703 resultados para Soft sensor
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This paper presents the design and implementation of an embedded soft sensor, i. e., a generic and autonomous hardware module, which can be applied to many complex plants, wherein a certain variable cannot be directly measured. It is implemented based on a fuzzy identification algorithm called ""Limited Rules"", employed to model continuous nonlinear processes. The fuzzy model has a Takagi-Sugeno-Kang structure and the premise parameters are defined based on the Fuzzy C-Means (FCM) clustering algorithm. The firmware contains the soft sensor and it runs online, estimating the target variable from other available variables. Tests have been performed using a simulated pH neutralization plant. The results of the embedded soft sensor have been considered satisfactory. A complete embedded inferential control system is also presented, including a soft sensor and a PID controller. (c) 2007, ISA. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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As indústrias têm buscado constantemente reduzir gastos operacionais, visando o aumento do lucro e da competitividade. Para alcançar essa meta, são necessários, dentre outros fatores, o projeto e a implantação de novas ferramentas que permitam o acesso às informações relevantes do processo de forma precisa, eficiente e barata. Os sensores virtuais têm sido aplicados cada vez mais nas indústrias. Por ser flexível, ele pode ser adaptado a qualquer tipo de medição, promovendo uma redução de custos operacionais sem comprometer, e em alguns casos até melhorar, a qualidade da informação gerada. Como estão totalmente baseados em software, não estão sujeitos a danos físicos como os sensores reais, além de permitirem uma melhor adaptação a ambientes hostis e de difícil acesso. A razão do sucesso destes tipos de sensores é a utilização de técnicas de inteligência computacional, as quais têm sido usadas na modelagem de vários processos não lineares altamente complexos. Este trabalho tem como objetivo estimar a qualidade da alumina fluoretada proveniente de uma Planta de Tratamento de Gases (PTG), a qual é resultado da adsorção de gases poluentes em alumina virgem, via sensor virtual. O modelo que emula o comportamento de um sensor de qualidade de alumina foi criado através da técnica de inteligência computacional conhecida como Rede Neural Artificial. As motivações deste trabalho consistem em: realizar simulações virtuais, sem comprometer o funcionamento da PTG; tomar decisões mais precisas e não baseada somente na experiência do operador; diagnosticar potenciais problemas, antes que esses interfiram na qualidade da alumina fluoretada; manter o funcionamento do forno de redução de alumínio dentro da normalidade, pois a produção de alumina de baixa qualidade afeta a reação de quebra da molécula que contém este metal. Os benefícios que este projeto trará consistem em: aumentar a eficiência da PTG, produzindo alumina fluoretada de alta qualidade e emitindo menos gases poluentes na atmosfera, além de aumentar o tempo de vida útil do forno de redução.
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As indústrias buscam a todo o momento reduzir seus gastos operacionais para aumentar seus lucros e sua competitividade. Uma boa gestão é o fator mais importante, porém uma boa gestão é feita com auxílio de ferramentas que permitam o acesso às informações relevantes para o processo, que tenham bastante influência na tomada de decisões estratégicas, com o menor custo possível. O uso de sensores virtuais tem sido aplicado cada vez mais nas indústrias. Por ser flexível, ele pode ser adaptado a qualquer tipo de medição, promovendo uma redução de custos operacionais sem comprometer, e em alguns casos até melhorar, a qualidade da informação gerada. Como estão totalmente baseados em software, não estão sujeitos a danos físicos como os sensores reais, além de permitirem uma melhor adaptação a ambientes hostis e de difícil acesso. A razão do sucesso destes tipos de sensores é a utilização de técnicas de inteligência computacional, as quais têm sido usadas na modelagem de vários processos não lineares altamente complexos. Atualmente, muitas indústrias já utilizam com sucesso os sensores virtuais, e este trabalho explora a sua utilização, em conjunto com as Redes Neurais Artificiais, em um processo químico em uma importante indústria de alumínio brasileira cujo controle é muito difícil pois é muito difícil extrair medidas da planta dada sua natureza corrosiva e cujas medições exigem certo custo operacional além de estarem sujeitas a ruídos. A aplicação dos sensores virtuais poderá reduzir os intervalos de medições bem como os custos operacionais. Ao longo deste trabalho será apresentada a metodologia de como projetar o sensor virtual utilizando o processo químico como estudo de caso, seguindo a literatura recomendada.
