No presente trabalho apresenta-se o estudo de duas diferentes abordagens relacionadas à utilização de sensores visuais na robótica móvel. Na primeira delas as imagens são usadas para fornecer parâmetros que permitam determinar a postura do próprio veículo durante o rastreamento de uma trajetória preestabelecida. Na segunda abordagem, os parâmetros fornecidos pelo processamento das imagens permitem calcular dados sobre a posição relativa entre o objeto imageado e o robô com o objetivo de seguir alvos móveis. No caso do rastreamento de trajetória, utiliza-se a lei de controle cinemático proposta em [

O comprimento de pista ée um dos principais parâmetros que limitam a operação de aeronaves. A decolagem, apesar de ser umas das etapas mais importantes do vôo, muitas vezes ée negligenciada em função de ser uma etapa muito curta. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a aplicação de método de otimização na obtenção de trajetórias ótimas de decolagem de aeronaves, visando minimizar o comprimento de pista. Para a solução do problema de otimização utilizou-se a distância de decolagem como função objetivo, sujeita a penalizações com diferentes pesos de razão de subida (ROC) após a decolagem. Este problema ée limitado apenas à condição de vôo bimotor sujeito a qualquer condição de temperatura e altitude. A variável de controle utilizada neste problema ée a deflexão do profundor, parametrizada em função da velocidade. As velocidades citadas pelos requisitos de certificação são determinadas juntamente com a solução ótima do problema. O modelo proposto para simular a trajetória da aeronave durante a decolagem ée composto pelas equações do movimento nas coordenadas cartesianas X e Z, pela equação do momento na direção Y, e por relações cinemáticas e geométricas. Este tipo de problema ée descrito por um conjunto de equações diferenciais não-lineares, cuja solução ée complexa e difícil de ser obtida. Para tanto, torna-se necessário a utilização de recursos computacionais robustos para obter resultados. A solução obtida ée sub-ótima devido à parametrização da lei de controle, e ao fato de que não há garantias que o mínimo da função objetivo seja global. Os resultados permitem obter o controle sub-ótimo da deflexão do profundor durante a corrida de decolagem para a qual a distância ée minimizada. O resultado deste trabalho tem por objetivo melhorar o desempenho de decolagem, tendo como critério o uso do menor comprimento possível de pista sem comprometer demais a razão de subida da aeronave. A aeronave utilizada como exemplo deste trabalho foi objeto de projeto do Programa de Especialização em Engenharia (PEE) suportada pela Empresa Brasileira de Aeronáutica (EMBRAER) e pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).

Foi realizado o estudo da técnica de processamento de sinais de Radar denominada TBD (Track-Before-Detect) visando a concepção de arquiteturas de processamento aplicáveis ao interesse da Defesa. Também conhecida como retrospective detection, long-term integration, ou ainda scan-to-scan integration, a técnica TBD explora o uso conjunto da detecção e rastreio de alvos para determinar suas trajetórias nas sucessivas observações que o Radar faz do cenário. Apresentam-se neste trabalho uma modelagem dos sinais ecos de sucessivas varreduras, a estruturação de processadores baseados no algoritmo modificado de Viterbi e em um banco de filtros casados com os sinais ecos dos alvos. Propõe-se ainda uma nova estrutura que combina o algoritmo modificado de Viterbi com um banco de filtros casados. Para a avaliação comparativa das estruturas de processamento, simulou-se a envoltória complexa dos sinais ecos recebidos por um dado Radar de vigilância na presença de ruído aditivo. Considerou-se na simulação um cenário operacional próximo a condições reais e de interesse, onde uma fragata emprega seu sistema de defesa antimíssil contra o ataque de uma aeronave inimiga em uma situação de crise. O desempenho dos processadores foi avaliado pela Probabilidade de Detecção e de Falso alarme em função da relação sinal-ruído.

