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.

Identificação de sistemas para o estudo de controle motor.

Qualquer tarefa motora ativa se dá pela ativação de uma população de unidades motoras. Porém, devido a diversas dificuldades, tanto técnicas quanto éticas, não é possível medir a entrada sináptica dos motoneurônios em humanos. Por essas razões, o uso de modelos computacionais realistas de um núcleo de motoneurônios e as suas respectivas fibras musculares tem um importante papel no estudo do controle humano dos músculos. Entretanto, tais modelos são complexos e uma análise matemática é difícil. Neste texto é apresentada uma abordagem baseada em identificação de sistemas de um modelo realista de um núcleo de unidades motoras, com o objetivo de obter um modelo mais simples capaz de representar a transdução das entradas do núcleo de unidades motoras na força do músculo associado ao núcleo. A identificação de sistemas foi baseada em um algoritmo de mínimos quadrados ortogonal para achar um modelo NARMAX, sendo que a entrada considerada foi a condutância sináptica excitatória dendrítica total dos motoneurônios e a saída foi a força dos músculos produzida pelo núcleo de unidades motoras. O modelo identificado reproduziu o comportamento médio da saída do modelo computacional realista, mesmo para pares de sinal de entrada-saída não usados durante o processo de identificação do modelo, como sinais de força muscular modulados senoidalmente. Funções de resposta em frequência generalizada do núcleo de motoneurônios foram obtidas do modelo NARMAX, e levaram a que se inferisse que oscilações corticais na banda-beta (20 Hz) podem influenciar no controle da geração de força pela medula espinhal, comportamento do núcleo de motoneurônios até então desconhecido.

Construção das capacidades organizacionais de tecnologia da informação no contexto dos sistemas institucionais integrados de gestão da UFRN

The IT capability is a organizational ability to perform activities of this role more effectively and an important mechanism in creating value. Its building process (stages of creation and development) occurs through management initiatives for improvement in the performance of their activities, using human resources and IT assets complementary responsible for the evolution of their organizational routines. This research deals with the IT capabilities related to SIG (integrated institutional management systems), built and deployed in UFRN (Universidade Federal do Rio Grande do Norte) to realization and control of administrative, academic and human resources activities. Since 2009, through cooperative agreements with federal and educational institutions of direct administration, UFRN has supported the implementation of these systems, currently involving more than 30 institutions. The present study aims to understand how IT capabilities, relevant in the design, implementation and dissemination of SIG, were built over time. This is a single case study of qualitative and longitudinal nature, performed by capturing, coding and analysis from secondary data and from semi-structured interviews conducted primarily with members of Superintenência de Informática, organizational unit responsible for SIG systems in UFRN. As a result, the technical, of internal relationship and external cooperation capabilities were identified as relevant in the successful trajectory of SIG systems, which have evolved in different ways. The technical capacity, initiated in 2004, toured the stages of creation and development until it reached the stage of stability in 2013, due to technological limits. Regarding the internal relationship capability, begun in 2006, it toured the stages of creation and development, having extended its scope of activities in 2009, being in development since then. Unlike the standard life cycle observed in the literature, the external cooperation capability was initiated by an intensity of initiatives and developments in the routines in 2009, which were decreasing to cease in 2013 in order to stabilize the technological infrastructure already created for cooperative institutions. It was still identified the start of cooperation in 2009 as an important event selection, responsible for changing or creating trajectories of evolution in all three capacities. The most frequent improvements initiatives were of organizational nature and the internal planning activity has been transformed over the routines of the three capabilities. Important resources and complementary assets have been identified as important for the realization of initiatives, such as human resources technical knowledge to the technical capabilities and external cooperation, and business knowledge, for all of them, as well as IT assets: the iproject application for control of development processes, and the document repository wiki. All these resources and complementary assets grew along the capacities, demonstrating its strategic value to SINFO/UFRN

Construção das capacidades organizacionais de tecnologia da informação no contexto dos sistemas institucionais integrados de gestão da UFRN