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La stratégie actuelle de contrôle de la qualité de l’anode est inadéquate pour détecter les anodes défectueuses avant qu’elles ne soient installées dans les cuves d’électrolyse. Des travaux antérieurs ont porté sur la modélisation du procédé de fabrication des anodes afin de prédire leurs propriétés directement après la cuisson en utilisant des méthodes statistiques multivariées. La stratégie de carottage des anodes utilisée à l’usine partenaire fait en sorte que ce modèle ne peut être utilisé que pour prédire les propriétés des anodes cuites aux positions les plus chaudes et les plus froides du four à cuire. Le travail actuel propose une stratégie pour considérer l’histoire thermique des anodes cuites à n’importe quelle position et permettre de prédire leurs propriétés. Il est montré qu’en combinant des variables binaires pour définir l’alvéole et la position de cuisson avec les données routinières mesurées sur le four à cuire, les profils de température des anodes cuites à différentes positions peuvent être prédits. Également, ces données ont été incluses dans le modèle pour la prédiction des propriétés des anodes. Les résultats de prédiction ont été validés en effectuant du carottage supplémentaire et les performances du modèle sont concluantes pour la densité apparente et réelle, la force de compression, la réactivité à l’air et le Lc et ce peu importe la position de cuisson.
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
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Wireless Sensor Networks (WSNs) have been attracting increasing interests for developing a new generation of embedded systems with great potential for many applications such as surveillance, environment monitoring, emergency medical response and home automation. However, the communication paradigms in WSNs differ from the ones attributed to traditional wireless networks, triggering the need for new communication protocols. In this context, the recently standardised IEEE 802.15.4 protocol presents some potentially interesting features for deployment in wireless sensor network applications, such as power-efficiency, timeliness guarantees and scalability. Nevertheless, when addressing WSN applications with (soft/hard) timing requirements some inherent paradoxes emerge, such as power-efficiency versus timeliness, triggering the need of engineering solutions for an efficient deployment of IEEE 802.15.4 in WSNs. In this technical report, we will explore the most relevant characteristics of the IEEE 802.15.4 protocol for wireless sensor networks and present the most important challenges regarding time-sensitive WSN applications. We also provide some timing performance and analysis of the IEEE 802.15.4 that unveil some directions for resolving the previously mentioned paradoxes.
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Micro/nano wrinkled patterns on cross-linked urethane/urea polymeric flexible free standing films with two soft segments, polypropylene oxide and polybutadiene, can be induced by UV-irradiation. The ability to write/erase these 3D structures, in a controlled manner, is the main focus of this work. The imprinting of the wrinkled structures was accomplished by swelling in an appropriate solvent followed by drying the membranes after the cross-linking process and UV irradiation. The surface tailoring of the elastomeric membranes was imaged by optical microscopy, scanning electronic microscopy and by atomic force microscopy. To erase the wrinkled structures the elastomers were swollen. The swelling as well as the sol/gel fraction and the UV radiation were tuned in order to control the wrinkles characteristics. It was found that the wrinkles wavelength, in the order of microns (1±0,25μm), was stamped by the UV radiation intensity and exposure time while the wrinkles' amplitude, in the order of nanometers (150-450 nm), was highly dependent on the swelling and sol/gel fraction. A prototype for volatile organic compounds detection was developed taking advantage of the unique 3D micro/nano wrinkles features.
