Desempenho de um controlador de fluxo com DGPS para máquinas de pulverização

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Análise de um regulador de velocidade digital para a Usina Hidroelétrica de Curuá-Una

Analisa uma proposta de um controlador digital para o regulador de velocidade da Usina Hidroelétrica de Curuá-Una, utilizando duas estratégias de projeto, a estratégia indireta com o projeto do controlador sendo feito no plano contínuo e depois discretizado e a estratégia direta, em que o controlador é projetado inteiramente no plano discreto. O conhecimento gerado no simulador é de grande importância, pois é uma das grandes ferramentas para avaliar o comportamento dos controladores digitais propostos, em ambiente seguro. O estudo dos controladores também permite uma substituição de equipamentos antigos, com produção descontinuada, por equipamentos novos que permitem a confecção de controladores modernos, digitais e inteligentes, que proporcionam uma substituição de técnicas antigas de controle por estratégias avançadas de controle, maximizando o rendimento do sistema em condições adversas de operação. O trabalho levanta as diferenças, vantagens e desvantagens de cada controlador, com o objetivo de auxiliar na escolha do controlador mais adequado para projetos de controladores avançados: tipo um controle adaptativo, controle fuzzy ou controle neural. As dificuldades de projeto e os resultados das simulações foram os principais indicadores na avaliações dos dois RV digitais projetados. De uma forma geral o RV digital direto apresentou melhor desempenho, estabilidade e menor esforço computacional, entretanto, o RV digital indireto mostrou desempenho similar, menor degradação devido às não linearidades e ao menor esforço de projeto.

Técnica de projeto de controlador fuzzy aplicada ao acionamento vetorial de motor de indução

Este trabalho investiga uma estratégia de controle fuzzy Takagi-Sugeno aplicada ao controle de velocidade do motor de indução. A estratégia implementa uma interpolação ponderada entre um conjunto de controladores locais previamente projetados. Ao ocorrer variações nas condições operacionais do motor de indução, os ganhos da lei de controle são ajustados automaticamente, de modo a manter satisfatório o desempenho do sistema de controle. Para o projeto do controlador fuzzy a representação em espaço de estados da planta foi considerada sob a forma de um sistema aumentado, incluindo-se uma nova variável de estado que, nesse caso, foi selecionada como sendo a integral do erro de velocidade. Tal formulação permitiu o projeto de controladores locais com a estrutura PI, através de realimentação completa de estados, com posicionamento de pólos. Como variáveis de operação para o chaveamento fuzzy dos controladores locais, foram selecionados as variáveis velocidade angular do rotor e a componente da corrente de estator responsável pelo torque elétrico do motor. Em seguida, a estabilidade do controlador fuzzy Takagi- Sugeno projetado foi comprovada através do critério de Lyapunov, para isso o problema de estabilidade foi escrito na forma de LMIs. O desempenho do controlador fuzzy Takagi-Sugeno foi avaliado através de estudos de simulação, e seus resultados comparados ao desempenho de um controlador PI convencional, para a regulação da velocidade do rotor. Os resultados obtidos nas simulações mostram que o emprego da estratégia proposta torna o sistema mais robusto a variações paramétricas no sistema de acionamento.

Técnica de controle preditivo baseado em modelo aplicada ao controle de tensão de um gerador síncrono - resultados experimentais

Neste trabalho serão apresentados os resultados da avaliação experimental de uma metodologia de controle digital preditivo auto-ajustavel aplicada ao controle de tensão de um sistema de geração de energia de escala reduzida. Um estimador recursivo baseado no conhecido método de mínimos quadrados é utilizado na etapa de identificação do controlador preditivo proposto. A etapa de cálculo da lei de controle é realizada com o algoritmo Generalized Predictive Controller (GPC). A avaliação experimental foi realizada com testes de resposta ao degrau e rastreamento aplicados em diferentes condições operacionais do sistema de potência estudado. Para fins de comparação, também serão apresentados os resultados da avaliação de um controlador auto-ajustável que utiliza o método de alocação de pólos para a síntese do sinal de controle e três controladores digitais com parâmetros fixos.