Esta tese trata do desenvolvimento de um Sistema de Trajetografia, com a utilização de uma instrumentação instalada na aeronave conjuntamente com um sistema de recepção GPS Diferencial com medição da fase da portadora. Este trabalho, apresenta a base teórica e prática da arquitetura proposta a qual foi desenvolvida e testada experimentalmente, utilizando como plataforma de ensaio a aeronave XT-27, FAB 1321 pertencente à Divisão de Ensaios em Vôo, deste Centro. O resultado deste trabalho foi a implantação de um Sistema de Trajetografia com boa precisão, alta cadência de amostragem e custo baixo capaz de atender a maioria das campanhas de ensaios em vôo de aeronaves.

Foi desenvolvida uma função de guiagem longitudinal integrando o controle de trajetória e velocidade para um Sistema de Controle Automático de Vôo (AFCS) a ser instalada em aviões do tipo commuter de última geração. A lei de controle básica enfoca as fases finais de aproximação, tais como captura e trilhamento dos sinais do localizador e rampa de planeio para aproximações com piloto automático sob condições meteorológicos adversas. Os sinais de desvio de trajetória de vôo e desvio da velocidade de referência de aproximação são usados na realimentação, gerando comandos para as superfícies de controle e comando de torque para motores. Os resultados da simulação em computador digital da dinâmica da aeronave e das leis de controle são apresentados, para a fase de vôo de aproximação, para demonstrar a eficácia da integração do piloto automático e comando de motor.

O estudo analítico das trajetórias espaciais ótimas em um campo gravitacional gerado por um elipsóide (campo não-central) e consideravelmente mais difícil que o estudo relativo às trajetórias em campo central Newtoniano. A existeência de uma estrutura "canônica generalizada"permite, no entanto, empregar os métodos de perturbações baseados em séries de Lie, em particular o método de Hori, na determinação de soluções formais de primeira ordem. Expressões descrevendo a evolução do "vetor fundamental"são apresentadas para diversos tipos de arcos balísticos (circulares, elípticos, equatoriais, não-equatoriais....etc) As transferências impulsivas entre órbitas quase-circulares-equatoriais próximas e as transferências de pequenas amplitudes entre órbitas quase-circulares utilizando os sistemas de potência limitadas e baixo empuxe são analisadas em detalhes.

O propósito desta tese é estudar problemas de otimização de trajetórias espaciais em campo gravitacional não central devido ao efeito do achatamento da Terra (segundo harmônico zonal). Para tanto, inicialmente este trabalho apresenta alguns fundamentos e resultados matemáticos da Teoria de Controle Ótimo. Estes conceitos são então utilizados no desenvolvimento matemático e formulação do método numérico indireto conhecido como método da variação segunda. Em seguida, o problema de otimização de trajetórias espaciais é formulado em elementos Cartesianos - vetores posição e velocidade - e modificado para elementos orbitais através de uma transformação canônica. Uma versão do método Hori de teoria de perturbações particularizado para sistemas canônicos generalizados é então aplicado a esta nova forma do problema de otimização, resultando em uma função Hamiltoniana média, que caracteriza manobras de longa duração. Em seguida, utiliza-se o algoritmo do método da variação segunda para resolver alguns casos deste problema, considerando o clássico modelo propulsivos de sistemas com velocidade de ejeção modulável e potência limitada (PL). Por fim, os termos de caráter periódico do problema são adicionados a esta solução média, a partir de conceitos adicionais do método de Hori. Uma correção das condições iniciais faz-se necessária nesta etapa e é obtida a partir de um procedimento baseado no método de Newton-Raphson. Os resultados obtidos com esta formulação são comparados com aqueles fornecidos pelo mesmo método para o problema não perturbado (campo gravitacional central). Conclui-se que a influência do segundo harmônico zonal é, de fato, relevante.

