Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T08:12:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225568.pdf: 9266485 bytes, checksum: 881f5d946874b3619124923825979a95 (MD5) / A utilização da otimização e das ferramentas de CAE nos projetos tem como objetivo a redução de custos, mas mantendo as características funcionais do produto projetado. Muitas vezes os equipamentos otimizados são mais sensíveis a vibrações que ocorrem, por exemplo, durante o transporte do equipamento, seja por meio terrestre, marítimo ou aéreo. O presente trabalho apresenta uma proposta para determinação da resposta de um chassi veicular, a uma excitação randômica que representa a elevação vertical das rodas provocada pelo deslocamento do veículo sobre uma rodovia de perfil conhecido. Para tal, o modelo matemático de um veículo de quatro rodas, composto por chassi e suspensão, será determinado e sua solução obtida pelo método da superposição modal. A solução passa pela definição do perfil da pista e determinação das matrizes características da estrutura para obtenção da função de transferência, que compreende a determinação das propriedades dinâmicas da estrutura. Com esta formulação definida, as respostas obtidas são comparadas com as respostas de um modelo experimental. As equações obtidas consideram o chassi veicular como um corpo flexível, e são comparadas com um modelo de veículo com chassi rígido, para comparação com as freqüências naturais de corpo rígido, e para demonstrar o quanto a simplificação de corpo não-flexível interfere na resposta de estruturas reais (flexíveis). Para tal, é utilizado o método das massas múltiplas, ou Multibody Model.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:40:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330212.pdf: 3028444 bytes, checksum: 3974891ca7f2f4dc41098ea6e9891245 (MD5) Previous issue date: 2014 / O movimento em formação e o seguimento de uma trajetória de referência são alguns dos problemas que tipicamente compõem uma tarefa para um grupo de veículos autônomos que cooperam entre si. Neste trabalho, ambos os problemas são abordados e uma solução é proposta utilizando-se RHC (Receding Horizon Control) e o conceito de estruturas virtuais de forma descentralizada. O método proposto consiste em um problema de otimização quadrática que realiza o consenso a respeito do centro da formação e gera uma trajetória para que o robô que a executa alcance sua posição desejada. Para o controle de veículos com restrições não-holonômicas, um controle de baixo nível é utilizado para fazer o robô seguir a trajetória gerada. Para a avaliação e teste do método proposto, um simulador, capaz de interagir com robôs reais através do ROS (Robot Operating System), foi desenvolvido e dois conjuntos de testes foram feitos. O primeiro consistiu de simulações com diferentes valores para os parâmetros da função objetivo, de forma a avaliar a eficácia do método e sua dependência nos parâmetros. O segundo consistiu de testes de realidade aumentada, em que veículos reais e virtuais integravam o grupo. Os resultados são analisados e comprovam a eficácia do método, mas ainda são necessários estudos sobre os critérios de convergência e estabilidade.<br> / Abstract: Moving in formation and tracking a reference trajectory are common problems when composing tasks for a group of cooperating autonomous vehicles. In this work, both problems are treated and a solution is proposed using RHC (Receding Horizon Control) and the concept of virtual structures in a decentralized manner. The proposed method consists of a quadratic optimization problem which is responsible for the consensus about the position of the formation center and the trajectory generation so that the robot can get to its desired position. For the control of non-holonomic vehicles, a low-level controller scheme is used to make the robot follow the generated trajectory. For the evaluation of the proposed method, a simulator capable of interaction with real robots through the use of ROS (Robot Operating System) was developed and two sets of trials were done. The first consisted of simulations with differing values of the objective function's parameters, so as to assess the effectiveness of the method and its dependency on the parameters' values. the second set consisted of tests with augmented reality, in which real and virtual robots integrated the group. The results are analised and show the effectiveness of the method, but the convergence and stability criteria need more study.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:20:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331905.pdf: 6498042 bytes, checksum: 83d8a2bf256d91ba96208f54191901c8 (MD5) Previous issue date: 2014 / O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia de análise do balanço da geração fotovoltaica de energia elétrica integrada à edificação em redes elétricas inteligentes. Foram analisados cenários nos quais cargas, geradores e dispositivos de armazenamento de energia operam em conjunto, de forma interconectada através de mecanismos de comunicação que possibilitam a interoperabilidade. Esta característica da nova arquitetura das redes de distribuição altera o paradigma tradicional, onde a geração acompanha a evolução do consumo, para uma situação em que o balanço de energia