Projeto de um controlador Fuzzy Takagi-Sugeno para uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados

Este trabalho propõe o projeto de um controlador Fuzzy do tipo Takagi-Sugeno em uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados. Este tipo de tratamento ocorre na presença de oxigênio, pois microorganismos aeróbios presentes no licor misto irão proporcionar a remoção tanto da matéria carbonácea quanto nutrientes formados por compostos à base de nitrogênio. O controlador atua via mecanismo de aeração e foi projetado para interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de três controladores fixos locais que, por sua vez, foram projetados a partir da linearização de um modelo contínuo de balanço de massa de oxigênio. O controlador auxiliará manter a concentração de oxigênio dissolvido desejável na faixa de operação do processo para que ocorra a nitrificação, reação química de oxiredução que transforma amônio em nitrito, que é fundamental para o sucesso do processo, e poderá também economizar energia elétrica utilizada pelo mecanismo de aeração. Os ensaios foram realizados via simulação computacional em quatro cenários idealizados comparando o desempenho do controlador fuzzy e o desempenho de um controlador fixo projetado em um ponto de operação diferente do qual se utilizou como valor de referência na planta. Ao aplicar um degrau no valor de referência estabelecido no cenário de análise, observou-se o tempo de subida, o tempo de acomodação e o erro em regime. Após os ensaios, observou-se que o desempenho do controlador fuzzy nos quesitos tempo de subida e tempo de acomodação em relação ao controlador fixo foi melhor, enquanto nos quesitos sobressinal e erro em regime foi semelhante. Após as análises, concluiu-se que a estratégia de controle escolhida neste trabalho é viável, pois de acordo com o valor auferido de oxigênio dissolvido na entrada da planta, o controlador fuzzy irá interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de um controlador fixo projetado na vizinhança deste valor e assim, atuar de forma bastante satisfatória.

Sintonia de controlador fuzzy por algoritmo genético em sistema de nível de líquidos

O presente trabalho demonstra a aplicação de um Algoritmo Genético com o intuito de projetar um controlador Fuzzy MISO, através da sintonia de seus parâmetros, em um processo experimental de nivelamento de líquido em um tanque, cuja dinâmica apresenta características não-lineares. Para o projeto e sintonia do controlador, foi utilizado o suporte do software Matlab, e seus pacotes Simulink e Global Optimization Toolbox. O Controlador Fuzzy ora projetado teve seu desempenho avaliado através de ensaios em tempo real em um Sistema de Nível de Liquido.

Acionamento vetorial por controlador fuzzy modo deslizante de motor de indução

Este trabalho estuda a técnica de acionamento vetorial aplicado ao motor de indução trifásico (MIT), utilizando como estratégia de controle a combinação de controle fuzzy com controladores chaveados do tipo modo deslizante, em uma configuração aqui denominada de Controlador Fuzzy Modo Deslizante (FSMC – Do inglês: Fuzzy Sliding Mode Control). Um modelo dinâmico do MIT é desenvolvido em variáveis ‘d-q’ o que conduziu a um modelo eletromecânico em espaço de estados que exibe fortes não linearidades. A este modelo são aplicadas as condições de controle vetorial que permitem desacoplar o torque e o fluxo no MIT, de maneira que o seu comportamento dinâmico se assemelha àquele verificado em uma máquina de corrente contínua. Nesta condição, são implementados controladores do tipo proporcional e integral (PI) às malhas de controle de corrente e velocidade do motor, e são realizadas simulações computacionais para o rastreamento de velocidade e perturbação de carga, o que levam a resultados satisfatórios do ponto de vista dinâmico. Visando investigar o desempenho das estratégias não lineares nesta abordagem é apresentado o estudo da técnica de controle a estrutura chaveada do tipo modo deslizante. Um controlador modo deslizante convencional é implementado, onde se verifica que, a despeito do excelente desempenho dinâmico a ocorrência do fenômeno do “chettering” inviabiliza a aplicação desta estratégia em testes reais. Assim, é proposta a estratégia de controle FSMC, buscando associar o bom resultado dinâmico obtido com o controlador modo deslizante e a supressão do fenômeno do chettering, o que se atinge pela definição de uma camada de chaveamento do tipo Fuzzy. O controlador FSMC proposto é submetido aos mesmos testes computacionais que o controlador PI, conduzindo a resultados superiores a este último no transitório da resposta dinâmica, porém com a presença de erro em regime permanente. Para atacar este problema é implementada uma combinação Fuzzy das estratégias FSMC com a ação de controle PI, onde o primeiro busca atuar em regiões afastadas da superfície de chaveamento e o segundo busca introduzir o efeito da ação integral próximo à superfície. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da estratégia em acionamento de velocidade variável que exigem elevado desempenho dinâmico.