No Brasil há um número insuficiente de profissionais capacitados em Mecatrônica para atender a demanda, o que exigirá a intensificação de formação de profissionais voltados para pesquisa, inovação, bem como para o projeto, desenvolvimento, produção e comercialização da nova geração de robôs. Um dos aspectos essenciais na formação deste profissional está relacionado com a análise de movimentação dos robôs e, portanto, com a modelagem cinemática e dinâmica desses dispositivos e sua relação com o sistema de controle. Nota-se que há necessidade de informações e de recursos computacionais apropriados para dar suporte a essa formação. Para exemplificar, os softwares de mercado, têm a arquitetura de sistema fechada com o objetivo de proteger a propriedade intelectual e interesses do fabricante, constituindo assim um inconveniente na utilização em estudos e pesquisas nos cursos de nível superior, além do alto custo associado. Este trabalho visa suprir algumas necessidades constatadas, disponibilizando recursos teórico-computacionais, como suporte ao ensino, à pesquisa e ao desenvolvimento na área de manipuladores robóticos e suas aplicações, com ênfase nas modelagens cinemática, dinâmica e geração de trajetórias para robôs manipuladores seriais e de cadeia fechada, constituindo isso em: levantar os requisitos aplicáveis a um ambiente computacional para a modelagem e simulação de manipuladores robóticos; conceber e desenvolver um ambiente moderno de software aberto com capacidade para efetuar cálculos para análise e estabelecimento de modelos numéricos e simbólicos para o estudo e determinação do movimento de tais dispositivos e ainda reunir didaticamente a base teórica associada, possibilitando aos alunos e pesquisadores experimentar soluções existentes ou criar suas próprias alternativas.

Este trabalho tem como objetivo principal propor um método, baseado em técnicas de aprendizagem de máquina, para a detecção de trajetórias anômalas em relação a um conjunto de trajetórias, com vista à aplicação em monitoramento de tráfego aéreo. Dadas as características do tráfego aéreo (regulamentação, economia, segurança) existe uma certa regularidade nas trajetórias das aeronaves de tal forma que o seu comportamento conjunto pode ser modelado e eventuais desvios desse modelo podem ser detectados. A fim de comprovar esta hipótese, dados reais de tráfego aéreo da área de controle terminal de São Paulo (TMA-SP) foram obtidos e armazenados em um sistema gerenciador de banco de dados. Aplicações de visualização foram implementadas para permitir um exame visual das trajetórias e um estimador de densidade por função de núcleo multivariado foi utilizado para verificar as direções predominantes do tráfego. Um modelo de representação das trajetórias baseado na Transformada Discreta de Fourier é proposto e utilizado na preparação de um conjunto de trajetórias que alimentam um algoritmo de agrupamento. Este algoritmo foi capaz de identificar os procedimentos principais do tráfego, e as trajetórias rotuladas por este procedimento foram utilizadas por um método proposto de classificação de pontos individuais de trajetórias que obteve êxito na detecção de trajetórias anômalas, confirmando as hipóteses deste trabalho.

Neste trabalho é mostrado um quadro geral de possibilidades de movimento num plano representativo para o espaço de fase quadrimensional associado ao problema restrito de três corpos médio plano, na vizinhança da ressonância 3:1. Isto é obtido através de sucessivas intersecções de trajetórias com o referido plano sobre várias curvas de energia constante. As trajetórias não caóticas estão relacionadas a pontos que podem ser considerados fixos no plano representativo. A interpretação destes pontos é feita a partir de secções de Poincaré representadas em termos de excentricidade e longitude do perihélio, cujas trajetórias correspondem a libração internas ou externas e circulações com relação ao referido ângulo. A identificação de asteróides reais sobre o plano representativo é realizada e mostra que estes estão sempre localizados em regiões de curvas invariantes. Além disto, é apresentado um modelo qualitativo integrável usando parte do hamiltoniano mádio elíptico, que embora não seja suficiente para descrever a dinâmica da ressonânica 3:1, constitui uma generalização do modelo circular plano.