The IT capability is a organizational ability to perform activities of this role more effectively and an important mechanism in creating value. Its building process (stages of creation and development) occurs through management initiatives for improvement in the performance of their activities, using human resources and IT assets complementary responsible for the evolution of their organizational routines. This research deals with the IT capabilities related to SIG (integrated institutional management systems), built and deployed in UFRN (Universidade Federal do Rio Grande do Norte) to realization and control of administrative, academic and human resources activities. Since 2009, through cooperative agreements with federal and educational institutions of direct administration, UFRN has supported the implementation of these systems, currently involving more than 30 institutions. The present study aims to understand how IT capabilities, relevant in the design, implementation and dissemination of SIG, were built over time. This is a single case study of qualitative and longitudinal nature, performed by capturing, coding and analysis from secondary data and from semi-structured interviews conducted primarily with members of Superintenência de Informática, organizational unit responsible for SIG systems in UFRN. As a result, the technical, of internal relationship and external cooperation capabilities were identified as relevant in the successful trajectory of SIG systems, which have evolved in different ways. The technical capacity, initiated in 2004, toured the stages of creation and development until it reached the stage of stability in 2013, due to technological limits. Regarding the internal relationship capability, begun in 2006, it toured the stages of creation and development, having extended its scope of activities in 2009, being in development since then. Unlike the standard life cycle observed in the literature, the external cooperation capability was initiated by an intensity of initiatives and developments in the routines in 2009, which were decreasing to cease in 2013 in order to stabilize the technological infrastructure already created for cooperative institutions. It was still identified the start of cooperation in 2009 as an important event selection, responsible for changing or creating trajectories of evolution in all three capacities. The most frequent improvements initiatives were of organizational nature and the internal planning activity has been transformed over the routines of the three capabilities. Important resources and complementary assets have been identified as important for the realization of initiatives, such as human resources technical knowledge to the technical capabilities and external cooperation, and business knowledge, for all of them, as well as IT assets: the iproject application for control of development processes, and the document repository wiki. All these resources and complementary assets grew along the capacities, demonstrating its strategic value to SINFO/UFRN

Gest??o da informa????o

Cada vez mais, a integra????o das partes componentes de um processo se imp??e como vital, associada a necessidade de que as informa????es operacionais e gerenciais estejam dispon??veis ?? tempo e ?? hora, para servirem de apoio ?? tomada de decis??es gerenciais, com a efic??cia e a velocidade que s??o exigidas nos dias de hoje. Neste trabalho, est??o exemplificados como, atrav??s da integra????o dos processos, apoiados por um Sistema de Gest??o da Informa????o, elimina-se trabalhos redundantes, facilita-se o preenchimento de documentos, aprimora-se o fluxo dos procedimentos, disponibilizando, em tempo real, informa????es sobre o andamento dos servi??os. Este enfoque se aplica a qualquer servi??o que envolva diversas ??reas atrav??s da integra????o dos processos distribu??dos ou implantando novos procedimentos setoriais apoiados por um suporte informatizado espec??fico. Obedecendo ??s caracter??sticas particulares de cada ??rea envolvida os Sistemas integrados ou setoriais promovem um perfeito controle dos processos distribu??dos. A tomada de decis??es ?? agilizada e tem perfeito embasamento nas informa????es que est??o sempre dispon??veis no momento em que se fizerem necess??rias