Valor adaptativo do parasitóide Apanteles galleriae (Hymenoptera: Braconidae) de população natural e da população mantida em laboratório

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Revisão sistemática do efeito do envelhecimento no andar livre e adaptativo

Aging seems to impair the walking. However, it is not clear the effects of aging on walking. The aim of this study was to determine changes in kinematic, kinetic and electromyographic parameters of the free and adaptive gait, in preferred velocity, caused by aging. The initial search strategy was performed to identify all articles that examined the free and adaptive gait. The electronic databases analyzed were: MEDLINE, PubMed, EMBASE, CINAHL, Sports Discus, DARE, PsychInfo, ERIC, AusportMed, AMI, Cochrane and PEDro. Twenty-three articles were reviewed in full. Elderly are slower, with shorter step length and longer double support duration than young adults during free and adaptive gait. Even, they showed higher muscular demands, with redistribution of joint power and torque and decreased force in the propulsion and absorption phases. It was concluded that elderly present altered kinematic, kinetic and electromyographic parameters of free and adaptive gait compared to young adults.

Implementação e sintonia de um controlador clássico industrial PID: estudo de caso na indústria química

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

A influência do controlador gupfc no sistema elétrico de potência visando a estabilidade a pequenas perturbações

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Efeito da amostragem de informação visual no comportamento locomotor adaptativo de pacientes com doença de Parkinson idiopática

Pouco se sabe a respeito da marcha de pacientes com doença de Parkinson (DP) em ambientes irregulares. Mais especificamente, não foram encontrados estudos que manipularam a informação visual na tarefa de ultrapassar obstáculo. Assim, o objetivo deste estudo foi analisar o papel da visão no comportamento locomotor durante a ultrapassagem de obstáculos de diferentes alturas em indivíduos com DP idiopática, manipulando experimentalmente a disponibilidade das informações visuais. Participaram 14 idosos com DP, classificados entre os estágios 1 e 2,5 da escala de Hoehn & Yahr. Os participantes foram convidados a percorrer andando uma passarela de 8 metros, em condições sem obstáculo (SO) e com obstáculo baixo (OB) ou alto (OA). As tentativas foram apresentadas combinando condições de obstáculo (SO, OB e OA) e de visão (IVD e IVE), em 3 tentativas por condição, totalizando 18 tentativas; realizadas em 2 blocos. A manipulação de informação visual foi realizada através do uso de óculos de lentes de cristal líquido e a análise cinemática foi realizada tridimensionalmente. As variáveis dependentes selecionadas incluíram os parâmetros espaciais e temporais das fases de aproximação e ultrapassagem do obstáculo. Para o tratamento dos dados, foram empregadas duas MANOVAs. Os resultados revelaram que tanto a manipulação visual como a manipulação do terreno influenciaram no comportamento locomotor dos pacientes. Na fase de aproximação, a presença do obstáculo provocou modificações nos parâmetros locomotores, refletindo em menores valores médios de comprimento e velocidade da passada nas condições OB e OA do que na condição SO. Em relação à informação visual nesta mesma fase, a anulação do fluxo óptico provocou diminuição do comprimento e da velocidade da passada, da cadência e da porcentagem da fase de suporte simples e aumento da duração... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Efeito da tarefa dupla na variabilidade do andar livre e adaptativo de pacientes com demência de Alzheimer

