Heurísticas para projeto de estruturas de controle

Processos químicos integrados apresentam uma maior dificuldade para garantir o controle global da planta em função das fortes interações que se estabelecem entre as variáveis de processo. A área de estudo conhecida como Plant Wide Control preocupa-se em propor soluções a este problema de controle. Soluções típicas consistem no projeto de estruturas de controle, a partir de técnicas quantitativas de análise da controlabilidade operacional. Entretanto a dificuldade em obter-se modelos confiáveis na fase de projeto de processos, bem como as incertezas derivadas das não-linearidades de sistemas reais, são alguns exemplos das dificuldades que limitam a aplicabilidade de tais métodos e incentivam o desenvolvimento de heurísticas capazes de auxiliar a seleção de estruturas de controle adequadas. Nesta dissertação são utilizadas análises estruturais e técnicas quantitativas no estudo de sistemas simplificados e hipotéticos, permitindo a formulação de heurísticas comprometidas com o controle global do balanço material. O resultado destas análises mostra ser possível implementar uma estrutura de base, de configuração feedforward, fundamentada na garantia de baixa variabilidade do tempo de residência do sistema reacional, através de controle direto ou flutuação do inventário, e na proporcionalidade entre as correntes de processo, via introdução de razões fixas entre as vazões da planta. A utilização destas duas heurísticas garante a estabilidade do balanço material frente a variações da taxa de produção, mesmo sem a implementação de controladores de composição. Em um nível supervisório, são introduzidas malhas de controle feedback, em cascata com a estrutura de base, a fim de corrigir off-sets e controlar composições sob um horizonte de tempo longo de resposta. As estruturas de controle projetadas a partir desta base heurística apresentam um desempenho satisfatório para a rejeição de distúrbios sobre a taxa de produção, de acordo com os resultados de validação do estudo de caso Tennessee Eastman.

Desenvolvimento de uma arquitetura programável de controle em tempo real para um servoposicionador pneumático

Este trabalho aborda o desenvolvimento de uma arquitetura de controle em tempo real para servoposicionadores pneumáticos, baseada em computadores pessoais (PCs). Os servoposicionadores pneumáticos são de baixo custo, leves, não poluentes e de fácil utilização. Como apresentam boa relação entre peso e força, são bastante atraentes em aplicações de robótica. Entretanto, devido a suas não linearidades, os servoposicionadores pneumáticos apresentam dificuldades em seu controle. Visando compensá-las, são desenvolvidos algoritmos de controle cada vez mais complexos, necessitando de ferramentas mais robustas quanto ao poder de processamento. Ferramentas com características necessárias para o desenvolvimento de algoritmos e para o controle em tempo real de sistemas custam caro, o que dificulta o desenvolvimento de novas tecnologias de controle de servoposicionadores pneumáticos. Este trabalho apresenta uma revisão das soluções utilizadas na construção de sistemas pneumáticos de posicionamento e daquelas adotadas no controle digital de sistemas automáticos. Descrevese o processo de construção de uma bancada experimental, e o desenvolvimento das soluções em hardware e software para o controle digital é discutido. Visando uma solução economicamente atraente, são utilizados unicamente softwares de código aberto e de livre utilização, assim como hardwares de baixo custo.Para verificar a eficiência da solução proposta, a arquitetura de controle é utilizada para realizar a identificação dos parâmetros do sistema pneumático. Dentre eles, destacam-se a vazão mássica e o atrito, informações importantes para simulação e controle do sistema. Também são utilizados controladores do tipo Proporcional-Integral-Derivativo, implementados para apoiar o estudo do desempenho da arquitetura no controle do servoposicionador pneumático.

