Metodologias de controlo e diagnóstico de falhas com aplicação em motores de corrente contínua

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Aplicação de sistemas multi-classificadores no diagnóstico de falhas em motores de indução trifásicos

Equipment maintenance is the major cost factor in industrial plants, it is very important the development of fault predict techniques. Three-phase induction motors are key electrical equipments used in industrial applications mainly because presents low cost and large robustness, however, it isn t protected from other fault types such as shorted winding and broken bars. Several acquisition ways, processing and signal analysis are applied to improve its diagnosis. More efficient techniques use current sensors and its signature analysis. In this dissertation, starting of these sensors, it is to make signal analysis through Park s vector that provides a good visualization capability. Faults data acquisition is an arduous task; in this way, it is developed a methodology for data base construction. Park s transformer is applied into stationary reference for machine modeling of the machine s differential equations solution. Faults detection needs a detailed analysis of variables and its influences that becomes the diagnosis more complex. The tasks of pattern recognition allow that systems are automatically generated, based in patterns and data concepts, in the majority cases undetectable for specialists, helping decision tasks. Classifiers algorithms with diverse learning paradigms: k-Neighborhood, Neural Networks, Decision Trees and Naïves Bayes are used to patterns recognition of machines faults. Multi-classifier systems are used to improve classification errors. It inspected the algorithms homogeneous: Bagging and Boosting and heterogeneous: Vote, Stacking and Stacking C. Results present the effectiveness of constructed model to faults modeling, such as the possibility of using multi-classifiers algorithm on faults classification

Reconhecimento de padrões de falhas em motores trifásicos utilizando redes neurais

This work presents a diagnosis faults system (rotor, stator, and contamination) of three-phase induction motor through equivalent circuit parameters and using techniques patterns recognition. The technology fault diagnostics in engines are evolving and becoming increasingly important in the field of electrical machinery. The neural networks have the ability to classify non-linear relationships between signals through the patterns identification of signals related. It is carried out induction motor´s simulations through the program Matlab R & Simulink R , and produced some faults from modifications in the equivalent circuit parameters. A system is implemented with multiples classifying neural network two neural networks to receive these results and, after well-trained, to accomplish the identification of fault´s pattern

Multicontroladores para melhoria da robustez e acomodação de falhas em sistemas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Bancada multifuncional para simulação de mecanismos de falhas em máquinas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de um método para diagnose de falhas na operação de navios transportadores de gás natural liquefeito através de redes bayesianas.

O Gás Natural Liquefeito (GNL) tem, aos poucos, se tornado uma importante opção para a diversificação da matriz energética brasileira. Os navios metaneiros são os responsáveis pelo transporte do GNL desde as plantas de liquefação até as de regaseificação. Dada a importância, bem como a periculosidade, das operações de transporte e de carga e descarga de navios metaneiros, torna-se necessário não só um bom plano de manutenção como também um sistema de detecção de falhas que podem ocorrer durante estes processos. Este trabalho apresenta um método de diagnose de falhas para a operação de carga e descarga de navios transportadores de GNL através da utilização de Redes Bayesianas em conjunto com técnicas de análise de confiabilidade, como a Análise de Modos e Efeitos de Falhas (FMEA) e a Análise de Árvores de Falhas (FTA). O método proposto indica, através da leitura de sensores presentes no sistema de carga e descarga, quais os componentes que mais provavelmente estão em falha. O método fornece uma abordagem bem estruturada para a construção das Redes Bayesianas utilizadas na diagnose de falhas do sistema.

Controlador Boundary-Scan

A crescente complexidade dos sistemas electrónicos associada a um desenvolvimento nas tecnologias de encapsulamento levou à miniaturização dos circuitos integrados, provocando dificuldades e limitações no diagnóstico e detecção de falhas, diminuindo drasticamente a aplicabilidade dos equipamentos ICT. Como forma de lidar com este problema surgiu a infra-estrutura Boundary Scan descrita na norma IEEE1149.1 “Test Access Port and Boundary-Scan Architecture”, aprovada em 1990. Sendo esta solução tecnicamente viável e interessante economicamente para o diagnóstico de defeitos, efectua também outras aplicações. O SVF surgiu do desejo de incutir e fazer com que os fornecedores independentes incluíssem a norma IEEE 1149.1, é desenvolvido num formato ASCII, com o objectivo de enviar sinais, aguardar pela sua resposta, segundo a máscara de dados baseada na norma IEEE1149.1. Actualmente a incorporação do Boundary Scan nos circuitos integrados está em grande expansão e consequentemente usufrui de uma forte implementação no mercado. Neste contexto o objectivo da dissertação é o desenvolvimento de um controlador boundary scan que implemente uma interface com o PC e possibilite o controlo e monitorização da aplicação de teste ao PCB. A arquitectura do controlador desenvolvido contém um módulo de Memória de entrada, um Controlador TAP e uma Memória de saída. A implementação do controlador foi feita através da utilização de uma FPGA, é um dispositivo lógico reconfiguráveis constituído por blocos lógicos e por uma rede de interligações, ambos configuráveis, que permitem ao utilizador implementar as mais variadas funções digitais. A utilização de uma FPGA tem a vantagem de permitir a versatilidade do controlador, facilidade na alteração do seu código e possibilidade de inserir mais controladores dentro da FPGA. Foi desenvolvido o protocolo de comunicação e sincronização entre os vários módulos, permitindo o controlo e monitorização dos estímulos enviados e recebidos ao PCB, executados automaticamente através do software do Controlador TAP e de acordo com a norma IEEE 1149.1. A solução proposta foi validada por simulação utilizando o simulador da Xilinx. Foram analisados todos os sinais que constituem o controlador e verificado o correcto funcionamento de todos os seus módulos. Esta solução executa todas as sequências pretendidas e necessárias (envio de estímulos) à realização dos testes ao PCB. Recebe e armazena os dados obtidos, enviando-os posteriormente para a memória de saída. A execução do trabalho permitiu concluir que os projectos de componentes electrónicos tenderão a ser descritos num nível de abstracção mais elevado, recorrendo cada vez mais ao uso de linguagens de hardware, no qual o VHDL é uma excelente ferramenta de programação. O controlador desenvolvido será uma ferramenta bastante útil e versátil para o teste de PCBs e outras funcionalidades disponibilizadas pelas infra-estruturas BS.

Relatório de estágio

I - As minhas expectativas eram elevadas pois este regresso à Escola Superior de Música de Lisboa permitia-me voltar a trabalhar com os professores que me formaram como músico e professor e com eles poder actualizar-me sobre vários temas ligados à pedagogia. Este aspecto é muito importante pois chego à conclusão que o tempo por vezes provoca-nos excesso de confiança que parece “cegar-nos” não nos deixando ver erros pedagógicos muitas vezes evitáveis. Quando ingressei neste estágio sentia-me confiante e seguro quanto às minhas capacidades como professor. O momento de viragem na minha perspectiva do estágio dá-se quando surgem as observações/gravações e respectivas análises e reflexões das aulas. Procurei trabalhar nessas aulas da forma mais natural possível pois o meu objectivo era observar o meu trabalho diário. A primeira observação das aulas permitiu-me anotar algumas coisas menos boas. Contudo, quando essa observação foi feita com o professor de didática os aspectos menos positivos ganharam uma enorme proporção: (1) falhas ao nível da instrução: demasiado longo, (2) feedback de pouca qualidade ou eficácia , (3) pouca percentagem de alunos que atingiam os objectivos., (4) ritmo de aula por vezes baixo devido a períodos longos de instrução ou devido a uma má gestão do espaço. Todos estes problemas eram mais visíveis quando as turmas eram maiores. Ao longo do estágio, e após a detecção destas falhas, fui procurando evitar estas práticas em todas as turmas onde leccionava. Senti que o ritmo de aula aumentou substancialmente não apenas à custa da energia do professor e de boas estratégias mas porque sobretudo se “falava menos e trabalhava-se mais”. Os erros dos alunos passaram a ser corrigos enquanto trabalhavam (feedback corretivo próximo do momento positivo ou negativo), o feedback positivo passou a ser mais destacado, a disposição da sala alterou-se de forma aos alunos estarem mais perto do professor, e este procurou ser menos “criativo” no momento de alterar o plano de aula devido a ideias momentâneas o que provocou mais tempo para cada estratégia e para que mais alunos fossem atingindo os objectivos. Apesar da evolução no sentido de proporcionar aos alunos aulas mais rentáveis e de ainda melhor qualidade, existe a consciência que alguns dos erros cometidos eram hábitos e como tal poderão levar algum tempo a ser corrigidos. Contudo, existe a consciência e a vontade em debelá-los da minha prática docente.

Inserção de testabilidade em um núcleo pré-projetado de um microcontrolador 8051 fonte compatível

No intuito de validar seus projetos de sistemas integrados, o Grupo de Microeletrônica da UFRGS tem investido na inserção de estruturas de teste nos núcleos de hardware que tem desenvolvido. Um exemplo de tal tipo de sistema é a “caneta tradutora”, especificada e parcialmente desenvolvida por Denis Franco. Esta caneta se utiliza de um microcontrolador 8051 descrito em VHDL, o qual ainda carece de estruturas dedicadas com funções orientadas à testabilidade. Este trabalho exemplifica a integração de teste em um circuito eletrônico préprojetado. Neste caso específico, foi utilizado o microcontrolador 8051 fonte compatível que será inserido no contexto da caneta tradutora. O método utilizado apoiou-se na norma IEEE1149.1, destinada a definir uma infra-estrutura baseada na técnica do boundary scan para o teste de placas de circuito impresso. São apresentadas características de testabilidade desenvolvidas para o microcontrolador, utilizando-se a técnica do boundary scan em sua periferia e a técnica do scan path em seu núcleo. A inserção destas características de teste facilita a depuração e testes em nível de sistema, imaginando-se o sistema como algo maior, fazendo parte do sistema da caneta tradutora como um todo. São elaborados exemplos de testes, demonstrando a funcionalidade do circuito de teste inserido neste núcleo e a possibilidade de detecção de falhas em pontos distintos do sistema. Finalmente, avalia-se o custo associado à integração desta infra-estrutura de teste, tanto em termos de acréscimo de área em silício, quanto em termos de degradação de desempenho do sistema.

Teste embarcado de conversores analógico-digitais

A confiabilidade de sistemas de processamento digital de sinais é, entre tantos fatores, diretamente proporcional à confiabilidade dos conversores analógico-digitais neles presentes para serem usados como interface com o mundo real. Este trabalho propõe um método novo de teste de conversores analógico-digitais baseado em ruído. O método proposto possibilita a detecção de falhas nos conversores em teste. Além disto, a técnica proposta é capaz de estimar simultaneamente características estáticas e dinâmicas tornando-se, portanto, inovador em relação aos demais métodos presentes na literatura. A proposta, a simulação e a implementação do método são apresentadas ao longo desta dissertação. A comparação dos resultados obtidos com um método padrão de teste de ADCs, o método do histograma, comprovam a eficácia do método.

Teste em funcionamento de uma matriz de chaveamento

Este trabalho se insere na área de teste de sistemas de hardware. O alvo principal é o estudo do comportamento de um circuito roteador de canais telefônicos, parte integrante de um sistema de comunicação mais complexo, na presença de falhas. Neste contexto, o teste em funcionamento do referido circuito roteador é considerado. Na primeira parte deste trabalho são abordados aspectos do teste de circuitos e sistemas, do ponto de vista de sua aplicabilidade, tais como classificação, defeitos e modelos de falhas, simulação, geração de testes e projeto visando o teste. Na segunda parte, relata-se os estudos realizados para implementar o teste em funcionamento do circuito roteador. Nesta etapa são abordados a arquitetura, o modelo de falhas e a metodologia utilizada, os ensaios de detecção de falhas e as técnicas de tolerância a falhas adotadas. O projeto do circuito de chaveamento é apresentado em uma versão utilizando componentes discretos e outra utilizando dispositivos programáveis. Na conclusão deste trabalho são apresentados os resultados obtidos e as perspectivas para trabalhos futuros.

Comportamento magnético de compósitos de matriz polimérica com adição de ferritas

Polymer matrix composites offer advantages for many applications due their combination of properties, which includes low density, high specific strength and modulus of elasticity and corrosion resistance. However, the application of non-destructive techniques using magnetic sensors for the evaluation these materials is not possible since the materials are non-magnetizable. Ferrites are materials with excellent magnetic properties, chemical stability and corrosion resistance. Due to these properties, these materials are promising for the development of polymer composites with magnetic properties. In this work, glass fiber / epoxy circular plates were produced with 10 wt% of cobalt or barium ferrite particles. The cobalt ferrite was synthesized by the Pechini method. The commercial barium ferrite was subjected to a milling process to study the effect of particle size on the magnetic properties of the material. The characterization of the ferrites was carried out by x-ray diffraction (XRD), field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) and vibrating sample magnetometry (VSM). Circular notches of 1, 5 and 10 mm diameter were introduced in the composite plates using a drill bit for the non-destructive evaluation by the technique of magnetic flux leakage (MFL). The results indicated that the magnetic signals measured in plates with barium ferrite without milling and cobalt ferrite showed good correlation with the presence of notches. The milling process for 12 h and 20 h did not contribute to improve the identification of smaller size notches (1 mm). However, the smaller particle size produced smoother magnetic curves, with fewer discontinuities and improved signal-to-noise ratio. In summary, the results suggest that the proposed approach has great potential for the detection of damage in polymer composites structures

Cultura organizacional e desempenho dos colaboradores :um estudo exploratório no setor hoteleiro

This work focuses on the relationship between organizational culture and quality culture in the hotel sector of NATAL/RN with respect to employee performance. The themes organizational culture and quality have been the research focus of administration theorists and a constant concern of professional managers, since the Japanese demonstrated effective forms or western management. In this study, the Competing Values Model (C.V.M.) (Quinn e Cameron, 1996; Quinn, 1998; Santos, 1998, 2000; Teixeira, 2001), which was tested on north-American organizations and considered a high value academic and professional instrument, was applied. The model maps the organizational culture on a profile with four elements: clan, adhocracy, market and hierarchy. The C.V.M., associated with the taximetrics created by Cameron (which classifies quality culture in for levels: status quo, error detection, error prevention and perpetual creative quality) has been related with organizational performance. In this study, these two models are used jointly and tested in the hotel sector. The results indicate that the strongest element of the profile is clan, which is characterized by internal focus, participation and people involvement, followed by the adhocracy element, which has an external focus, emphasizes flexibility and is characterized by dynamic enterprising and creativity. Regarding the level of the culture s quality in the hotel, the highest level, that of perpetual improvement and creativity, which attempts to enchant and to surprise the clients, was most frequently cited, followed by the error detection level, which has as its goal to discover and correct mistakes, trying, consequently, to reduce waste. The results suggest that employee performance as measured on some indicators is related to elements of the organizational culture profile and quality level

Beta: uma ferramenta para geração de testes de unidade a partir de especificações B

Formal methods and software testing are tools to obtain and control software quality. When used together, they provide mechanisms for software specification, verification and error detection. Even though formal methods allow software to be mathematically verified, they are not enough to assure that a system is free of faults, thus, software testing techniques are necessary to complement the process of verification and validation of a system. Model Based Testing techniques allow tests to be generated from other software artifacts such as specifications and abstract models. Using formal specifications as basis for test creation, we can generate better quality tests, because these specifications are usually precise and free of ambiguity. Fernanda Souza (2009) proposed a method to define test cases from B Method specifications. This method used information from the machine s invariant and the operation s precondition to define positive and negative test cases for an operation, using equivalent class partitioning and boundary value analysis based techniques. However, the method proposed in 2009 was not automated and had conceptual deficiencies like, for instance, it did not fit in a well defined coverage criteria classification. We started our work with a case study that applied the method in an example of B specification from the industry. Based in this case study we ve obtained subsidies to improve it. In our work we evolved the proposed method, rewriting it and adding characteristics to make it compatible with a test classification used by the community. We also improved the method to support specifications structured in different components, to use information from the operation s behavior on the test case generation process and to use new coverage criterias. Besides, we have implemented a tool to automate the method and we have submitted it to more complex case studies

Desenvolvimento de um sistema de instrumentação de medição de vibração mecânica em máquina rotativas, em tempo real, embarcado em FPGA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)