Mestrado em Automação e Controle de Processos

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Ajuste de curvas e modelagem Fuzzy aplicados no desenvolvimento de um sistema automático de calibração de hidrômetros
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 25/04/2013) Neira, Fábio Garcia; Barbosa, Paulo Roberto
A premissa deste projeto foi desenvolver um sistema automatizado eletrônico para calibração de hidrômetros, a ser acoplado aos bancos de prova ou bancadas de pré-aferição das indústrias produtoras de medidores ou oficinas de recuperação, para reduzir o tempo de calibração e eliminar a possibilidade de erro humano por cansaço. Em sua implementação, empregou-se um sensor adaptado à relojoaria do hidrômetro em teste, que envia sinais a um microcontrolador e os compara com os sinais gerados por um padrão já existente no banco de provas, determinando, desta forma, o grau de erro a ser corrigido para, depois, ao final do processo, acionar um motor de passo, que atua diretamente no regulador do medidor, calibrando-o. Na fase do desenvolvimento do controle do sistema, especificamente para o cálculo da ação sobre o regulador, foi proposto um estudo comparativo entre o ajuste de curva por meio de uma função polinomial de terceiro grau e um algoritmo de lógica fuzzy. Ambos os métodos foram capazes de calibrar os hidrômetros. Contudo, a técnica de ajuste de curva proporcionou melhores resultados práticos de calibração.
Análise comparativa da eficiência energética entre sistemas de abastecimento de águas prediais
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 24/04/2013) Dias, André Marcelo; Segatto, Ênio Carlos
O objetivo principal deste trabalho foi analisar o consumo entre os sistemas de abastecimento de água predial aplicáveis no Brasil, definindo qual deles se apresenta como o mais eficiente. Assim, para realização da análise, foi delimitado um universo de 9 edifícios, dentre os mais comuns no Brasil, dotados de 8, 12 ou 16 pavimentos que, por sua vez, continham 4, 8 ou 12 unidades habitacionais em cada um. Cada edifício teve suas instalações hidráulicas dimensionadas de acordo com a norma NBR5626:1998 para posterior simulação através do software Matlab/Simulink, considerando as características de operação diária de cada edificação. Com os resultados obtidos na simulação, o consumo energético necessário para operação de cada sistema pôde ser definido. Assim, como resultado, o sistema de abastecimento predial dotado apenas de reservatório inferior e com a prumada de abastecimento dividida em zonas de pressão apresentou o menor consumo energético por metro cúbico de água elevado. Já o sistema dotado com reservatórios inferior e superior e o sistema com reservatório inferior, mas com única prumada de abastecimento, obtiveram resultados muito próximos entre si, porém, apresentaram-se menos eficiente que o primeiro. Os resultados do estudo remetem ao fato de que a divisão da prumada do abastecimento predial em segmentos faz com que o consumo de energia ocorra apenas para a elevação da água até o pavimento mais alto de cada zona de pressão abastecida. Em contrapartida, os sistemas com dois reservatórios ou com reservatório inferior e única prumada de abastecimento necessitam de mais energia porque devem elevar a água até o último pavimento da edificação. Essa característica comum justifica os resultados bastante próximos obtidos pelos dois sistemas durante as simulações realizadas.