permite acomodar as melhores possibilidades de geração de energia, visando a melhor forma de operação do sistema elétrico. Para desenvolver este estudo foi analisado um sistema composto por um gerador solar fotovoltaico de 1 MWp que contribui para o abastecimento da edificação onde está inserido, uma frota de veículos elétricos do tipo plug-in, que injetam o excedente da energia armazenada em suas baterias na rede elétrica em períodos estrategicamente definidos e controlados pela rede inteligente, e foi analisada a possibilidade de utilizar um gerador a diesel que será acionado em última instância para modular picos de demanda.Foram definidas fases no decorrer do período de um dia com características particulares de custo de energia da concessionária, disponibilidade de irradiação solar e ociosidade da rede.O gerenciamento deste sistema visa obter o maior desempenho dos componentes e melhor aproveitamento desta energia, resultando em aumento da confiabilidade do sistema, redução do pico de demanda e melhoria da capacidade da rede para a gestão distribuída de fontes renováveis de energia.<br> / Abstract: The present work aims to develop a methodology for assessing the balance of the photovoltaic electricity generation integrated onto a building in smart grids. Scenarios were analyzed in which loads, generators and energy storage devices operate together, interconnected by communication mechanisms that enable interoperability. This new architecture feature of the distribution networks changes the traditional paradigm, where energy generation follows the evolution of consumption, to a situation where the power management allows searching best opportunities for power generation, seeking the best way to operate the electrical system.To develop this study a 1 MWp photovoltaic solar generator was analyzed, which supplies the building, plug-in electric vehicles that will inject the excess energy stored in the batteries on the grid. The possibility of using a diesel generator that will be triggered ultimately to modulate demand peaks was also analyzed.Stages were defined along the period of one day with particular characteristics of an utility power cost, availability of solar irradiation and idleness of the standard grid.The system management aims at obtaining the highest performance and better use of this energy, resulting in increased system reliability, reduced peak demand and improvement of grid capacity for distributed management of renewable energy sources.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2011. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:34:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327722.pdf: 7877951 bytes, checksum: 0b3f900997c69bbfa2f21102f94edd7a (MD5) Previous issue date: 2011 / Os sistemas de suspensão tiveram uma rápida evolução na primeira metade do século XX. Desde então, o conjunto mola amortecedor hidráulico tem sido usado com constantes melhoras nos materiais, mas sem mudanças na concepção. A suspensão ativa, embora conhecida há muito tempo, não é, pela sua complexidade e custo, amplamente utilizada. Nesta dissertação é desenvolvido um sistema de suspensão magnética com amortecimento eletromagnético integrado nele. O objetivo é a simplificação de construção do sistema final de suspensão. No projeto do sistema foi utilizado o software EFCAD desenvolvido pelo GRUCAD/EEL/UFSC, que é baseado na técnica de Elementos Finitos e aplicado em problemas de Eletromagnetismo. A partir do sistema projetado é proposto um modelo para controle da corrente do sistema. Finalmente, são apresentadas simulações do sistema em operação usando um controlador fuzzy para verificar se o sistema atende às especificações de projeto.<br> / Abstract : The suspension systems have had a rapid evolution in the first half of the 20th Century. Since then, the conjunct damper-spring hydraulic has been used with constant improvements in materials but without changes in the design. Although known for a long time the active suspension is not widely used because of its complexity and cost.In This dissertation is developed a system of magnetic suspension with electromagnetic damping integrated therein. The objective is the simplification of the construction of the final suspension system. In the project of the system was used the software EFCAD developed by GRUCAD /EEL/UFSC, which is based on the technique of Finite Elements and applied in Electromagnetism problems. From system designed is proposed a model for the current control system. Finally, are presented simulations of the system in operation using a fuzzy controller to check if the system fulfils the project specifications.