Real time manufacturing systems simulator

A área da simulação computacional teve um rápido crescimento desde o seu apareciment, sendo actualmente uma das ciências de gestão e de investigação operacional mais utilizadas. O seu princípio baseia-se na replicação da operação de processos ou sistemas ao longo de períodos de tempo, tornando-se assim uma metodologia indispensável para a resolução de variados problemas do mundo real, independentemente da sua complexidade. Das inúmeras áreas de aplicação, nos mais diversos campos, a que mais se destaca é a utilização em sistemas de produção, onde o leque de aplicações disponível é muito vasto. A sua aplicação tem vindo a ser utilizada para solucionar problemas em sistemas de produção, uma vez que permite às empresas ajustar e planear de uma maneira rápida, eficaz e ponderada as suas operações e os seus sistemas, permitindo assim uma rápida adaptação das mesmas às constantes mudanças das necessidades da economia global. As aplicações e packages de simulação têm seguindo as tendências tecnológicas pelo que é notório o recurso a tecnologias orientadas a objectos para o desenvolvimento das mesmas. Este estudo baseou-se, numa primeira fase, na recolha de informação de suporte aos conceitos de modelação e simulação, bem como a respectiva aplicação a sistemas de produção em tempo real. Posteriormente centralizou-se no desenvolvimento de um protótipo de uma aplicação de simulação de ambientes de fabrico em tempo real. O desenvolvimento desta ferramenta teve em vista eventuais fins pedagógicos e uma utilização a nível académico, sendo esta capaz de simular um modelo de um sistema de produção, estando também dotada de animação. Sem deixar de parte a possibilidade de integração de outros módulos ou, até mesmo, em outras plataformas, houve ainda a preocupação acrescida de que a sua implementação recorresse a metodologias de desenvolvimento orientadas a objectos.

Validação de dois sistemas de previsão para a queima das folhas da cenoura

Através de quatro experimentos realizados em campo, no período de setembro/98 a dezembro/99, avaliou-se a aplicabilidade de dois sistemas de previsão no controle da queima das folhas da cenoura (Daucus carotae). Seis esquemas de aplicação de fungicida (protetor ou sistêmico), baseados no acúmulo de valores diários de severidade (VDS) para Alternaria dauci ou equivalentes de infecção (EI) para Cercospora carotae, foram comparados a dois calendários fixos de tratamento e uma testemunha sem fungicida. Enquanto o número de VDS registrados por um coletor eletrônico (Colpam) variou de 25 a 94 por ciclo da cultura, nenhum EI foi detectado ao longo dos quatro experimentos. Com a adoção do sistema de VDS, o número de aplicações do fungicida protetor clorotalonil diminuiu de 7,5 (fixo, sete dias) para 3,5 (VDS 3-5), 2,7 (VDS 6-8) e dois (VDS 9-11) por cultivo. Nas mesmas condições, o fungicida sistêmico metconazole foi aplicado 3,7 (fixo, 14 dias), 2,5 (VDS 3-5), 1,7 (VDS 6-8) e 1,5 (VDS 9-11) vezes. A relação entre a área abaixo da curva de progresso de doença (AACPD) e o peso de raiz foi significativa em dois experimentos (P = 0,005 e 0,016). Quanto ao rendimento de raízes, o limiar de 3-5 VDS igualou-se ao esquema de calendário fixo em 3/4 das situações. Portanto, nas condições locais, o controle da queima das folhas pelo sistema de VDSs está condicionado ao limite de 3-5 VDS e à utilização de fungicidas sistêmicos com eficácia igual ou superior à do metconazole.

Competências em inovação na formação do administrador: a visão dos gestores da região do Grande ABC

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Administração - Mestrado da Universidade Municipal de São Caetano do Sul.

Solução do problema de controle H [infinito] não-linear

Este trabalho apresenta novos resultados matemáticos sobre a positividade local de funções escalares multivariáveis. Estes resultados são usados para resolver de forma quantitativa o problema de controle +¥ não-linear. Por solução quantitativa, entende-se uma solução (uma lei de controle) associada a uma região de validade. A região de validade é a região do espaço de estados onde os requerimentos de estabilidade e desempenho são satisfeitos. Para resolver o problema de forma eficiente, foi desenvolvido um procedimento que visa maximizar a região de validade do controlador enquanto garante um desempenho mínimo. A solução deste problema de otimização é estudada e alternativas para sua simplificação são apresentadas. Uma aplicação experimental a um sistema de controle de pH é apresentada. A utilidade dos resultados teóricos desenvolvidos na teoria de estabilidade de Lyapunov também é estudada.