Análise da compensação de atrito estático para válvula de controle de processo
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 27/04/2013) Guedes, Heliliano Carlos Sartori; Sousa, João Sinohara da Silva
A existência de atrito em válvulas traz problemas às malhas de controle em plantas industriais. A utilização dos compensadores de atrito estático considerados neste trabalho baseia-se em técnicas que adicionam energia ao sinal na saída do controlador, de forma a compensar o agarramento presente nas hastes de válvulas de controle devido à presença do atrito estático. Neste trabalho foram utilizados modelos que reproduzem fielmente as características do processo, controle e sensores necessários ao estudo. Assim como foram realizados ensaios com dispositivos físicos industriais (válvula comercial real) conectados a um computador através de placa de aquisição de dados analógica, que se comunica via interface padrão OPC aos demais objetos do controle, formando um ambiente híbrido conhecido como Hardware-in-the-loop. Para a escolha do modelo do processo e sua respectiva ação de controle, considerou-se uma planta com dinâmica de processo lenta com baixa constante de tempo dominante de forma a beneficiais a visualização dos fenômenos de atrito estático e da atuação dos compensadores. Adotou-se um modelo de controle de nível em um tanque cilíndrico vertical atmosférico, alimentado por fluxos variáveis em que seu nível é regulado através de ações de controle atuando sobre uma válvula de controle na saída do tanque. Para os ensaios em ambiente 100% simulados, foi escolhido o modelo de atrito de Karnopp que mais apropriadamente simula o atrito estático em válvulas de controle para fins de estudo de sua compensação. Nos ensaios em tempo real, adotou-se uma válvula de controle globo linear com atuador pneumático, equipada com posicionador inteligente e sensor de posição instalado na haste da válvula. Ao término deste trabalho, o desempenho dos compensadores considerados é avaliado e as conclusões obtidas nos ensaios são apresentadas juntamente com sugestões para trabalhos futuros.
Análise dos níveis de eficiência energética obtidos em sistemas de iluminação com a aplicação do protocolo KNX
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2017) Santos, Vandeir Vioti dos; Segatto, Ênio Carlos
Esta pesquisa objetiva ratificar a eficiência da utilização de protocolos de automação e controle predial no alcance de altos níveis de eficiência energética nos sistemas de iluminação. Para a realização desta pesquisa, foi efetuada uma parametrização de índices de eficiência através das certificações prediais, utilizando os padrões propostos pelas normas de eficiência energética LEED, AQUA, ENCE e a certificação portuguesa SCE. Após essa análise, foi realizado um trabalho de campo em uma edificação da Universidade Cidade de São Paulo, com o objetivo de avaliar o sistema de iluminação. Posteriormente, os dados levantados foram utilizados para a criação de uma proposta para um novo sistema de iluminação. Após a descrição analítica dos dados, simulações matemáticas, tratamento e interpretação das informações obtidas, foi verificada e comprovada a economia de energia gerada após a aplicação de um sistema de automação baseado no protocolo KNX.
Aplicação de equipamentos eletrônicos inteligentes via IEC 61850/GOOSE em sistema de média de tensão
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 23/09/2015) Souza, Emerson Barbosa; Segatto, Ênio Carlos
No contexto de inovação no controle de sistemas de automação em média tensão a aplicação da lógica de transferência automática (LTA) utilizando Equipamentos Eletrônicos Inteligentes (IED´s) visa controlar sistemas elétricos de potência (SEP) críticos a fim de se obter redução no tempo de execução do processo. Esta aplicação de transferência automática pode ser utilizada em diversos casos como, por exemplo, geração de energia, processos industriais de plantas químicas, plantas petrolíferas/refinarias, fabricação de papel/celulose e processos de mineradoras entre outros. Desta forma, com o grande desenvolvimento e crescimento da automação em sistemas de potência e eficiência energética surge a necessidade de aperfeiçoar e melhorar os processos. A LTA é comumente aplicada quando o SEP é composto por duas ou mais fontes de energia, suas configurações podem ser com fontes intermitentes onde existe uma fonte que é a principal e alimenta todo sistema, sendo que a outra será uma fonte de reserva que servirá de backup em caso de falha da fonte principal conhecido como método Regime/Reserva, ou então, duas fontes simultâneas onde ambas as fontes alimentam o sistema que por sua vez é dividido em duas barras também conhecido como Regime/Regime onde ambas as fontes tem capacidade de alimentar o sistema caso a outra seja comprometida. Esta aplicação de LTA objetiva manter o sistema em pleno funcionamento em uma possível queda de energia de uma das fontes transferindo automaticamente para fonte saudável evitando assim, interferências, perdas ou danos ao funcionamento do sistema e mantendo a alimentação das cargas em uma eventual perda ou queda de tensão conhecida como subtensão (undervoltage). Como a aplicação através de componentes e sinais discretos impacta com um alto custo na implantação e tempo elevado de execução para os níveis de proteção, a nova proposta faz com que esta lógica seja executada via informações provenientes de rede de comunicação robusta sobre o protocolo padronizado pela International Electrotechnical Commission (IEC) 61850, buscando assim maior velocidade na execução e redução de custos. Para realização da avaliação desta aplicação os objetos de estudo serão: Informações digitais reportadas via comunicação, aplicação de LTA com IED’s, níveis de velocidade e qualidade dos sinais trafegados na rede IEC 61850 através de simulações.
