Análise do sistema de tratamento de efluentes gasosos de uma central de valorização energética de resíduos sólidos urbanos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre Em Engenharia Química e Biológica Ramo de processos Químicos

The utilization bound of non-preemptive rate-monotonic scheduling in controller area networks is 25%

Consider a distributed computer system comprising many computer nodes, each interconnected with a controller area network (CAN) bus. We prove that if priorities to message streams are assigned using rate-monotonic (RM) and if the requested capacity of the CAN bus does not exceed 25% then all deadlines are met.

Control of baker’s yeast fermentation: PID and fuzzy algorithms

A MATLAB/SIMULINK-based simulator was employed for studies concerning the control of baker’s yeast fed-batch fermentation. Four control algorithms were implemented and compared: the classical PID control, two discrete versions- modified velocity and position algorithms, and a fuzzy law. The simulation package was seen to be an efficient tool for the simulation and tests of control strategies of the nonlinear process.

Multifunctional controller architecture for sold-state marx modulator based on FPGA

This paper proposes a multifunctional architecture to implement field-programmable gate array (FPGA) controllers for power converters and presents a prototype for a pulsed power generator based on a solid-state Marx topology. The massively parallel nature of reconfigurable hardware platforms provides very high processing power and fast response times allowing the implementation of many subsystems in the same device. The prototype includes the controller, a failure detection system, an interface with a safety/emergency subsystem, a graphical user interface, and a virtual oscilloscope to visualize the generated pulse waveforms, using a single FPGA. The proposed architecture employs a modular design that can be easily adapted to other power converter topologies.

Fuzzy linguistic controllers applied to decouple control loop effects

A fuzzy linguistic controller has been developed and implemented with the aim to cope with interactions between control loops due to coupling effects. To access the performance of the proposed approach several experiments have also been conducted using the classical PID controllers in the control loops. A mixing process has been used as test bed of all controllers experimented and the corresponding dynamic model has been derived. The successful results achieved with the fuzzy linguistic controllers suggests that they can be an alternative to classical controllers when in the presence of process plants where automatic control as to cope with coupling effects between control loops. © 2014 IEEE.

Board-level prototype validation: a built-in controller and extended BST architecture

Prototype validation is a major concern in modern electronic product design and development. Simulation, structural test, functional and timing debug are all forming parts of the validation process, although very often addressed as dissociated tasks. In this paper we describe an integrated approach to board-level prototype validation, based on a set of mandatory/optional BST instructions and a built-in controller for debug and test, that addresses the late mentioned tasks as inherent parts of a whole process

Performance of fractional PID algorithms controlling nonlinear systems with saturation and backlash phenomena

The development of fractional-order controllers is currently one of the most promising fields of research. However, most of the work in this area addresses the case of linear systems. This paper reports on the analysis of fractional-order control of nonlinear systems. The performance of discrete fractional-order PID controllers in the presence of several nonlinearities is discussed. Some results are provided that indicate the superior robustness of such algorithms.

Performance assessment of a wind energy conversion system using a hierarchical controller structure

This paper deals with a hierarchical structure composed by an event-based supervisor in a higher level and two distinct proportional integral (PI) controllers in a lower level. The controllers are applied to a variable speed wind energy conversion system with doubly-fed induction generator, namely, the fuzzy PI control and the fractional-order PI control. The event-based supervisor analyses the operation state of the wind energy conversion system among four possible operational states: park, start-up, generating or brake and sends the operation state to the controllers in the lower level. In start-up state, the controllers only act on electric torque while pitch angle is equal to zero. In generating state, the controllers must act on the pitch angle of the blades in order to maintain the electric power around the nominal value, thus ensuring that the safety conditions required for integration in the electric grid are met. Comparisons between fuzzy PI and fractional-order PI pitch controllers applied to a wind turbine benchmark model are given and simulation results by Matlab/Simulink are shown. From the results regarding the closed loop point of view, fuzzy PI controller allows a smoother response at the expense of larger number of variations of the pitch angle, implying frequent switches between operational states. On the other hand fractional-order PI controller allows an oscillatory response with less control effort, reducing switches between operational states. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A PV panel simulator based on a two quadrant DC/DC power converter with a sliding mode controller

The use of a solar photovoltaic (PV) panel simulator can be a valued tool for the design and evaluation of the several components of a photovoltaic system. This simulator is based on power electronic converter controlled in such a way that will behave as a PV panel. Thus, in this paper a PV panel simulator based on a two quadrant DC/DC power converter is proposed. This topology will allow to achieve fast responses, like suddenly changes in the irradiation and temperature. To control the power converter it will be used a fast and robust sliding mode controller. Therefore, with the proposed system I-V curve simulation of a PV panel is obtained. Experimental results from a laboratory prototype are presented in order to confirm the theoretical operation.

Matrix converter as unified power flow controller: design and implementation of decoupled direct power controllers

This paper presents the design and implementation of direct power controllers for three-phase matrix converters (MC) operating as Unified Power Flow Controllers (UPFC). Theoretical principles of the decoupled linear power controllers of the MC-UPFC to minimize the cross-coupling between active and reactive power control are established. From the matrix converter based UPFC model with a modified Venturini high frequency PWM modulator, decoupled controllers for the transmission line active (P) and reactive (Q) power direct control are synthesized. Simulation results, obtained from Matlab/Simulink, are presented in order to confirm the proposed approach. Results obtained show decoupled power control, zero error tracking, and fast responses with no overshoot and no steady-state error.

Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

Aplicação das FPAA na realização de sistemas de ordem fraccionária

Esta tese de dissertação tem como principal objetivo a implementação de controladores fracionários utilizando diapositivos analógicos FPAA (Field Programable Analog Array). Embora estes dispositivos já não sejam um tecnologia recente, não tiveram grande aceitação comercial, daí não ter sido grande a sua evolução nesta última década. Mas para a elaboração de alguns circuitos analógicos, nomeadamente filtros, amplificadores e mesmo controladores PID (Proporcional-Integrativo-Derivativo) analógicos torna-se numa ferramenta que pode facilitar o projeto e implementação. Para a realização deste estudo, utilizou-se a placa de desenvolvimento da Anadigm AN231K04-DVLP3 juntamente com o software disponibilizado pela mesma empresa, o AnadigmDesigner2. Para a simulação e observação dos resultados foi utilizada a DAQ (Data Acquisition) Hilink da Zelton juntamente com o software Matlab. De forma a testar a implementação dos controladores fracionários nas FPAA foram realizados alguns circuitos no software e enviados para a FPAA comparando os resultados obtidos na simulação com os visualizados no osciloscópio. Por último foi projetado um controlador PIlDm recorrendo aos métodos de aproximação inteira descritos neste documento implementados na FPAA recorrendo ao uso de filtros de primeira e segunda ordem.

A layer 2 multipath fabric using a centralized controller

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

Biospas Proyecto 2: Micorrizas, Patógenos, Meso-Macro-Fauna y Biocontrol (PAE- PID-2007-0054)

El actual sistema agrícola de Argentina basa la mayor parte de su producción en la siembra directa y una limitada rotación de cultivos. En base a el paradigma de la sustentabilidad se pueden evaluar cambios en la asociación de Hongos Micorrícicos (HM) con raíces de diversos cultivos y las poblaciones presentes en el suelo; la incidencia de enfermedades en el cultivo y los niveles de inóculo presentes en los rastrojos y asimismo la supresividad de los suelos y por consiguiente la presencia de enfermedad de los cultivos y el efecto de control que pudieran proveer las Micorrizas Arbusculares (MA). El planteo de SD versus LT también plantea modificaciones tanto de la estructura del suelo como en el sistema y las comunidades de Meso y Macrofauna (MMF) que en él habitan. La hipótesis de trabajo plantea que la incidencia y severidad de las fitoenfermedades puede disminuirse por la rotación de cultivos y que las poblaciones de hongos micorrícicos se modifican según la secuencia de rotación. Esto a su vez implica que, incidencia y/o severidad de una enfermedad pueden ser modificadas por HM presentes en el suelo. Por otro lado, abundancia y atributos estructurales de la comunidad de MMF del suelo son afectados por los sistemas de manejo. En este proyecto se determinaran morfológica y molecularmente las especies integrantes de las poblaciones de HM en diferentes secuencias de cultivo. Se compararán las poblaciones de HM presentes en el suelo y las poblaciones en simbiosis activa con raíces de los diferentes cultivos. Se caracterizará y comparará cultivo, suelo y rastrojo desde el punto de vista fitopatológico en diferentes esquemas de rotación. Como resultado de esto se determinará la existencia de interacciones entre la incidencia de enfermedades y la presencia de determinadas micorrizas y evaluar el efecto de cada sistema de manejo sobre la abundancia y los atributos estructurales de la comunidad de MMF del suelo.

Biospas proyecto 2: micorrizas, patógenos, meso-macro-fauna y biocontrol (Pae- pid-2007-0054).

El actual sistema agrícola de Argentina basa la mayor parte de su producción en la siembra directa y una limitada rotación de cultivos. En base a el paradigma de la sustentabilidad se pueden evaluar cambios en la asociación de Hongos Micorrícicos (HM) con raíces de diversos cultivos y las poblaciones presentes en el suelo; la incidencia de enfermedades en el cultivo y los niveles de inóculo presentes en los rastrojos y asimismo la supresividad de los suelos y por consiguiente la presencia de enfermedad de los cultivos y el efecto de control que pudieran proveer las Micorrizas Arbusculares (MA). El planteo de SD versus LT también plantea modificaciones tanto de la estructura del suelo como en el sistema y las comunidades de Meso y Macrofauna (MMF) que en él habitan. La hipótesis de trabajo plantea que la incidencia y severidad de las fitoenfermedades puede disminuirse por la rotación de cultivos y que las poblaciones de hongos micorrícicos se modifican según la secuencia de rotación. Esto a su vez implica que, incidencia y/o severidad de una enfermedad pueden ser modificadas por HM presentes en el suelo. Por otro lado, abundancia y atributos estructurales de la comunidad de MMF del suelo son afectados por los sistemas de manejo. En este proyecto se determinaran morfológica y molecularmente las especies integrantes de las poblaciones de HM en diferentes secuencias de cultivo. Se compararán las poblaciones de HM presentes en el suelo y las poblaciones en simbiosis activa con raíces de los diferentes cultivos. Se caracterizará y comparará cultivo, suelo y rastrojo desde el punto de vista fitopatológico en diferentes esquemas de rotación. Como resultado de esto se determinará la existencia de interacciones entre la incidencia de enfermedades y la presencia de determinadas micorrizas y evaluar el efecto de cada sistema de manejo sobre la abundancia y los atributos estructurales de la comunidad de MMF del suelo.