an adaptive controller by reference modeI are proposed, the results showing the efficiency of the method being presented. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Rafael Santos Mendes, Paulo Augusto Valente Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T03:56:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_ElyCarneirode_D.pdf: 7553730 bytes, checksum: 147655bd518280b0312a3f23c61f41c7 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho apresenta uma metodologia para o projeto de controladores robustos com relação a incertezas paramétricas do processo. O método utiliza a alocação de pólos em malha fechada numa região pré-definida do plano complexo. Para o caso em que os coeficientes do polinômio característico de malha fechada são funções lineares dos parâmetros do processo, derivam-se domínios de busca limitados, no espaço de parâmetros do controlador, contendo o conjunto de controladores factíveis para o problema. Estes domínios de busca são definidos por restrições lineares, no caso em que a região de alocação é conexa, ou então por restrições quadráticas, quando a região de alocação é dada por um conjunto de círculos disjuntos no plano complexo. ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This thesis presents a methodology for designing controllers that are robust with respect to parametric plant uncetainties using a stochatisc global search technique. Genetic algorithms (GAs), as the optimization tool. We adopt a pole placement approach, considering linear systems and linear interval uncertainties, provided that the characteristic polynomial coefficients are affine functions os plant parameters. With repect to the alocation region, we treat two different cases. The first case is concerned with a connected region in the complex plane, while the second one considers circular disjoint regions for the poles. In each case, a set of necessary conditions is derived, defining a bounded domain in the controller parameters space, which is used by a constraint handling GA in the optimization of the system robustness. ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Paulo Roberto G. Kurka, Euripedes G. O. Nobrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T15:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Victorino_AlessandroCorrea_M.pdf: 6845491 bytes, checksum: 9903819bc3d57ffa32aaed40f2334f6f (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Robô Móvel Não-holonômico com rodas (RMN) é um sistema mecânico caracterizado por restrições cinemáticas não integráveis. Esta classe de sistemas mecânicos apresenta sérios problemas para o estudo de controle e estabilização, discutidos nesta dissertação. A condição do posto de Brockett postula que um sistema não-holonômico não pode ser estabilizado para uma configuração de repouso através de leis suaves de realimentação. Os modelos cinemáticos de estado e algumas de suas propriedades estruturais são inicialmente considerados. Linearização por realimentação dinâmica de estados e controle com realimentação suave dependente do tempo são sucessivamenteaplicados em uma estratégia híbrida, afim de se obter a convergência para a trajetória de referência e estabilizar o robô para uma configuração de repouso. É apresentado o controle de trajetória de um RMN com utilização de Linearização por Realimentação, com resultados simulados e experimentais baseados no robô KHEPERA, um robô móvel miniatura com 55mm de diâmetro. Os resultados experimentais mostram a aplicabilidade dos estudos teóricos apresentados / Abstract: Nonholonomic Wheeled Mobile Robot (NWMR) is a mechanical system which is characterized by non integrable kinematic constraints. This c1ass of mechanical system poses difficult problems to the study of control and stability, discussed here. Brockett's rank condition shows that a nonholonomic system canoot be stabilized to a rest configuration by means of smooth state feedback laws. Its structural properties are analyzed and the kinematic state space models necessary for the understanding of the behavior of the NWMR are presented. Trajectory tracking problems for mobile robots by means of feedback linearization is then considered. Dynamic feedback linearization and time-varying feedback are successively applied to handle the tracking of a moving reference trajectory and stabilization of the robot to a rest configuration. The trajectory control of a NWMR using feedback linearization is presented, with simulated and experimental results based on a Khepera, a 55 millimeters of diameter miniature mobile robot. Experimental results show the applicability of the theoretical studies presented. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Douglas E. Zampieri, Pedro L. D. Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T16:33:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camino_JuanFrancisco_M.pdf: 7058958 bytes, checksum: 5256abec9d10910df3ef7cf1cd7fe02f (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Esta dissertação apresenta aplicações das teorias de controle 'H IND. 2¿ e 'H IND. INFINITO¿ via desigualdades matriciais lineares, e da parametrização de Youla em suspensões ativas. São abordados três modelos dinâmicos diferentes: o unidimensional, o bidimensional, e o tridimensional. Não foi considerada a implementação prática dos controladores projetados, restringindo-se o trabalho às análises comparativas das técnicas utilizadas. Os problemas clássicos de controle 'H IND. 2¿ e 'H IND. INFINITO¿ por realimentação completa de estado, obtidos a partir da solução de uma equação do tipo Riccati, são convertidos em problemas convexos similares, podendo assim ser resolvidos por um conjunto de desigualdades matriciais lineares (LMI's). Este novo problema permite levar em consideração num sistema incertezas paramétricas descritas por um domínio poliedral convexo limitado. A parametrização de Youla também é investigada. Esta metodologia pode ser vista como ponto de partida para outras técnicas, pois possibilita investigar o limite de desempenho do sistema. A abordagem aqui desenvolvida não leva em consideração incertezas paramétricas (mas poderia considerá-Ias) e é aplicada unicamente no sistema unidimensional. Os modelos dinâmicos da suspensão veicular são levantados utilizando-se as equações de Newton-Euler. As hipóteses adotadas são: amortecedor, mola e atuador como sendo ideais, e movimento de corpo rígido. O modelo unidimensional possui dois graus de liberdade, um para o eixo e outro para o corpo principal. O modelo bidimensional inclui a mais o modo de balanço. O modelo tridimensional, permite investigar todos os modos de corpo rígido. Simulações numéricas são efetuadas para cada um dos modelos dinâmicos levantados. As análises comparativas são baseadas na tríade força de controle, espaço de trabalho da suspensão e dirigibilidade / Abstract: This thesis presents an analysis of the 'H IND. 2¿ e 'H IND. INFINITO¿ robust control theory via linear matrix inequalities, and an approach by Youla parametrization of the closed loop transfer matrix, applied to the design of three different vehicular suspension models. The focus is on comparative analyses of the techniques employed rather than on a specific practical implementation. The classical 'H IND. 2¿ e 'H IND. INFINITO¿ optimal control problem through full state feedback, obtained from the solution of a Riccati type equation, can be turned into similar convex problems, which can be solved by a set of linear matrix inequalities. This procedure permits to take into account parametric uncertainties in the system, analyzing the uncertainty space by computing only the vertices of a polyhedral convex bounded domain. An optimal control technique via Youla parametrization is aIso analyzed. This approach can be viewed as a benchmark for other techniques. ln the specific problem here solved, uncertainties are not taken into account, but this could be done. This technique is only applied to a quarter-car model, the simplest one. The dynamic models of the vehicular suspension are built by using Newton-Euler's law. Some assumptions have been adopted, such as ideal dampers, spring stiffness, and band width actuators, and rigid body motion. The first suspension modeI is unidimensional, with two degrees of freedom - one for the body mass mode, and another for the axle mass mode. The second modeI is twodimensional, permitting to analyze the pitch mode. The last one, treedimensional, permits to investigate all the rigid body modes. Numerical results are carried out for the three models, within the whole span of uncertainties. The comparative analyses are based on the trade-off between the control force, the suspension stroke, and the road-holding ability / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Euripedes Guilherme de Oliveira Nobrega, Renato Pavanello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-07-26T15:14:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvesJunior_MarcoAntoniodeOliveira_M.pdf: 5773672 bytes, checksum: 7f336a00c9791d4dc6e610b876f42cb4 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi utilizar redes neurais para a detecção de falha, mostrando uma aplicação sem a utilização de modelos que pode ser estendida à plantas não-lineares. Para mostrar a aplicabilidade do método neural, foi feita uma comparação deste método com um observador que estima a resposta da planta. A comparação foi feita por meio de sinais simulados e medidos das respostas de uma viga com e sem falha estrutural. Os sinais caracterizaram-se por serem as respostas para os casos sem e com controle, onde o tipo de controle aplicado foi polinomial e adaptativo autosintonizado. As falhas foram representadas de duas formas: uma trinca e adição de massa, sendo estas causadoras de redução de freqüência natural. O experimento foi realizado com uma viga flexível que possuía materiais piezoelétricos como sensores e atuadores. O estudo da representação matemática dos sistemas mecânicos, de suas trincas e da variação de massa, dos métodos de controle adotados e finalmente dos métodos de detecção de falhas, mostram como as redes neurais justificam-se neste âmbito de pesquisa / Abstract: The main goal of this work is to present a neural network able to detect failures. As it was built like a state estimator, known as observer, was adopted the name of "neural observer". The advantage of this approach is that a mathematical model is not necessary and non-linear applications can be treated easier. To obtain results, the neural observer was compared to a robust observer, which is nowadays the most powerful tool for failure detection. The failures considered by the methods were cracks, mass variation simulation and measurement of mass variation on a beam. The experimental environment was a beam with actuators and sensors both made by piezoelectric ceramics, known as PZT / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : João Mauricio Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-27T23:45:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sa_ClaudioEduardoAravechiade_D.pdf: 35817131 bytes, checksum: e495fd6a62b93a1a2ddfc8b25f6b7e83 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema automático de geração de trajetórias e a implementação de um programa computacional off-line e de um programa de supervisão e controle, com o objetivo de viabilizar a automação de tarefàs de robôs. Foi utilizado para o desenvolvimento deste trabaJho o robô Manutec fabricado pela Siemens composto de seis juntas rotacionais e o manipulador submarino Kraft mas isto não impede que os resultados obtidos possam ser estendido para robôs com outros tipos de juntas. Inicialmente é realizada uma discussão sobre a programação "off-line" e sobre a supervisão e controle de dispositivos robóticos. Também é rea1izada uma breve revisão dos conceitos utilizados na robótica, sobre geração de trajetórias e a formulação matemática para a obtenção do modelo geométrico direto e inverso de um robô e em seguida é apresentado a estrutura do sistema proposto para a geração de trajetórias. E após isso se discorre sobre o tratamento de colisões e criação de obstáculos e a implementação do programa computacional off-line e os resultados obtidos (computacionais e experimentais). Os programas foram implementados, em linguagem ADA, em um microcomputador compatível com a linha ffiM-PC-AT de forma modular, possibilitando alterações / Abstract: The objective of this work is the development of an automatic system of generation of trajectories and the implementation of a program off-line and a program of supervision and contro}, with the objective of making possible the automation of robots' tasks. The robot used for the development of this work was Manutec manufactured by Siemens composed of six rotational joints and the manipulator submarine Kraft but this doesn't impede that the obtained results can be extended for robots with other types of joints. Initially a brief revision of the concepts used in the robotics is accomplis~ about generation of trajectories and the mathematical formulation for the obtaining of the a robot's direct and inverse geometric model and soon afier the structure of the system proposed for the generation of trajectories is presented. It is then it is made a study on the treatment of collisions and creation of obstacles and the implementation of the program off-line and the obtained resu1ts. The programs are implemented, in language ADA, in a compatible microcomputer with the line IBM-PC-ATTN in way to modulate, facilitating alterations / Doutorado / Mecanica dos Solidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Redes de sensores sem Fio (RSSFs) sÃo fruto dos recentes avanÃos nas tecnologias de sistemas micro-eletro-mecÃnicos, circuitos integrados de baixa potÃncia e comunicaÃÃo sem fio de baixa potÃncia. Estes avanÃos permitiram a criaÃÃo de minÃsculos dispositivos computacionais de baixo custo e baixa potÃncia, capazes de monitorar grandezas fÃsicas do ambiente e estabelecer comunicaÃÃo uns com os outros. Estes dispositivos, denominados nÃs sensores, sÃo dotados de um microcontrolador simples, elementos sensores, rÃdio transceptor e fonte de alimentaÃÃo. O sistema operacional (SO) à um componente essencial de um projeto de uma aplicaÃÃo para RSSFs. Em relaÃÃo ao modelo de concorrÃncia, podem-se dividir os SOs em duas categorias: baseados em eventos e baseados em threads. O modelo baseado em eventos cria diculdades ao programador para controlar os uxos de execuÃÃo e nÃo se ajusta a problemas com longos perÃodos de computaÃÃao. Por outro lado, o modelo baseado em threads tem alto consumo de memÃria, mas fornece um modelo de programaÃÃo mais simples e com bons tempos de resposta. Dentro desse contexto, esta dissertaÃÃo propÃe um novo SO para RSSFs, chamado SKMotes, que explora as facilidades de programaÃÃo do modelo threads aliadas à baixa ocupaÃÃo de memÃria. Este SO utiliza um modelo de concorrÃncia baseado em threads, mas nÃo completamente preemptivo, pois em dado momento apenas um subconjunto das threads do sistema està executando no modo preemptivo baseado em prioridades. O restante das threads permanece em espera, ocupando apenas um contexto mÃnimo de execuÃÃo, que nÃo contempla a pilha de dados. O principal objetivo desse modelo à prover tempos de resposta baixos para threads de alta prioridade, ao mesmo tempo que garante baixo consumo de energia e ocupaÃÃo de memÃria mais baixa do que kernels preemptivos. Estas caracterÃsticas permitem que o SKMotes seja empregado em aplicaÃÃees de RSSFs que utilizem um conjunto de tarefas orientadas à E/S e a longos perÃodos de computaÃÃo. Por exemplo, aplicaÃÃes de RSSFs que realizem funÃÃes de compressÃo de dados, criptografia, dentre outras. A avaliaÃÃo de desempenho do SO proposto foi realizada em um ambiente de testes, baseado em uma FPGA, projetado para esta dissertaÃÃo, que permite realizar mediÃÃes da utilizaÃÃo da CPU e do tempo de resposta das threads, ao mesmo tempo em que interage com a plataforma do nà sensor atravÃs da interface de comunicaÃÃo serial. Este ambiente de testes pode ser reutilizado em diferentes cenÃrios de avaliaÃÃo de desempenho de sistemas computacionais baseados em microcontroladores. Os testes de avaliaÃÃo de desempenho mostram que, para os casos de teste realizados, o SKMotes apresenta ocupaÃÃo do processador equivalente Ãs soluÃÃes baseadas em multithreading preemptivo, mas com consumo de memÃria de dados, em mÃdia, 20% menor. AlÃm disso, o SKMotes à capaz de garantir tempos de respostas, em mÃdia, 34% inferiores Ãs soluÃÃes baseadas em kernels de eventos. Quando se avalia apenas os casos de teste que possuem threads orientadas à E/S e a longos perÃodos de computaÃÃo, o tempo de resposta chega a ser, em mÃdia, 63% inferior ao apresentado por kernels baseados em eventos.