Aumento de produtividade em máquina retificadora de anéis de rolamentos
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 23/04/2013) Azevedo, Marcelo Miguel de; Sousa, João Sinohara da Silva
Este trabalho apresenta um estudo de caso onde a pesquisa e o desenvolvimento resultaram em um projeto de automação industrial que foi aplicado como melhoria na produção de rolamentos automotivos. A empresa fabricante de rolamentos solicitou aumentar a produtividade de uma máquina retificadora de anéis internos de rolamentos, de modo que ela deixasse de ser o gargalo da produção. O ciclo de retífica de cada peça é assistido por um sistema de monitoramento por emissão acústica (EA). Na situação inicial, o volume de produção estava sendo constantemente prejudicado por falhas ocorridas no sistema de movimentação dos barramentos de retífica e dressagem da máquina retificadora, pois estavam trabalhando no limite da velocidade permitida pelos motores de passo que os acionavam. Além disso, o sistema de monitoramento do ciclo de retificação por EA dependia da intervenção do operador de máquina para realizar correções ao longo do processo. Por vezes, as correções não eram feitas, o que influenciava diretamente no tempo de ciclo e, consequentemente, na redução do volume de produção. A proposta do trabalho foi modificar o sistema de acionamento dos barramentos, através da integração de servomotores e servoacionamentos ao CLP de controle da máquina em substituição aos antigos motores de passo. Adicionalmente, foi incorporada uma função de ajuste automático do sistema de monitoramento no programa controlador da máquina, que dispensou o ajuste manual no amplificador do sensor de EA realizado pelo operador. Este ajuste é necessário para adequar o sistema de monitoramento à dinâmica de variação dos sinais de emissão acústica ao longo do processo de manufatura dos rolamentos. Esta ação, além de eliminar a dependência do operador nestes momentos, contribuiu para que a produtividade da máquina retificadora permanecesse constante em toda vida do rebolo abrasivo. Como resultado, o volume de produção passou de 1058 peças/hora para 1200 peças/hora após a implantação da melhoria.
Automação da Iluminação e eficiência energética em edificações: o sistema de controle de iluminação DALI: um estudo de caso
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 25/04/2016) Kurata, Marcos Noboru; Segatto, Ênio Carlos
A proposta deste trabalho é o ensaio de um sistema de controle de iluminação com protocolo DALI e lâmpadas fluorescentes T5, confirmando a eficiência do conjunto. Baseado na economia obtida, comparado com os dados dos fabricantes, realizar um estudo de viabilidade financeira para o retrofit em uma edificação. O estudo conclui que a economia em termos de consumo elétrico é significativa, chegando a 50%, porém o payback é de 6,3 anos, assim para a viabilidade do projeto deve-se considerar os fatores de melhoria de
Automação do sistema de ajuste da tensão de ensaio dielétrico sob influência da variação das condições atmosféricas
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 27/08/2014) Pinto, Lucas de Oliveira e Silva; Costa, Eduardo Alves da
Todos os equipamentos elétricos aplicados em sistemas de alta tensão são submetidos à testes dielétricos como rotina pelo fabricante e de acordo com as prescrições das normas International Electrotechnical Commission (IEC) 60694 e IEC 60060-1. Estas normas preveem a realização de testes dielétricos os quais consistem na aplicação de significativos gradientes de tensão sobre as partes isolantes do equipamento, no sentido de verificar a qualidade destes materiais e dos processos aplicados na fabricação. A execução destes testes deve ser realizada rigorosamente conforme procedimentos estabelecidos na norma do equipamento completamente montado como na condição de serviço e com as superfícies isolantes limpas. Estes procedimentos requerem ajustes nos valores da intensidade da tensão de ensaio, decorrentes da variação das condições atmosféricas do local