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:25:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 106529.pdf: 3475442 bytes, checksum: b366396ea4d532584adb9368ba2c01ad (MD5) Previous issue date: 1996 / Neste trabalho foi feito um estudo do comportamento acústico de um modelo físico construído numa escala dimensional de 1:3, tomadas de um veículo de passeio de marca Fiat, modelo Elba. O modelo físico foi excitado acusticamente com o intuito de se determinar os modos acústicos e de predizer os níveis de ruído no interior da cabine. Foi feito estudo do nível do ruído no campo acústico da cabine veicular com a colocação de material de absorção acústica. As características da cabine foram estudadas através de simulação numérica com o método dos elementos finitos (FEM) e elementos de contorno (BEM) e comparadas com medição experimental no modelo físico reduzido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:30:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308895.pdf: 10126321 bytes, checksum: 9498aea672494aa97412f03e34696871 (MD5) / O ruído gerado pelo tráfego veicular se constitui atualmente um dos problemas ambientais mais relevantes em zonas urbanas. A geração e a propagação do ruído dos veículos são regidas por vários e diferentes mecanismos. Entretanto, o ruído gerado pelo acoplamento pneu-pavimento passa ser a fonte dominante quando o veículo trafega em velocidades acima de 50 km/h. O ideal seria que não houvesse a geração de ruído durante a rolagem dos pneus, mas, como isso até o momento é impossível, há que se buscar meios para a mitigação deste ruído, e uma delas é através da otimização dos revestimentos asfálticos. Nesse trabalho foram confeccionadas em laboratório corpos de prova Marshall e placas de concreto asfáltico para quatro diferentes tipos de mistura (mistura densa asfáltica comum, mistura densa com asfalto-borracha, revestimento drenante com diferentes volumes de vazios entre 22 e 28% e uma camada porosa de atrito) com o objetivo de determinar o coeficiente de absorção sonora e as características de drenabilidade. Foram extraídos três corpos de prova de cada placa através da sonda rotativa e verificou-se o comportamento acústico, utilizando um sistema de medição em laboratório com o tubo de impedância. Ainda este trabalho apresenta um estudo em campo sobre a geração de ruído resultante do acoplamento entre o pneu e o pavimento, realizado na Avenida Beira-Mar, na Rua Vereador Osni Ortiga em Florianópolis e na BR 282 que liga a cidade de Lages à Campos Novos (Santa Catarina, Brasil). Para tal fim, medidas do nível de pressão sonora foram feitas utilizando um sonômetro sobre quatro misturas asfálticas diferentes: mistura densa envelhecida (25 anos), executada com asfalto convencional, mistura nova, faixa C do DNIT, executada com asfalto-borracha, microrrevestimento e uma camada porosa de atrito (CPA). Foram realizadas medições de nível de ruído máximo (LAmáx) utilizando algumas diretrizes do método CPB (Controled Pass-Bay) executado com um veículo de teste, para três diferentes velocidades (60, 80 e 100 km/h) e também medições de nível de ruído equivalente (LAeq) do fluxo veicular em três locais diferentes da Avenida Beira-Mar. Como a Avenida estava sendo restaurada o objetivo foi quantificar o ruído provocado pelo tráfego em diferentes momentos do dia e verificar se existiu uma diferença significativa nestes níveis dependendo do tipo de revestimento avaliado. Os resultados do ensaio de absorção sonora mostraram que todas as misturas porosas obtiveram boa capacidade de absorção acústica e que a absorção sonora é dependente do volume de vazios, vazios comunicantes e espessura da amostra. Os resultados em campo mostraram redução do nível de pressão sonora (LAmáx) após a restauração do pavimento da Beira Mar e que a CPA mostrou o menor nível de pressão sonora gerado dentre os revestimentos estudados. O estudo conclui que para os tipos de revestimento avaliados, a velocidade do veículo e a macrotextura da mistura asfáltica influenciam diretamente o ruído produzido. / The noise generated by the coupling between tire/pavement constitutes itself nowadays as one of the most relevant environmental problems in urban areas. The generation and the propagation of noise from vehicles is ruled by several and different mechanisms. However, the noise generated by the tire/pavement coupling comes to be the dominant source when the vehicle travels at speeds over 50 km/h. The ideal would be that there were no generations of noise during the rolling of the tires. As this, up to this moment, is impossible, one has to seek means for the mitigation of this noise through more acoustically absorbent surfaces. In this work were made in the laboratory Marshall samples and concrete asphalt slabs for four different types of mixes (dense mix asphalt common, dense mix with asphalt-rubber, drainage asphalt concrete with different volumes of voids between 22 and 28% and a porous asphalt) with the goal to determine the sound absorption coefficient and permeability characteristics. Were extracted three samples of each slab by rotating perforation and found the sound absorption coefficient, using a measuring system in the laboratory with the impedance tube. This work still presents a study about the generation of noise in field resulting from the coupling between tire/pavement, conducted on Beira-Mar Avenue, Vereador Osni Ortiga Street in Florianopolis, Santa Catarina, Brazil and BR 282 which connects the cities of Lages and Campos Novos (Santa Catarina, Brazil). The measurements of sound pressure level were made with a sonometer under four surfaces: aged thick mixture (25 years), executed with conventional asphalt, new mixture, DNIT.s C band, executed with rubber-asphalt, micro asphalt surface and porous asphalt. Were conducted measurements of maximum noise levels (LAmax) using only one vehicle, for 3 different speeds (60, 80 and 100 km/h) and also measurements of equivalent