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A novel approach was developed for nitrate analysis in a FIA configuration with amperometric detection (E=-0.48 V). Sensitive and reproducible current measurements were achieved by using a copper electrode activated with a controlled potential protocol. The response of the FIA amperometric method was linear over the range from 0.1 to 2.5 mmol L(-1) nitrate with a detection limit of 4.2 mu mol L(-1) (S/N = 3). The repeatability of measurements was determined as 4.7% (n=9) at the best conditions (flow rate: 3.0 mL min(-1), sample volume: 150 mu L and nitrate concentration: 0.5 mmol L(-1)) with a sampling rate of 60 samples h(-1). The method was employed for the determination of nitrate in mineral water and soft drink samples and the results were in agreement with those obtained by using a recommended procedure. Studies towards a selective monitoring of nitrite were also performed in samples containing nitrate by carrying out measurements at a less negative potential (-0.20 V). (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Tungsten oxide/titania (WO3/TiO2) nanopowders were synthesized by the polymeric precursor method which varied the WO3 content between 0 and 10 mol%. The powders were thermally treated in a conventional furnace and their structural, microstructural and electric properties were evaluated by X-ray diffraction (XRD), Raman spectrometry, N 2 physisorption, NH3 chemisorption, temperature-programmed reduction (TPR), X-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES) in situ XANES and extended X-ray absorption fine structure spectroscopy (EXAFS) and transmission electron microscopy (TEM). XRD and Raman spectrometry confirmed the homogeneous distribution of an amorphous WO3 phase in the TiO 2 matrix which stabilized the anatase phase through the generation of [TiO5·V0] or [TiO5·V 0] complex sites. Conventional TPR-H2 (temperature programmed reduction) along with XANES TPR-H2 and XANES TPR-EtOH showed that WO3/TiO2 sample reduction occurs through the formation of these complex clusters. Moreover, the addition of WO3 promoted an increase in the surface acidity of doped samples as revealed by NH3 chemisorption. The WO3/TiO2 bulk-ceramic samples were further used to estimate their potential application in a humidity sensor in the range of 15-85% relative humidity. Probable reasons that lead to the different humidity sensor responses of samples were given based on the structural and surface characterizations. Correlation between the sensing performance of the sensor and its structural features are also discussed. Although all samples responded as a humidity sensor, the W2T sample (2 mol% added WO3) excelled for sensitivity due to the increase in acid sites, optimum mean pore size and pore size distribution. © 2013 Elsevier B.V.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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The goal of this work is to develop a magnetic-based passive and wireless pressure sensor for use in biomedical applications. Structurally, the pressure sensor, referred to as the magneto-harmonic pressure sensor, is composed of two magnetic elements: a magnetically-soft material acts as a sensing element, and a magnetically hard material acts as a biasing element. Both elements are embedded within a rigid sensor body and sealed with an elastomer pressure membrane. Upon excitation of an externally applied AC magnetic field, the sensing element is capable of producing higher-order magnetic signature that is able to be remotely detected with an external receiving coil. When exposed to environment with changing ambient pressure, the elastomer pressure membrane of pressure sensor is deflected depending on the surrounding pressure. The deflection of elastomer membrane changes the separation distance between the sensing and biasing elements. As a result, the higher-order harmonic signal emitted by the magnetically-soft sensing element is shifted, allowing detection of pressure change by determining the extent of the harmonic shifting. The passive and wireless nature of the sensor is enabled with an external excitation and receiving system consisting of an excitation coil and a receiving coil. These unique characteristics made the sensor suitable to be used for continuous and long-term pressure monitoring, particularly useful for biomedical applications which often require frequent surveillance. In this work, abdominal aortic aneurysm is selected as the disease model for evaluation the performance of pressure sensor and system. Animal model, with subcutaneous sensor implantation in mice, was conducted to demonstrate the efficacy and feasibility of pressure sensor in biological environment.