de ensaio. Neste trabalho é apresentada a análise da influência das condições atmosféricas na tensão de ensaio dielétrico em equipamentos elétricos.Um sistema automático para ajuste e correção da tensão de ensaio é modelado, sendo apresentada uma aplicação industrial para este sistema. Este sistema consiste de sensores para medição das variáveis de entrada, um controlador de posição formado por um motor de passo acoplado a um variador de tensão para ajuste da variável de saída (tensão de ensaio) a ser aplicada sobre o objeto de teste (painel elétrico trifásico). O sistema de controle foi modelado considerando como variáveis de entrada as grandezas pressão, temperatura e umidade, as quais são utilizadas para cálculo do fator de correção Kt e atuando sobre um motor de passo do regulador de tensão e que ajusta linearmente a variável de saída (tensão de ensaio). O modelo utilizado permite a realização dos testes dielétricos com a aplicação rigorosa dos critérios da norma bem como a realização destes testes de forma uniforme. Com a implementação do controlador automático de tensão de ensaio (CATE) na linha de produção será possível reduzir significativamente os tempos de ensaio, assegurar a homogeneidade e qualidade dos resultados.
Automatização de medição de desgaste em insertos de brocas por meio de visão computacional
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 20/03/2018) Corazzim, Marcio; Aguiar, Paulo Marcos de
A indústria e a comunidade científica trabalham sobre o monitoramento de desgaste de ferramentas de corte com o intuito de obter redução de custos nos processos e de uso de matéria-prima, assim como a melhoria da qualidade de produtos. Este trabalho desenvolveu um protótipo capaz de medir o desgaste de brocas com três insertos de metal duro. As brocas de 39 milímetros de diâmetro furaram anéis de rolamentos de grande porte em um centro de usinagem CNC. O desgaste nos insertos foi medido por meio de técnicas de visão computacional. As três cadeias de processamento digital de imagens realizaram primeiramente a aquisição das imagens por meio de uma câmera digital de uso industrial. As imagens foram capturadas sequencialmente e armazenadas em um diretório dentro do computador. Após isto, uma cadeia de seleção procurou e selecionou quatro imagens correspondentes às áreas de desgaste. A cadeia de medição foi aplicada sobre as quatro imagens selecionadas. Ela forneceu os desgastes frontais em dois lados do inserto central e mais dois desgastes de flanco nos dois insertos externos. Um programa computacional (Lupa) foi desenvolvido para automatizar o processo. A interface gráfica do usuário permitiu controlar a sequência do processo, parametrizar várias funcionalidades e monitorar o desgaste. O programa controlou as cadeias de processamento de imagens e registrou os valores de desgaste em gráficos de controle. As imagens foram armazenadas no computador para a formação de um histórico e os respectivos valores de desgaste foram guardados em uma base de dados para análises e aplicações futuras
Automatização de uma bancada de atrito e desgaste para seleção de materiais de uma bomba de sangue centrífuga implantável
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 2016) Marques Júnior, Antonio Luiz; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
Uma Bancada de Ensaios de Atrito e Desgaste (BEAD) foi projetada e construída no Laboratório de Bioengenharia e Biomateriais do Instituto Federal de São Paulo (IFSP) para realizar a seleção de materiais utilizados em uma Bomba de Sangue Centrífuga Implantável (BSCI). A BSCI é um dispositivo que realiza a assistência ventricular de longa duração em pacientes com estágio avançado de insuficiência cardíaca, mantendo a circulação sanguínea e dando suporte à vida. A BSCI pode ser classificada como um Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) de terceira geração com mancais de apoio cerâmico-poliméricos para o eixo do rotor. Os testes são realizados na BEAD para avaliar o desgaste no mancal e eixo do rotor submetidos a fricção. A BSCI é composta por um motor de corrente contínua sem escova, o qual está acoplado magneticamente ao rotor da bomba. O rotor da bomba é suportado pelo eixo do rotor e os mancais cerâmicos. Durante os ensaios, a BEAD proporcionou o ajuste constante da força de contato entre os mancais e o eixo do rotor e uma lubrificação constante por meio de um fluido de viscosidade similar ao sangue, composto de água e glicerina, simulando a passagem do sangue dentro da BSCI. Na BEAD, uma célula de carga envia um sinal analógico para um circuito eletrônico, este sinal é apresentado na grandeza de força em um display de cristal líquido. O ajuste da velocidade é realizado por meio de um conversor eletrônico e um inversor de frequência. Os resultados dos ensaios com os pares tribológicos serviram para a seleção de materiais dos mancais visando maior durabilidade mecânica da BSCI. Foram confeccionados diversos tipos de mancais e eixos do rotor com dimensões pré-definidas. A metodologia utilizada para validação da BEAD foi a de calibração por comparação de pesos padrão com uma balança de precisão. Neste trabalho, não foi avaliada a vibração nos mancais. Entretanto, a BEAD tornou possível realizar o ensaio de atrito sob condições controladas e avaliar o desgaste de um determinado material a ser utilizado na BSCI. Em ensaios futuros, serão realizados ensaios conjugados de vibração e desgaste para uma avaliação mais precisa do atrito no interior da bomba.
Avaliação de medição da umidade relativa do ar pelo método do ponto de orvalho usando materiais acessíveis e sistema de controle convencional
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 21/03/2014) Margarido, Gustavo Neves; Frajuca, Carlos
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de medição de umidade relativa do ar, baseado no fenômeno do ponto de orvalho, que é a temperatura na qual a umidade presente no ar começa a entrar no processo de condensação. Utilizando componentes de custos mais baixos e de fácil aquisição, o sistema visa a promover uma maior adesão à metodologia. Para tanto, foi utilizado um sistema óptico que acusa a condensação de água em uma superfície espelhada, que é resfriada através de uma placa de Peltier, reconhecendo-se dessa forma, que é atingida a temperatura de ponto de orvalho. Após a abordagem da montagem, é realizada uma série de medições e comparações com padrões, para promover uma análise dos erros e das incertezas de medição, relativos ao método e ao instrumento montado. Os resultados mostram que a metodologia é reprodutível e pode ser utilizada para medição da umidade ambiental, proporcionando mais uma opção de higrômetro a ser utilizado pelos laboratórios.
Controlador de corrente em malha fechada com circuito em ponte H PARA Mancal Magnético
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 25/04/2014) Garcia, Radamés Toth; Costa, Eduardo Alves da
Os mancais magnéticos ativos poderão ser empregados em sistemas onde não é desejado o contato mecânico entre eixo e base. Para realizar a centralização entre eixo e base, evitando o atrito entre as partes, para que isto ocorra é necessário que um controlador de posição verifique o estado atual, este por sua vez aciona a bobina através de um controlador de corrente que irá magnetizar a bobina com a corrente necessária e centralizar o eixo em relação a base. O controle de corrente de um mancal magnético ativo precisa ser executado por um sistema em malha fechada que pertence a uma configuração em cascata, sendo que a variável secundária a ser controlada é a corrente do driver do mancal e a variável principal é a posição do entreferro. As especificações de projeto da malha de corrente são impostas de modo a considerar as perturbações presentes na malha externa. Este trabalho descreve a utilização de um microcontrolador (ATMEL) na malha de controle de corrente do sistema, permitindo a atuação e compensação em tempo real, controlando um circuito chaveado na configuração ponte H através de um controlador digital.
Controle da fase líquida do verniz
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 23/11/2015) Cruz, Fernando Schumutz; Frajuca, Carlos
O objetivo deste trabalho é desenvolver um novo sistema de pesagem e controle de dosagem dos ingredientes da fase líquida do verniz a partir de um processo manual já existente, que será descrito no decorrer do texto. Após a etapa de desenvolvimento foi feita uma análise comparativa entre o processo antigo e o novo. A dosagem é feita por uma balança de 1000 kg (+/1 0,1 kg) de capacidade, sendo o peso máximo alcançado durante o processo de 300 kg. A célula de carga é própria para pesagem de reservatórios. O grau de proteção é IP-67. Serão utilizados juntamente com a balança elastômeros sobre uma plataforma de aço carbono que absorverão as vibrações de forma satisfatória. A célula de carga transmite a um indicador de pesagem com tara manual programável. Este processo incrementará a precisão de dosagem dos ingredientes, diminuindo as perdas e melhorando a qualidade do verniz, evitando contato do operador com produtos químicos, que no processo anterior era feito manualmente. Foi feito um estudo econômico e técnico do projeto para atender a demanda de produção racional e dentro das possibilidades de uma pequena empresa. O tempo de pesagem dos produtos registrou uma melhora de 52,6% comparada ao tempo de processamento original, e o novo processo contribuiu com a redução da fadiga dos operadores na execução dos procedimentos.
Controle de um experimento para medir a velocidade da interação gravitacional com o detector Mario Schenberg
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 23/04/2013) Napoleão, André Bassoli; Frajuca, Carlos
Esse trabalho visa fornecer uma opção para o controle de um experimento que irá gerar um sinal gravitacional de maré periódico (não uma onda gravitacional) utilizando ferramentas como o FPGA e sistemas operacionais deterministicos. Este sinal gerado será detectado por um detector esférico tipo massa-ressonante para ondas gravitacionais que esta localizado no Instituto de Física da Universidade de São Paulo com o objetivo de alcançar uma sensibilidade, em h, de 10-21, numa frequência central de 3200 Hz com uma banda de +- 200 Hz. O detector não é um experimento isolado, pois há nesse momento a construção ao redor do mundo de uma rede para detecção de ondas gravitacionais onde esse experimento pode ser usado. Isso poderá ser crucial na questão ainda indefinida que é a velocidade de propagação da interação gravitacional. A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que esta velocidade é a mesma da velocidade da luz, outras teorias preveem velocidades maiores ou menores do que a velocidade da luz. Nesse trabalho, o objetivo é encontrar ferramentas para o controle da rotação de um dispositivo com duas massas girantes que irão gerar um sinal gravitacional a ser lido pelo detector Mario Schenberg.
Controle de vazão em canais microfluídicos através de pressão
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 26/09/2014) Herrera, Cristhiano da Costa; Mori, Ricardo Naoki
Este trabalho mostra os resultados obtidos no desenvolvimento de três circuitos microfluídicos, com a finalidade de se obter um controle de vazão em malha aberta, que permitam desenvolver algumas aplicações práticas que dependam deste controle. A vazão gerada é obtida por diferença de pressão entre a entrada e a saída do sistema. Pulsos laser ultracurtos, de poucas dezenas de femtossegundos, foram utilizados para usinagem de microcanais em vidro óptico borosilicato (BK7) na construção dos circuitos microfluídicos. O primeiro sistema é composto de um substrato de vidro BK7 contendo microcanais, por onde circulam os líquidos e o controle de vazão desses líquidos é feito através da movimentação dos êmbolos de seringas contendo os líquidos, acopladas aos microcanais por finas mangueiras. A movimentação desses êmbolos é feita por eixos com deslocamentos micrométricos acoplados a motores de passo através de um sistema de polias e correias dentadas. O segundo sistema é composto de um substrato de vidro BK7 contendo microcanais, por onde circulam os líquidos e o controle de vazão desses líquidos é feito por uma eletroválvula pneumática acoplada na entrada do sistema que permite ou não a passagem de ar pressurizado provocando a movimentação dos fluidos. O terceiro sistema é composto de dois substratos de vidro BK7 contendo microcanais usinados a laser, onde o primeiro deles, por onde circulam os líquidos é aqui denominado de “circuito base” e o segundo que possibilita o controle do fluxo desses líquidos é denominado “circuito de controle”. Entre os dois substratos é utilizada um fina película de polidimetilsiloxano (PDMS), um polímero de baixo custo bastante flexível, cuja movimentação é controlada por uma eletroválvula pneumática acoplada ao circuito de controle permitindo ou não a movimentação dos líquidos pressurizados contidos no circuito base. O controle dos motores de passo do primeiro sistema, bem como da eletroválvula dos sistemas com ar pressurizado são feitos utilizando uma placa microcontrolada do Arduino.
Controle do espaçamento na cavidade de micro-ondas do detector de ondas gravitacionais Mario Schenberg
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 09/10/2013) Amorim, José Alves de; Frajuca, Carlos
O detector de ondas gravitacionais brasileiro, Mario Schenberg, está localizado no Departamento de Física dos Materiais e Mecânica da Universidade de São Paulo (USP), sua massa (ou antena) esférica possui 1,15 toneladas e 65 cm de diâmetro e é constituída por uma liga de cobre-alumínio com 94% de cobre e 6% de alumínio. Ao ser idealizado e desenvolvido pelo grupo Gráviton o projeto previu que ele teria sensibilidade suficiente para captar sinais de amplitudes da ordem de 10-22 Hz-1/2, na faixa de 3000-3400Hz. A fim de alcançar este objetivo o grupo estuda formas de minimizar os ruídos presentes no detector. A pesquisa descrita neste trabalho tem como finalidade atenuar o ruído vibracional existente nos transdutores acoplados ao detector, para tal, será empregada a associação em série de dois capacitores aos transdutores responsáveis por realizar a detecção das ondas gravitacionais. Um capacitor estará ligado a um sistema de molas para ajustar o tamanho do gap (distância entre o poste que carrega a cavidade reentrante de micro-ondas e a membrana que fecha esta cavidade) presente nos transdutores e o segundo será responsável pela comunicação do detector em funcionamento com o meio externo, sem contato mecânico, o sistema terá uma d.d.p. variável para que seja possível manter o gap constante, utilizando um sistema de controle, o qual também será desenvolvido, mesmo na situação em que o detector já esteja funcionando a vácuo e em temperaturas ultra criogênicas.
Controle preditivo baseado em modelo (MPC) aplicado a uma planta didática
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2020-08-20) Prata, Tiago Correa; Campo, Alexandre Brincalepe
O MPC é uma técnica de controle que vem ganhando atenção ao longo dos últimos 50 anos e, atualmente, ela figura entre uma das técnicas com maior destaque no controle preditivo, tendo inúmeras aplicações comerciais, desde sua implementação no controle de processos multivariáveis em indústrias químicas, até a construção de lógicas para a orientação de veículos autônomos. Esta dissertação trata da implementação de um controle preditivo baseado em modelo, aplicado a uma planta piloto, abordando todo o processo de construção e desenvolvimento do mesmo, visando proporcionar um entendimento claro de cada um das etapas. Inicialmente é apresentado um levantamento teórico sobre otimização e controle preditivo baseado em modelo e então introduzida a planta objeto de estudo desse trabalho e suas modelagens teóricas e experimentais. A parte prática deste trabalho é desenvolvida principalmente em MATLAB® com o complemento de alguns códigos em Python, e implementada na planta piloto, visando uma fácil replicabilidade. Por fim é apresentado um comparativo entre diferentes controladores MPC utilizando os modelos teóricos e experimentais levantados da planta e a verificação do seu desempenho em comparação com um controlador PID.
Desenvolvimento de algoritmo de reconhecimento de obstáculo para veículo guiado automaticamente por câmera
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 30/10/2014) Batista, Emerson de Oliveira; Costa, Eduardo Alves da
Os recentes desenvolvimentos em robótica móvel envolvem muitas estratégias para guiar veículos automaticamente. Estas estratégias são normalmente relacionadas com uma variedade de sensores, no entanto, uma importante evolução nessa área de pesquisa envolve projetar uma navegação mais eficiente. Este trabalho busca idealizar e desenvolver um algoritmo de controle para Robô Móvel Autônomo baseado em Visão Computacional e Robótica. Hoje em dia, os processos industriais precisam ser conduzidos com base na movimentação de matéria-prima, insumos de produção e ferramentas. Neste contexto, a aplicação de veículos autônomos tem se mostrado muito eficiente com a aplicação de diferentes tipos de AGVs. Esse projeto envolve a combinação de diferentes áreas do conhecimento em automação incluindo Sistemas Dinâmicos, Processamento de Sinais, Processamento Digital de Imagens, Visão Computacional e Robótica. O ponto central deste projeto está no desenvolvimento de uma estratégia para movimentar um robô em um ambiente sem marcas específicas, distinguindo obstáculos no caminho, usando uma tecnologia embarcada. Estes obstáculos podem ser pessoas, produtos, insumos de produção e ferramentas no caminho a ser percorrido. Essa aplicação em automação é particularmente interessante para ambientes onde existem movimentações de pessoas ou obstáculos que mudam sua posição e podem representar acidentes ou prejuízos. Assim, este estudo busca desenvolver um robô equipado com uma câmera para capturar imagens, percebendo o ambiente, reconhecendo obstáculos, a distância até eles e suas dimensões básicas.
Desenvolvimento de ambiente operacional ROS para Quad-Rotores
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2017) Silva, Raphael de Abreu Alves e; Caporali, Alexandre Simião
A concepção de robôs tem se tornado cada vez mais comum tanto em ambiente acadêmico como em setores profissionais e amadores, isto é alavancado pela redução dos custos de componentes e da elaboração de ferramentas gratuitas, tais como: ROS; Arduíno; e Linux. Um dos grandes obstáculos dessa tarefa de elaborar sistemas robóticos é a integração dos diversos componentes construtivos, estes fabricados por diferentes empresas e com metodologias de uso diversos. Este trabalho visa a elaboração de um sistema operacional utilizando o ambiente de desenvolvimento ROS (Robot Operating System – Sistema Operacional para Robôs), o qual propõe a melhora da integração de subsistemas e componentes pertencentes a robôs, sejam estes, sensores, computadores ou um grupo de atuadores, com um ambiente que favorece a concepção em diversas frentes concomitantes, mantendo a coesão do sistema. Outro fator fundamental é que ROS é um ambiente gratuito com grande comunidade colaborativa, oferecendo diversos módulos de funcionalidades específicas (operação remota, controle de posição) e exemplos disponíveis para o uso. A maior contribuição desse trabalho é a elaboração de um sistema que possa auxiliar na expansão de tecnologias aplicadas para robôs do tipo quad-rotor, possibilitando avanços mais rápidos e em harmonia com o que tem sido utilizado por outros pesquisadores.
Desenvolvimento de ferramenta computacional para projetos de Redes Neurais Artificiais
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 17/04/2013) Gonçalves, Hugo da Silva Bernardes; Campo, Alexandre Brincalepe
Este trabalho apresenta um conjunto de ferramentas computacionais desenvolvidas especialmente para projetos de Redes Neurais Artificiais (RNA’s) com algoritmos de retropropagação. Estas ferramentas são construídas através de uma plataforma baseada em linguagem gráfica (LabVIEW), propondo uma alternativa de fácil interpretação para a construção de RNA’s. Também é apresentada uma interface intuitiva para construção de modelos de RNA’s do tipo Perceptron de múltiplas camadas com algoritmo de retropropagação. A interface é disponibilizada na Web, possibilitando ao usuário criar ou treinar uma RNA através da internet. É possível, desta forma, extrair os resultados ou o modelo após o treinamento da rede. A engenharia de software aplicada ao desenvolvimento da ferramenta permite a apresentação das principais configurações para o treinamento das RNA’s com algortimo de retropropagação. Os modelos gerados são testados para verificação das ferramentas e verificação da sua facilidade de utilização.