Identificação de sistemas contínuos utilizando o método dos momentos de Poisson

A maioria dos métodos de síntese e sintonia de controladores, bem como métodos de otimização e análise de processos necessitam de um modelo do processo em estudo. A identificação de processos é portanto uma área de grande importância para a engenharia em geral pois permite a obtenção de modelos empíricos dos processos com que nos deparamos de uma forma simples e rápida. Mesmo não utilizando leis da natureza, os modelos empíricos são úteis pois descrevem o comportamento específico de determinado processo. Com o rápido desenvolvimento dos computadores digitais e sua larga aplicação nos sistemas de controle em geral, a identificação de modelos discretos foi amplamente desenvolvida e empregada, entretanto, modelos discretos não são de fácil interpretação como os modelos contínuos pois a maioria dos sistema com que lidamos são de representação contínua. A identificação de modelos contínuos é portanto útil na medida que gera modelos de compreensão mais simples. A presente dissertação estuda a identificação de modelos lineares contínuos a partir de dados amostrados discretamente. O método estudado é o chamado método dos momentos de Poisson. Este método se baseia em uma transformação linear que quando aplicada a uma equação diferencial ordinária linear a transforma em uma equação algébrica evitando com isso a necessidade do cálculo das derivadas do sinais de entrada e saída Além da análise detalhada desse método, onde demonstramos o efeito de cada parâmetro do método de Poisson sobre o desempenho desse, foi realizado também um estudo dos problemas decorrentes da discretização de sinais contínuos, como por exemplo o efeito aliasing decorrente da utilização de tempos de amostragem muito grandes e de problemas numéricos da identificação de modelos discretos utilizando dados com tempos de amostragem muito pequenos de forma a destacar as vantagens da identificação contínua sobre a identificação discreta Também foi estudado um método para compensar a presença de offsets nos sinais de entrada e saída, método esse inédito quando se trata do método dos momentos de Poisson. Esse trabalho também comprova a equivalência entre o método dos momentos de Poisson e uma metodologia apresentada por Rolf Johansson em um artigo de 1994. Na parte final desse trabalho são apresentados métodos para a compensação de erros de modelagem devido à presença de ruído e distúrbios não medidos nos dados utilizados na identificação. Esses métodos permitem que o método dos momentos de Poisson concorra com os métodos de identificação discretos normalmente empregados como por exemplo ARMAX e Box-Jenkins.

Número de desempenho robusto não-linear : uma nova medida do grau de não-linearidade

nRPN, nRPNSTAT e nRPNDYN são novos índices, propostos nesta dissertação, que quantificam o grau de não-linearidade total, estática e dinâmica, respectivamente, de sistemas dinâmicos não- lineares. Estes novos índices permitem responder se é necessária a utilização de controladores não-lineares ou se simples controladores lineares apresentarão desempenho satisfatório. Além disso, se um controlador não- linear se fizer necessário, quais características este deve apresentar. Nesta dissertação é realizado um estudo acerca das metodologias para determinação do grau de não- linearidade de plant as industriais. Entre as encontradas, a que apresenta as melhores potencialidades é estudada em detalhes, tendo seus atributos e deficiências explorados. As deficiências foram sanadas e um novo conjunto de índices é proposto (nRPN, nRPNSTAT e nRPNDYN), o qual, além de apresentar resultados conclusivos em termos quantitativos, também traz novas informações valiosas para a escolha do controlador adequado, como a parcela estática e dinâmica da não- linearidade. A metodologia proposta é aplicada e testada em um conjunto bastante amplo e complementar de possíveis sistemas dinâmicos não-lineares (tais como: pH, reatores químicos e coluna de destilação de alta pureza) onde o comportamento nãolinear já foi explorado na literatura O desenvolvimento e o estudo do comportamento dinâmico de uma planta laboratorial de cinco tanques acoplados são apresentados. Este sistema possui dinâmica e ganhos variáveis, descontinuidades, inversão no sinal do ganho multivariável e diferentes graus de acoplamento, ilustrando de forma simples vários possíveis comportamentos dinâmicos encontrados em plantas industriais. Devido a esta grande versatilidade a planta foi construída e testada, confirmando os comportamentos previstos nos estudos teóricos.