noise level (Leq) for 3 points on the Beira-Mar Avenue. As the avenue was being restored the objective was to quantify the noise caused by the traffic in different moments of the day and check if there was a significant difference in these levels depending on the type of coating evaluated. The results of the sound absorption test showed that all porous mixtures had good sound absorption capacity and that the sound absorption is dependent on the volume of voids, interconnecting voids and thickness of the sample. The results in the field showed a reduction of sound pressure level (LAmax) after the restoration of the pavement of the Beira-Mar Avenue and the pours asphalt was the quieter between all the surfaces in the study. The study concludes that for all surfaces evaluated, the vehicle speed, and macrotexture of the asphalt mixture influence directly the noise generated by the tire/pavement coupling.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:53:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319240.pdf: 2165998 bytes, checksum: d26044b07134cd5dc4c98ffd7db3a949 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta tese é apresentada uma proposta de controle cooperativo baseada em consenso para resolver o problema de rendezvous para um grupo multi-veículos. Como caráter essencial de cooperação os veículos, estes compartilham informação acerca do conhecimento individual, o qual está sujeito a falhas na comunicação com origem diversa, desde faltas nos dispositivos de comunicação até perdas de pacote. A estratégia de controle cooperativo proposta consiste no desenvolvimento de leis de controle descentralizadas para que cada veículo determine sua trajetória de consenso até o ponto de encontro, que a priori é desconhecido para alguns integrantes da equipe. Para tal, utiliza-se uma abordagem baseada em controle preditivo, o que permite a inclusão de requisitos de resposta, bem como de restrições, de modo a manter o caráter de cooperação entre os veículos do grupo. De forma complementar à proposta, adicionam-se à formulação das trajetórias de consenso, restrições de conectividade entre veículos, restrições de ângulo de sensoriamento em relação ao ponto de encontro e à formação de cobertura sobre o ponto de referência. Trata-se ainda neste trabalho de protocolos de comunicação com intuito de melhorar a pontualidade na troca periódica de informações, melhorando a convergência da tarefa de consenso. <br> / Abstract: In this thesis, a cooperative control strategy for teams of multiple autonomous vehicles to solve a basic coordination problem, called rendezvous problem, is presented. The vehicles share information about individual knowledge in order to cooperate. It is considered that communication failures can be occurs due to packet losses and device faults. In the cooperative proposal, a decentralized control laws are developed to drive all the vehicles to a reference position by performing trajectories with consensus. The rendezvous point is a priori unknown to some group members. The calculus of the consensus trajectories is based on receding horizon control, which allows to include response requirements and constraints for maintaining cooperation between the vehicles of the group. Additionally, it is added to the consensus trajectories formulation: connectivity constraints between vehicles, optimization of the sensing angle relative to the rendezvous point and coverage formation on the reference point. Finally, in this work, communication protocolsare studied for improving the timeliness in the information exchange, which improves the convergence of consensus task.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:25:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T19:15:47Z : No. of bitstreams: 1 225884.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / O trabalho mostra uma aplicação das ferramentas básicas do Controle Estatístico do Processo (CEP) numa indústria de cabinagem de veículos utilitários, com o objetivo de avaliar o processo produtivo no sentido de possibilitar a identificação de melhorias da Qualidade. O trabalho é baseado em estudos bibliográficos. Inicialmente apresenta técnicas e ferramentas de Controle Estatístico do Processo que são colocados de tal forma que permitem sejam conhecidas as suas características, conceitos e sua operacionalidade. Em seguida é apresentada a metodologia de implantação do CEP, adaptada à realidade e condições da empresa de maneira a facilitar a implementação e manutenção. Na implantação das ferramentas foi selecionada a linha piloto e as características de qualidade de maior importância em todo o conjunto produtivo. Sobre esta linha piloto foram aplicadas ferramentas estatísticas básicas no sentido de se verificar quais os fatores que mais afetam a qualidade dos produtos em análise. Paralelamente foram descritas as principais e mais influentes relações dos principais característicos de Qualidade com suas causas. Foram apresentadas sugestões de melhoria do sistema produtivo através do aperfeiçoamento do estudo dos fatores e suas causas. Finalmente é indicada a aplicação das ferramentas nas demais linhas do processo com vistas a atingir o controle total do processo produtivo da cabinagem dos veículos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T22:39:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194970.pdf: 