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El objetivo principal de esta Tesis es extender la utilización del “Soft- Computing” para el control de vehículos sin piloto utilizando visión. Este trabajo va más allá de los típicos sistemas de control utilizados en entornos altamente controlados, demonstrando la fuerza y versatilidad de la lógica difusa (Fuzzy Logic) para controlar vehículos aéreos y terrestres en un abanico de applicaciones diferentes. Para esta Tesis se ha realizado un gran número de pruebas reales en las cuales los controladores difusos han manejado una plataforma visual “pan-and-tilt”, un helicoptero, un coche comercial y hasta dos tipos de quadrirotores. El uso del método de optimización “Cross-Entropy” ha sido utilizado para mejorar el comportamiento de algunos de los controladores borrosos. Todos los controladores difusos presentados en ésta Tesis han sido implementados utilizando un código desarrollado por el candidato para tal efecto, llamado MOFS (Miguel Olivares’ Fuzzy Software). Diferentes algoritmos visuales han sido utilizados para adquirir la informaci´on visual del entorno, “Cmashift”, descomposición de la homografía y detección de marcas de realidad aumentada, entre otros. Dicha información visual ha sido utilizada como entrada de los controladores difusos para comandar los vehículos en las diferentes applicaciones autonomas. El volante de un vehículo comercial ha sido controlado para realizar pruebas de conducción autónoma en condiciones de tráfico similares a las de una ciudad. El sistema ha llegado a completar con éxito pruebas de más de 6 km sin ninguna interacción humana, mediante el seguimiento de una línea pintada en el suelo. El limitado campo visual del sistema no ha sido impedimento para alcanzar velocidades de hasta 48 km/h y ser guiado autonomamente en curvas de radio reducido. Objetos estáticos y móviles han sido seguidos desde un helicoptero no tripulado, mediante el control de una plataforma visual “pan-and-tilt”. ´Éste mismo helicoptero ha sido controlado completamente para su aterrizaje autonomo, mediante el control del movimiento lateral (roll), horizontal (pitch) y de altitud. El seguimiento de objetos volantes ha sido resulto mediante el control horizontal (pitch) y de orientación (heading) de un quadrirotor. Para tareas de evitación de obstáculos se ha implementado un controlador difuso para el manejo de la orientación (heading) de un quadrirotor. En el campo de la optimización de controladores se ha aportado al estado del arte una extensión del uso del método “Cross-Entropy”. Está Tesis presenta una novedosa implementación de dicho método para la optimización de las ganancias, la posición y medida de los conjuntos de las funciones de pertenecia y el peso de las reglas para mejorar el comportamiento de un controlador difuso. Dichos procesos de optimización se han realizado utilizando “ROS” y “Matlab Simulink” para obtener mejores resultados para la evitación de colisiones con vehículos aéreos no tripulados. Ésta Tesis demuestra que los controladores implementados con lógica difusa son altamente capaces de controlador sistemas sin tener en cuenta el modelo del vehículo a controlador en entornos altamente perturbables con un sensor de bajo coste como es una cámara. El ruido presentes causado por los cambios de iluminación en la adquisición de imágenes y la alta incertidumbre en la detección visual han sido manejados satisfactoriamente por ésta técnica de de “Soft-Computing” para distintas aplicaciones tanto con vehículos aéreos como terrestres.
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Several recent works deal with 3D data in mobile robotic problems, e.g., mapping. Data comes from any kind of sensor (time of flight, Kinect or 3D lasers) that provide a huge amount of unorganized 3D data. In this paper we detail an efficient approach to build complete 3D models using a soft computing method, the Growing Neural Gas (GNG). As neural models deal easily with noise, imprecision, uncertainty or partial data, GNG provides better results than other approaches. The GNG obtained is then applied to a sequence. We present a comprehensive study on GNG parameters to ensure the best result at the lowest time cost. From this GNG structure, we propose to calculate planar patches and thus obtaining a fast method to compute the movement performed by a mobile robot by means of a 3D models registration algorithm. Final results of 3D mapping are also shown.