Um Sistema multiagente para o Simulador Soccerserver

O interesse de pesquisa da comunidade de Inteligência Artificial em Sistemas Multiagentes tem gerado o crescimento da utilização de técnicas de agentes nas mais diversas áreas da ciência da computação. Isso ocorre, principalmente, devido à variedade de aplicações em que esses sistemas podem ser usados, como por exemplo: jogos de computadores, interfaces adaptativas, simulação e controle de processos industriais. The Robot World Cup Initiative (RoboCup) é uma tentativa de estimular a área de Inteligência Artificial e, principalmente de Sistemas Multiagentes, por promover um problema padrão, jogar futebol, onde uma ampla cadeia de tecnologias podem ser integradas, examinadas e comparadas. A utilização do ambiente da RoboCup para a simulação de uma partida de futebol (simulador Soccerserver) permite a avaliação de diferentes técnicas de Sistemas Multiagentes (planejamento de estratégias, conhecimento em tempo real, colaboração de agentes, princípios de agentes autônomos, entre outros) e estimula as pesquisas, investigações e testes que possibilitem a construção gradativa de agentes avançados. O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um time de futebol para o simulador Soccerserver. A idéia principal é desenvolver agentes jogadores que demonstrem um nível considerável de competência para a realização de suas tarefas, como percepção, ação, cooperação, estratégias pré-definidas, decisão e previsão. Inicialmente, apresenta-se uma visão geral sobre Inteligência Artificial Distribuída e sobre o simulador Soccerserver, pré-requisitos para o restante do trabalho. A seguir, é realizado um estudo sobre algumas arquiteturas de agentes (clientes) do Soccerserver. A arquitetura proposta na dissertação, suas principais características e a sua materialização em um protótipo desenvolvido correspondem à parte principal do trabalho. Finalmente são apresentados os testes realizados e as conclusões do trabalho.

RPN-Toolbox : uma ferramenta para o desenvolvimento de estruturas de controle

A literatura disponível na área de controle de processos químicos tem dado pouca atenção para o problema da seleção de estruturas de controle, entretanto a correta escolha das variáveis controladas e manipuladas, assim como os seus pareamentos, é tão ou mesmo mais importante que o projeto do controlador propriamente dito, pois esta etapa define o desempenho alcançável para o sistema em malha fechada. Esta dissertação explora vários aspectos genéricos do controle de processos com o objetivo de introduzir os principais pontos da metodologia RPN, um método sistemático que, através de índices baseados em sólidos fundamentos matemáticos, permite avaliar o projeto de controle como um todo. O índice RPN (Número de Desempenho Robusto) indica quão potencialmente difícil é, para um dado sistema, alcançar o desempenho desejado. O produto final desse trabalho é o RPN-Toolbox, a implementação das rotinas da metodologia RPN em ambiente MATLAB® com o intuito de torná-la acessível a qualquer profissional da área de controle de processos. O RPN-Toolbox permite que todas as rotinas necessárias para proceder a análise RPN de controlabilidade sejam executadas através de comandos de linha ou utilizando uma interface gráfica. Além do desenvolvimento das rotinas para o toolbox, foi realizado um estudo do problema de controle denominado processo Tennessee-Eastman. Foi desenvolvida uma estrutura de controle para a unidade e esta foi comparada, de modo sistemático, através da metodologia RPN e de simulações dinâmicas, com outras soluções apresentadas na literatura. A partir do índice concluiu-se que a estrutura proposta é tão boa quanto a melhor das estruturas da literatura e a partir de simulações dinâmicas do processo frente a diversos distúrbios, a estrutura proposta foi a que apresentou melhores resultados.