5861819 bytes, checksum: 14326e2ece13e513f525bfb2d5b00723 (MD5) / Este trabalho aborda os principais aspectos relacionados à utilização da metodologia de Análise Estatística de Energia para a predição dos níveis de ruído formados no interior de um veículo automotor considerando o motor como a única fonte geradora de ruído, transmitido através da parede frontal. É, também, avaliada a utilização de um modelo computacional contendo simplificações da geometria, porém que seja confiável para aplicação na fase inicial de desenvolvimento de um novo veículo. Inicialmente, são resumidas as principais fontes de ruído em veículos e apresentados os conceitos básicos referentes à Análise Estatística Energética. São, também, abordadas de forma crítica, as várias maneiras de determinação dos parâmetros necessários à construção do modelo computacional. Os critérios utilizados para a definição dos subsistemas são enfatizados de modo a tornar o modelo o mais realista possível, apesar das simplificações realizadas. Para a elaboração do modelo computacional foi utilizado o software comercial AutoSEA2. Em relação aos aspectos experimentais, duas abordagens são realizadas. A primeira refere-se às medições realizadas em alguns dos componentes do veículo, tais como a determinação dos fatores de amortecimento estrutural e da perda de transmissão dos tampões da parede frontal. A segunda refere-se aos procedimentos utilizados para a determinação experimental dos níveis de ruído interno do veículo, usados para a validação do modelo computacional criado. São discutidos, também, alguns aspectos relacionados ao ajuste do modelo computacional de modo a melhor adequá-lo para a representação das condições reais do veículo. Por último, avalia-se a sensibilidade do modelo, confrontando resultados das simulações e de medições de casos práticos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T01:55:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223421.pdf: 2966395 bytes, checksum: a91e4b0be8f4f50692182d17fc2d9f4f (MD5) / Este trabalho propõe uma metodologia híbrida experimental-numérica para a análise estrutural de chassis de veículos comerciais. A característica híbrida do método proposto se dá pela utilização de ensaios experimentais para calibrar e validar modelos numéricos. O diferencial em relação a outros trabalhos está na realização dos ensaios experimentais apenas nos pontos de maior incerteza do chassi. A metodologia foi aplicada a um veículo comercial de 8500 kg de peso bruto total. O método de elementos finitos foi utilizado para resolver o modelo numérico do veículo, o qual foi construído em elementos de viga. Seguindo indicações da literatura, foram utilizados elementos de viga com sete graus de liberdade; três deslocamentos, três rotações e o empenamento (warping). As dimensões e as características técnicas do veículo foram obtidas junto à empresa fabricante, que colaborou com este trabalho. Os resultados numéricos foram comparados com medições experimentais das deformações no chassi com o veículo em condições críticas de uso. A comparação foi feita a partir de espectros de densidade de potência das deformações experimentais e das calculadas numericamente. Pôde-se observar que os espectros experimentais e numéricos obtidos foram semelhantes em amplitude, porém diferentes na forma. Acredita-se que esta diferença se deva a falta de um detalhamento maior, no modelo numérico, dos componentes do veículo ligados ao chassi. Na confecção do modelo alguns componentes foram desconsiderados e outros não foram perfeitamente modelados. No entanto, os resultados obtidos foram considerados satisfatórios para um trabalho acadêmico e tem-se a certeza de que eles poderiam ser melhorados com um refinamento do método. This work proposes a hybrid experimental-numeric methodology, aiming to the structural analysis on commercial vehicles. The hybrid pattern is given by the use of experimental tests to calibrate and validate numeric models. When compared with the existing bibliography, the main difference of this work is the use of dynamic experimental tests to calibrate very specific points of doubt on the numeric (computational) model. The methodology was applied to a commercial vehicle with 8500 kg total weight. The Finite Element Method (FEM) was applied to solve the numeric model of the vehicle, built on beam elements with seven degrees of freedom (three translations, three rotations and the warping). The manufacturer gave the dimensions and all the technical information of the vehicle. The numerical results were compared with experimental strain measures of the vehicle's chassis under critical conditions of use. The experimental and the numerical results were compared using Power Spectrum Density (PSD) graphs. The curves showed similar amplitudes but a different shape. It is believed that these differences are due to the roughness of the model, mainly the support components of the vehicle as the engine, gearbox, cabin, etc. Some minor components were simply not included in the whole model and the others were not well refined. However, the final results achieved were considered satisfactory for an academic work. It is strongly believed that better results could be achieved with a more developed method and model.