O objetivo do estudo foi analisar o efeito da tarefa dupla na variabilidade do andar livre e adaptativo em pacientes com demência de Alzheimer. Foram avaliados 30 indivíduos de ambos os sexos. Os participantes realizaram 5 tentativas para cada condição de andar (livre e adaptativo, com tarefa dupla e sem tarefa dupla), totalizando 20 tentativas.As variáveis espaço-temporais foram coletadas através de um sistema optoeletrônico. Para o andar livre foram considerados os cinco passos centrais da passarela. Para o andar adaptativo foram considerados os três passos anteriores ao obstáculo, o passo de ultrapassagem e o primeiro passo após a ultrapassagem. Os valores do desvio-padrão de cada variável de cada indivíduo nas 5 tentativas para cada condição de andar foram utilizados para calcular a variabilidade dos seguintes parâmetros: comprimento, largura, duração da fase de suporte simples e de duplo suporte, e velocidade de cada passo. Para verificar as diferenças entre as condições experimentais, foram empregadas ANOVAs, com medidas repetidas para a condição experimental. Os resultados indicaram que a tarefa dupla teve pouco efeito na variabilidade do andar livre de pacientes com DA. As variações ocorreram com maior frequência quando a tarefa dupla foi exigida concomitante com o obstáculo, deixando claro que os efeitos da doença influenciam no planejamento da ação. Conclui-se que a tarefa executiva de contagem regressiva não exerceu influência nas variáveis da marcha livre e que o andar adaptativo com contagem apresentou resultados com maior variabilidade, sendo mais desafiador e exigindo maiores ajustes dos pacientes

Comparação do efeito da fadiga muscular no andar livre e adaptativo entre adultos jovens e idosos

A fadiga muscular é definida como uma falha no sistema neuromuscular na capacidade de gerar uma força requerida ou esperada. Quanto maior a idade do indivíduo, maior é a probabilidade de chegar à fadiga, aumentando o risco de quedas. Dessa forma, a fadiga pode influenciar no andar dos indivíduos, causando prejuízos no controle postural e podendo causar lesões músculo-esqueléticas A partir dos estudos realizados, percebe-se que a fadiga muscular pode prejudicar o desempenho do andar, sendo ele adaptativo ou não. O objetivo do estudo foi analisar e comparar a influência da fadiga muscular sobre os parâmetros cinemáticos do andar livre e adaptativo entre adultos jovens e idosos. Participaram do estudo 20 indivíduos, distribuídos em dois grupos etários: Adulto Jovem - 20 a 40 anos; e Idoso - a partir de 60 anos. Os participantes realizaram o andar livre e adaptativo percorrendo uma distância retilínea de 8 metros sobre um carpete de borracha com 1,4m de largura. Foram realizadas 6 tentativas para cada condição experimental. Para a coleta dos dados cinemáticos dos ciclos do andar definidos foi utilizado um sistema tridimensional (3D) optoeletrônico de análise do movimento (OPTOTRAK Certus – 3D Motion Measurement System, NDI), com precisão de 0,1 mm, posicionado no plano frontal, face anterior, ao movimento do participante, com frequência de 100 Hz. A indução a fadiga será através da tarefa de sentar e levantar. Para a comparação entre os dois grupos foram analisados as seguintes variáveis espaciais e temporais do andar livre e adaptativo: comprimento de cada passo, largura de cada passo, velocidade média do andar, distância horizontal pé-obstáculo antes da ultrapassagem, distância horizontal depois do obstáculo e distância vertical péobstáculo. Estas variáveis foram analisadas durante o ciclo do andar antes e após fadiga muscular.

Controlador PID utilizando microcontrolador PIC

This monograph proposes the implementation of a low cost PID controller utilizing a PIC microcontroller, and its application in a positioning system previously controlled by a dedicated integrated circuit for a positioning system. Applying the closed-loop PID control, the system instability was reduced, and its response was smoother, eliminating vibrations and mechanical wear compared to its response with the dedicated integrated circuit, which has a very limited control action. The actuator of the system is a DC motor, whose speed is controlled by the Pulse Width Modulation (PWM) technique, using a Full-Bridge circuit, allowing the shift of direction of rotation. The utilized microcontroller was the PIC16F684, which has an enhanced PWM module, with its analog converters used as reference and position feedback. The positioning sensor is a multiturn potentiometer coupled to the motor axis by gears. The possibility of programming the PID coefficients in the microcontroller, as well as the adjustment of the sampling rate, allows the implemented system achieving high level of versatility