Uso de reator seqüencial em batelada (RSB) para pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio

Este trabalho consistiu no pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio, em um sistema de reator seqüencial em batelada (RSB), com vistas à remoção biológica de nitrogênio e fósforo. Primeiramente, em escala de laboratório, verificou-se a eficiência de três RSBs, com ciclos operacionais diferenciados, tratando o efluente produzido por um reator seqüencial em batelada anaeróbio (RSBAn), alimentado por esgoto sintético, caracteristicamente doméstico. Neste experimento, também acoplou-se um sistema de aquisição de dados aos RSBs, para monitorar continuamente os parâmetros pH, redox e OD, com o objetivo de obter pontos inferenciais de controle dos processos de nitrificação, desnitrificação e remoção biológica de fósforo. Subseqüente a este experimento, desenvolveu-se um sistema de RSB em escala piloto, tratando o efluente anaeróbio real de um UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), no intuito de analisar o efeito da mudança de escala e do tipo de esgoto, que passou de sintético a real, na performance do RSB. No experimento em escala de laboratório, os resultados obtidos demonstraram boas eficiências de remoção de DQO e SS, e uma ótima eficiência no processo de nitrificação. As eficiências médias de remoção de DQO, SS e nitrificação, foram respectivamente de 93,3%, 90,7% e 98,9%. O processo de desnitrificação não desenvolveu-se satisfatoriamente devido às baixas concentrações de matéria orgânica do efluente anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, além das baixas DQO afluentes, foi prejudicado pelas idades de lodo extremamente longas estabelecidas nesta fase experimental, em função da aplicação da estratégia de controle de processo baseada na concentração de SSV no licor. Objetivando-se aumentar a concentração de matéria orgânica imediatamente disponível no afluente, com o conseqüente acréscimo de eficiência nos processos de desnitrificação e remoção biológica de fósforo, introduziu-se um pré-fermentador, para gerar metade do efluente anaeróbio a ser tratado nos RSBs. O controle do processo passou a ser efetuado através da aplicação de uma idade de lodo pré-estabelecida de 20 dias. Observou-se um aumento bastante significativo do processo de desnitrificação, atingindo uma eficiência da ordem de 70,4%. No entanto, as maiores concentrações de matéria orgânica solúvel, com a introdução do pré-fermentador, não foram suficientes para estimular o desenvolvimento das bactérias removedoras de fósforo. Um aumento de DQO do esgoto sintético foi necessário para permitir a simultaneidade dos processos de desnitrificação e remoção de fósforo. Porém, apesar de apresentar ciclos operacionais com eficiências de 100% de remoção de fósforo, este processo não mostrou-se confiável, alternando entre fases de boas, médias e más eficiências. Provavelmente as idades de lodo, ainda muito altas para promover a remoção de fósforo do sistema, justificam a permanência bastante irregular na eficiência deste processo. Neste período, a concentração média de DQO necessária para atingir-se uma eficiência satisfatória nos processos conjuntos de nitrificação e desnitrificação, foi de 644,6 mg/L. As seguintes eficiências foram observadas: 95,8% na remoção de DQO, 98,7% na nitrificação, 76,8% na desnitrificação e 74,5% na remoção de nitrogênio. O acompanhamento "on line" de pH, redox e OD mostrou-se como uma eficiente ferramenta inferencial no controle de processos biológicos, principalmente daqueles referentes à remoção de nitrogênio. Dentre os três parâmetros monitorados, o pH apresentouse como o mais representativo. No experimento em escala piloto, o processo de nitrificação não desenvolveu-se possivelmente devido ao efeito conjunto de baixos tempos de detenção nas etapas aeróbias dos ciclos operacionais dos RSBs, com a ação tóxica de sulfetos produzidos no tratamento anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, similarmente ao experimento em escala de bancada, não mostrou-se confiável, apresentando períodos alternados de eficiência. Por fim, com vistas a verificar o desenvolvimento de processo inibitório por efluentes de tratamento anaeróbio em sistemas aeróbios, realizou-se uma série de testes de inibição com o efluente anaeróbio e também especificamente com sulfeto. Os testes respirométricos (DBO última e em batelada), foram de essencial importância para analisar a tratabilidade biológica de esgoto contendo composto tóxico. Pôde-se comprovar que o sulfeto, presente no efluente anaeróbio real, ou o efeito de sua combinação com outras substâncias contidas no lodo ativado, alterou a cinética dos processos biológicos desenvolvidos no sistema de tratamento do tipo lodo ativado.