Vascularização arterial da região hipocampal em Hydrochoerus hydrochaeris (capivara)

O objetivo deste trabalho foi de angariar conhecimentos sobre a vascularização arterial da região hipocampal em Hydrochoerus hydrochaeris, descrevendo através da repleção vascular e dissecção anatômica a artéria cerebral caudal e ramos dos ramos terminais da artéria basilar que fazem o aporte sanguíneo para o hipocampo, mapeando seus territórios. Utilizou-se 68 hemisférios cerebrais de Hydrochoerus hydrochaeris, machos e fêmeas, injetados com Látex 603 ou Látex Frasca, pigmentado em vermelho e azul, fixados em solução de formol a 20%. A artéria cerebral caudal originou-se do ramo terminal da artéria basilar rostral à raiz do nervo oculomotor. Logo após sua emergência lançou a artéria tectal rostral em 27,9% dos casos. Em seguida cruzou os pedúnculos cerebrais, dorsalmente aos corpos geniculados e ao pulvinar, emitindo pequenos ramos perfurantes para estas estruturas. Enquanto a artéria cerebral caudal percorreu a superfície do giro para-hipocampal, dorsalmente foram emitidos pequenos ramos que penetraram no sulco hipocampal, rostromedialmente a artéria coroidéia caudal e caudalmente de três a onze ramos corticais. A artéria coroidéia caudal apresentou-se única em 85,3% dos casos, dupla em 13,2% e ausente em 1,5%. A artéria coroidéia caudal apresentou-se única em 85,3% dos casos, dupla em 13,2% e ausente em 1,5%. A artéria coroidéia rostral originou-se do ramo terminal da artéria basilar logo após a emergência da artéria cerebral caudal anastomosando-se com a artéria coroidéia caudal suprindo o plexo corióideo do terceiro ventrículo e os ventrículos laterais. Ao longo de seu curso tanto a artéria coroidéia caudal como a artéria coroidéia rostral lançaram ramos hipocampais que anastomosaram-se entre si e com os ramos emitidos pela artéria cerebral caudal formando verdadeiras redes. Os ramos terminais da artéria cerebral caudal cruzaram o esplênio do corpo caloso para distribuirem-se na superfície caudomedial do hemisfério cerebral. Os limites territoriais da artéria cerebral caudal compreenderam a face caudal do lobo piriforme, a face tentorial, a porção retroesplênica da face medial e também uma estreita área da face dorsolateral do hemisfério cerebral margeando as fissuras longitudinal dorsal e transversa do cérebro. A vascularização arterial do hipocampo da capivara foi suprida por ramos originados da artéria cerebral caudal e pela artéria coroidéia rostral.

Sistematização das artérias da base do encéfalo e suas fontes de suprimento sangüíneo em nutria (Myocastor coypus)

Neste trabalho estudou-se as artérias da base do encéfalo e suas fontes de suprimento sangüíneo em nutria (Myocastor coypus). Foram utilizados 32 espécimes. Em 30 animais, o sistema arterial foi preenchido com látex 603 corado em vermelho através da artéria aorta. Duas fêmeas foram utilizadas na confecção de moldes acrílicos. Sistematizou-se a origem das fontes de suprimento sangüíneo para o encéfalo e as artérias (Aa) da face ventral do cérebro, à direita (D) e à esquerda (E), com suas respectivas percentagens de aparecimento. O arco aórtico emitiu o tronco braquiocefálico e a artéria (A.) subclávia E (60%) ou tronco braquiocefálico, A. carótida comum E e A. subclávia E (40%). O tronco braquiocefálico lançou A. carótida comum D e E e A. subclávia D (60%) ou A. carótida comum D e A. subclávia D (40%). A A. carótida comum D e E dividiu-se em A. carótida externa e A. occipital. A A. carótida interna foi ramo da A. occipital (100%), à D e E, e não cooperou na irrigação encefálica. Ramos terminais das Aa. Vertebrais D e E presentes (100%) formaram a A. basilar (100%). A. espinhal ventral presente (100%). A. cerebelar caudal à D foi simples (60%), dupla (36,7%) e tripla (3,3%), e à E foi simples (60%) e dupla (40%). A. cerebelar média como ramo da A. cerebelar caudal à D (70%) e à E (73,3%). A. trigeminal D e E ímpar (100%). A. cerebelar rostral D, simples (73,3%) e dupla (26,7%), à E, simples (70%) e dupla (30%). A. cerebral caudal D, simples (66,7%) e dupla (33,3%), à E, simples (73,3%) e dupla (26,7%). A. hipofisária D e E ímpar presente (100%). A. cerebral média D e E ímpar presente (100%). A. cerebral rostral D, desenvolvida e ímpar (86,7%), dupla (10%) e ausente (3,3%), à E desenvolvida e ímpar (100%). Ramo medial da A. cerebral rostral D, ímpar e desenvolvido (66,7%), vestigial (23,3%) ou ausente (10%), à E, ímpar e desenvolvido (73,3%), vestigial (23,3%) e ausente (3,3%). A. inter-hemisférica rostral presente (100%), formada pela anastomose do ramo medial da A. cerebral rostral D e E (40%), formada apenas pelo ramo medial da A. cerebral rostral E (33,3%) e formada apenas pelo ramo medial da A. cerebral rostral D (26,7%). A. lateral do bulbo olfatório D e E presente e ímpar (100%). A. medial do bulbo olfatório D e E ímpar (100%). A. etmoidal interna D simples (96,7%) e dupla (3,3%), à E, simples (100%). Observou-se que o círculo arterial cerebral da nutria foi fechado caudalmente (100%) e rostralmente aberto (60%) ou fechado (40%). O encéfalo foi suprido exclusivamente pelo sistema vértebro-basilar.

Valores hematológicos e bioquímicos séricos, efeitos de doses sub-letais da cipermetrina e características físico-químicas do sêmen do Jundiá Rhamdia quelen

Este trabalho teve três objetivos principais: a) Estabelecer valores de referência para os parâmetros bioquímicos e hematológicos do jundiá cultivado em açude; b) Determinar a CL50 da cipermetrina ao jundiá, bem como verificar o efeito nos parâmetros sangüíneos; c) Determinar as características físicas e químicas do sêmen do jundiá. Os animais foram obtidos de açudes de um Produtor de Peixes em Rolante, RS e conduzidos ao Laboratório do ICBS, UFRGS, onde permaneceram em tanques de 500l. O sangue era obtido por punção do vaso caudal através de seringa descartável, transferidos a tubos com e sem EDTA 10%, e os testes bioquímicos e hematológicos realizados no HCPA. Para a avaliação da CL50 da cipermetrina no jundiá grupos (n ≥10) de animais foram tratados com a exposição a 8 diferentes concentrações de cipermetrina (ppm) (0:controle; 0,08; 0.1; 0,12; 0,16; 0,2; 0,24; 0,36). Os peixes foram observados após 24, 48, 72 e 96h do início do tratamento para avaliar o percentual de mortalidade. No estudo do estresse metabólico, grupos (n ≥6) receberam os tratamentos: ausência de exposição ao pesticida (controle) e duas doses (0.08 e 0.12 ppm) de cipermetrina. Foram feitas coletas de sangue antes, após 2, 4 e 8 dias da aplicação do pesticida para análise no HCPA. Para o estudo do sêmen, este foi obtido em diferentes períodos durante as 4 estações. A densidade espermática foi medida pela técnica do espermatócrito e pela contagem microscópica. A duração da motilidade espermática foi observada num microscópio, usando para interpretação uma escala arbitrária variando de 0 a 5. Parte do sêmen foi centrifugado para a obtenção do fluido seminal, o qual foi imediatamente congelado a –200C até análise no HCPA Com a concentração 0,12 ppm as variações bioquímicas foram incrementadas e já se observaram alterações nos movimentos e no equilíbrio. Em estações de aqüicultura, produtores podem realizar avaliação periódica em uma pequena população de seus peixes, quantificando o grau de estresse metabólico. Esses indicadores de estresse podem ser precocemente detectados apesar da aparência exterior e comportamentos normais dos peixes. A técnica para a medida da densidade espermática através do espermatócrito apresentou correlação com a contagem celular por microscópio, com a vantagem de ser mais simples, rápida e econômica. As características que foram encontradas no sêmen parecem ser bons indicadores da qualidade espermática e podem auxiliar na seleção de machos doadores de gametas de alta qualidade em sistemas de cultivo deste peixe.