Orientador : João Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T16:42:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cassemiro_EdnaRodrigues_M.pdf: 14375136 bytes, checksum: 18483c5b7dce16450d1cc4b57d8ecfd0 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Nesse trabalho, foram estudados os aspectos cinemáticos na modelagem de membros superiores e inferiores para aplicação em próteses antropomórficas. Para validação desse modelo foi escolhida a linguagem computacional ADA, que permite uma interface amigável com o usuário e a interface de entrada de sensores e saída de sinais de comando para os atuadores. E ainda a possibilidade de ser acrescido de novos módulos. A validação experimental desse foi realizada através uma bancada de laboratório, que permitiu realização de testes da interface de acionamento (calculados em função do modelamento dos diferentes graus de liberdade das próteses implementadas) das próteses e sensores utilizados. Como sistema de acionamento foram utilizadas ligas de memória de forma - SMA (Shape Memory Alloy), motores de corrente contínua e de passo onde a partir de ensaios experimentais, foram validados os conceitos desenvolvidos nesse trabalho, tais como modelagem, acionamento e controle de próteses antropomórficas / Abstract: In this work, the kinematics modeling of upper and inferior limbs has been studied. The computational language ADA was chosen for validation tests. This language allows a friendly interface with the user. It also has a friendly input sensor interface with the signal output facilitating the incorporation new modules. The experimental validation allows the accomplishment of tests for prostheses driver that were used. Shape memory alloys, DC motors and stepping motor were used as actuators. The experimental was carried out at a workbench. And so the concepts development such as modeling, driving and control of anthropomorphic prostheses has been validated using experimental tests / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Franco Giuseppe Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T10:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LombardiJunior_ArleydeBarros_M.pdf: 17351461 bytes, checksum: 1ae230a116e027f02c51f319b0ba84c4 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Cadeiras de roda são geralmente a única solução disponível que visa resolver problemas de mobilidade, contudo até agora não foram eficientes em- trazer para pessoas em condição de deficiência motora a completa integração à sociedade, este trabalho visa minimizar problemas de lesão por esforços repetitivos ocorridos na tentativa de transpor barreiras arquitetônicas como rampas e terrenos irregulares, em especial as crianças, uma vez que não possuem força suficiente para transpor obstáculos ou mesmo mover-se em uma cadeira de rodas comum, sentindo-se frustrados em ter que pedir auxílio o que gera um sentimento de dependência e atrapalha seu desenvolvimento social e pessoal. Objetivou-se a concepção de um mecanismo servo-assistido que auxiliasse a transposição de obstáculos. Como metodologia foi necessário a caracterização da população usuária e a influência da cadeira de rodas como elemento presente no seu desenvolvimento psicossocial além da modelagem cinemática e dinâmica da cadeira de rodas que foi utilizada na determinação de parâmetros para o controle do mecanismo servo-assistido, a modelagem da propulsão que permitiu a comprovação da redução dos esforços nas juntas dos membros superiores com a utilização da proposta / Abstract: Wheelchairs are usually the only solution available to solve the problem of mobility, however still now they are not enough efficient to bring handicapped condition people for a full interaction with the society, this work intent to minimize repetitive effort lesion problem, which occur transposing some difficult architectonic barriers as steps, ramp or irregular flour, especially children users, because they usually do not have enough power to transpose this kind of obstac1e or moving themselves in a common wheelchair and in most time they feel frustrated in having to ask for helping what causes a dependence feeling which in consequence disturbs their social and personal developing. The objective is the servo-assisted mechanism conception which helps users to transpose this obstac1es. The methodology used was firstly the complete user population characterisation and wheelchair influence over the users development psycho-social, besides was done cinematic and dynamic wheelchair modelling which was used to determine parameters for mechanism servo-assisted control. Finally propulsion modelling allow to confirm efforts reductions in upper extremity joints when the proposal was applied. / Mestrado / Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orentador: João Mauricio Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:48:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_CarlosRaimundoErig_D.pdf: 2265514 bytes, checksum: fd1d47929d36db3e957f661d51ad7b46 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado