Desenvolvimento de um controlador preditivo estocástico para processos da indústria química.

O sucesso de estratégias de controle preditivo baseado em modelo (MPC, na sigla em inglês) tanto em ambiente industrial quanto acadêmico tem sido marcante. No entanto, ainda há diversas questões em aberto na área, especialmente quando a hipótese simplificadora de modelo perfeito é abandonada. A consideração explícita de incertezas levou a importantes progressos na área de controle robusto, mas esta ainda apresenta alguns problemas: a alta demanda computacional e o excesso de conservadorismo são questões que podem ter prejudicado a aplicação de estratégias de controle robusto na prática. A abordagem de controle preditivo estocástico (SMPC, na sigla em inglês) busca a redução do conservadorismo através da incorporação de informação estatística dos ruídos. Como processos na indústria química sempre estão sujeito a distúrbios, seja devido a diferenças entre planta e modelo ou a distúrbios não medidos, está técnica surge como uma interessante alternativa para o futuro. O principal objetivo desta tese é o desenvolvimento de algoritmos de SMPC que levem em conta algumas das especificidades de tais processos, as quais não foram adequadamente tratadas na literatura até o presente. A contribuição mais importante é a inclusão de ação integral no controlador através de uma descrição do modelo em termos de velocidade. Além disso, restrições obrigatórias (hard) nas entradas associadas a limites físicos ou de segurança e restrições probabilísticas nos estados normalmente advindas de especificações de produtos também são consideradas na formulação. Duas abordagens foram seguidas neste trabalho, a primeira é mais direta enquanto a segunda fornece garantias de estabilidade em malha fechada, contudo aumenta o conservadorismo. Outro ponto interessante desenvolvido nesta tese é o controle por zonas de sistemas sujeitos a distúrbios. Essa forma de controle é comum na indústria devido à falta de graus de liberdade, sendo a abordagem proposta a primeira contribuição da literatura a unir controle por zonas e SMPC. Diversas simulações de todos os controladores propostos e comparações com modelos da literatura são exibidas para demonstrar o potencial de aplicação das técnicas desenvolvidas.

Algebraic derivative estimation applied to nonlinear control of magnetic levitation.

The subject of this thesis is the real-time implementation of algebraic derivative estimators as observers in nonlinear control of magnetic levitation systems. These estimators are based on operational calculus and implemented as FIR filters, resulting on a feasible real-time implementation. The algebraic method provide a fast, non-asymptotic state estimation. For the magnetic levitation systems, the algebraic estimators may replace the standard asymptotic observers assuring very good performance and robustness. To validate the estimators as observers in closed-loop control, several nonlinear controllers are proposed and implemented in a experimental magnetic levitation prototype. The results show an excellent performance of the proposed control laws together with the algebraic estimators.

Controlador integrado baseado em conceito híbrido e controle geométrico para embarcações posicionadas dinamicamente.

O conceito de controle híbrido é aplicado à operação de alívio entre um FPWSO e um navio aliviador. Ambos os navios mantêm suas posições e aproamentos pelo resultado da ação do seu Sistema de Posicionamento Dinâmico (SPD). O alívio dura cerca de 24 horas para ser concluído. Durante este período, o estado de mar pode se alterar e os calados estão sendo constantemente alterados. Um controlador híbrido é projetado para permitir modificacões dos parâmetros de controle/observação se alguma alteração significante do estado de mar e/ou calado das embarcações ocorrer. O principal objetivo dos controladores é manter o posicionamento relativo entre os navios com o intuito de evitar perigosa proximidade ou excesso de tensão no cabo. Com isto em mente, uma nova estratégia de controle que atue integradamente em ambos os navios é proposta baseda em geometria diferencial. Observadores não lineares baseados em passividade são aplicados para estimar a posição, a velocidade e as forças externas de mares calmos até extremos. O critério para troca do controle/observação é baseado na variação do calado e no estado de mar. O calado é assumido conhecido e o estado de mar é estimado pela frequência de pico do espectro do movimento de primeira ordem dos navios. Um modelo de perturbação é proposto para encontrar o número de controladores do sistema híbrido. A equivalência entre o controle geométrico e o controlador baseado em Multiplicadores de Lagrange é demonstrada. Assumindo algumas hipóteses, a equivalência entre os controladores geométrico e o PD é também apresentada. O desempenho da nova estratégia é avaliada por meio de simulações numéricas e comparada a um controlador PD. Os resultados apresentam muito bom desempenho em função do objetivo proposto. A comparação entre a abordagem geométrica e o controlador PD aponta um desempenho muito parecido entre eles.

La caminería en al-Andalus (ss. VIII-XV J.C.): consideraciones metodológicas, históricas y administrativas para su estudio

Este estudio es una síntesis de las últimas aportaciones acerca de las vías en al-Andalus (ss. VIII-XV), cuya estructura inicial es herencia de la época romana. Dadas las limitaciones que imponen los escasos datos que hallamos en las fuentes árabes y los pocos restos camineros conocidos, se hace necesario emplear una nueva metodología de investigación: Se aborda el objeto como un estudio global, no sólo de los caminos, sino de todos los elementos interrelacionados con ellos, denominados como "espacios viales". Luego se presenta la indisoluble relación de los "espacios viales" con los castillos y torres ("espacios de control y defensa") en al-Andalus, como los vigilantes de los caminos, y se enuncia la toponimia árabe relacionada tanto con los "espacios viales" como con los "espacios de control y defensa". Finalmente, se recogen los datos que las diversas crónicas árabes nos proporcionan acerca de la política viaria en al-Andalus a lo largo del tiempo, así como sobre quién era el responsable de velar por el buen estado de los tramos viales.

Event-based visual servoing

Traditional visual servoing systems have been widely studied in the last years. These systems control the position of the camera attached to the robot end-effector guiding it from any position to the desired one. These controllers can be improved by using the event-based control paradigm. The system proposed in this paper is based on the idea of activating the visual controller only when something significant has occurred in the system (e.g. when any visual feature can be loosen because it is going outside the frame). Different event triggers have been defined in the image space in order to activate or deactivate the visual controller. The tests implemented to validate the proposal have proved that this new scheme avoids visual features to go out of the image whereas the system complexity is reduced considerably. Events can be used in the future to change different parameters of the visual servoing systems.

Control framework for dexterous manipulation using dynamic visual servoing and tactile sensors’ feedback

Tactile sensors play an important role in robotics manipulation to perform dexterous and complex tasks. This paper presents a novel control framework to perform dexterous manipulation with multi-fingered robotic hands using feedback data from tactile and visual sensors. This control framework permits the definition of new visual controllers which allow the path tracking of the object motion taking into account both the dynamics model of the robot hand and the grasping force of the fingertips under a hybrid control scheme. In addition, the proposed general method employs optimal control to obtain the desired behaviour in the joint space of the fingers based on an indicated cost function which determines how the control effort is distributed over the joints of the robotic hand. Finally, authors show experimental verifications on a real robotic manipulation system for some of the controllers derived from the control framework.

Direct Visual Servoing Framework based on Optimal Control for Redundant Joint Structures

This paper presents a new framework based on optimal control to define new dynamic visual controllers to carry out the guidance of any serial link structure. The proposed general method employs optimal control to obtain the desired behaviour in the joint space based on an indicated cost function which determines how the control effort is distributed over the joints. The proposed approach allows the development of new direct visual controllers for any mechanical joint system with redundancy. Finally, authors show experimental results and verifications on a real robotic system for some derived controllers obtained from the control framework.

Étude de la migration des populations de lymphocytes B du sang de patients infectés par le virus d’immunodéficience humaine (VIH)

La dérégulation du compartiment de cellules B est une conséquence importante de l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH-1). On observe notamment une diminution des nombres de lymphocytes B sanguins ainsi qu’une variation des fréquences relatives des différentes populations de lymphocytes B chez les individus infectés par rapport aux contrôles sains. Notre laboratoire a précédemment démontré l’implication des cellules dendritiques dans la dérégulation des lymphocytes B via la roduction excessive de BLyS/BAFF, un stimulateur des cellules B. De plus, lors l’études menées chez la souris transgénique présentant une maladie semblable au SIDA, et chez la souris BLyS/BAFF transgénique, l’infection au VIH-1 fut associée à une expansion de la zone marginale (MZ) de la rate. De façon intéressante, nous observons chez les contrôleurs élites une diminution de la population B ‘mature’ de la MZ. Il s’agit du seul changement important chez les contrôleurs élites et reflète possiblement un recrutement de ces cellules vers la périphérie ainsi qu’une implication dans des mécanismes de contrôle de l’infection. Pour tenter d’expliquer et de mieux comprendre ces variations dans les fréquences des populations B, nous avons analysé les axes chimiotactiques CXCL13-CXCR5, CXCL12-CXCR4/CXCR7, CCL20-CCR6 et CCL25-CCR9. L’étude longitudinale de cohortes de patients avec différents types de progression clinique ou de contrôle de l’infection démontre une modulation des niveaux plasmatiques de la majorité des chimiokines analysées chez les progresseurs rapides et classiques. Au contraire, les contrôleurs élites conservent des niveaux normaux de chimiokines, démontrant leur capacité à maintenir l’homéostasie. La migration des populations de cellules B semble être modulée selon la progression ou le contrôle de l’infection. Les contrôleurs élites présentent une diminution de la population B ‘mature’ de la MZ et une augmentation de la fréquence d’expression du récepteur CXCR7 associé à la MZ chez la souris, suggérant un rôle important des cellules de la MZ dans le contrôle de l’infection au VIH-1. De façon générale, les résultats dans cette étude viennent enrichir nos connaissances du compartiment de cellules B dans le contexte de l’infection au VIH-1 et pourront contribuer à élaborer des stratégies préventives et thérapeutiques contre ce virus.

Aviation English: Structure and Importance of an International Airborne Language

In today’s globalized world, air travel is one of the fastest growing markets. Millions of aircrafts take off and then touch down all around the world each day. This well-synchronized symphony, however, is much more complex than it seems, and communication – language - plays a crucial role during a plane’s journey. Misunderstandings and miscommunications can have disastrous effects, so the adoption of a standard phraseology to be used during flight is a means to overcome language barriers, avoid ambiguous expressions and guarantee a safe and effective operation of an aircraft. Little is known about the interaction that goes on between pilots and air traffic controllers (ATCOs), and even though the language of aviation is English, cockpit communication can be hard to understand for people who are not familiar with this specific language. The scope of this thesis is to examine the origins of this uncommon language, the characteristics and peculiarities of air communication and to shed a little light on this mystery called Aviation English.

Traffic control systems handbook - 1985. Revised edition. Final report.

Federal Highway Administration, Office of Implementation, Washington, D.C.

Evaluation of emergency vehicle signal preemption on the Route 7 Virginia corridor.

Federal Highway Administration, Office of Operations Research and Development, McLean, Va.

Motor vehicle accidents in relation to geometric and traffic features of highway intersections. Volume III - appendices. Final report.

Federal Highway Administration, Washington, D.C.

Motor vehicle accidents in relation to geometric and traffic features of highway intersections. Volume I - executive summary. Final report.

Federal Highway Administration, Washington, D.C.

Evaluation of dynamic sign systems for narrow bridges. Final report.

Federal Highway Administration, Office of Research, Washington, D.C.

Maine facility research summary: dynamic sign systems for narrow bridges. Final report.

Federal Highway Administration, Office of Research, Washington, D.C.