Mestrado em Automação e Controle de Processos

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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.
Sistema de sensoriamento de auxílio à marcha do idoso
(IFSP, 2020-08-19) Kensshima, Gedeane Gomes da Silva ; Aguiar, Paulo Marcos de; Paulo Marcos de
Este trabalho apresenta um sistema vestível para idosos de baixa visão, com objetivo de alertar por meio de sinais vibratórios possíveis obstáculos em um ambiente. O sistema desenvolvido é composto de dispositivos que se conectam entre si, enviando e recebendo dados de sensores de distância. Caso a distância de um obstáculo seja menor que um metro, sinais são enviados a motores de vibração localizados em um bracelete. Foram desenvolvidos dois protótipos de dispositivos sensores, que são utilizados sobre a coxa do usuário. Cada protótipo possui sensores diferentes (ultrassônico e laser) para análise de resultados. Os sensores laser obtiveram desempenho superior em tempo de resposta em relação ao ultrassônico, sendo recomendados para o desenvolvimento de dispositivos com melhor detecção de obstáculos, proporcionando mais segurança e maior autonomia ao idoso.
Determinação da potência de corte instantânea em torno CNC por meio do monitoramento da demanda de potência elétrica
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 16/05/2018) Poveda, Pedro Fernando; Pires, Ricardo
Quando se elaboram programas para usinagem em máquinas com CNC, uma das grandes dificuldades é a escolha dos parâmetros de usinagem mais adequados a cada situação de forma a otimizar a relação entre volume produzido e ferramentas de usinagem consumidas. Frequentemente, somente após várias peças produzidas se chega a resultados próximos dos ideais. Neste trabalho, buscou-se o desenvolvimento de um sistema de baixo custo, não invasivo, para determinação e indicação da potência de corte instantânea (em tempo real) mediante o monitoramento da potência elétrica demandada em um torno CNC, de forma a se observar a progressiva perda de eficiência nos processos de usinagem em razão do desgaste das ferramentas e agilizar a definição dos parâmetros mais adequados ao processo em curso. Foi desenvolvido um dispositivo para aquisição e tratamento dos sinais de correntes e tensões elétricas, para informação em tempo real da potência elétrica demandada pela máquina, relacionando-a com a potência de corte teórica na operação de usinagem em curso. O sistema mostrou-se eficiente na comprovação de haver uma relação entre o nível de potência elétrica e a potência de corte respectiva no dado instante. Também foi possível aferir o aumento da Potência de Corte, determinada a partir do monitoramento da variação de demanda de potência elétrica pela máquina, conforme a ferramenta se desgasta no processo de usinagem em curso. Apesar de os resultados não permitirem concluir que o aparato e metodologia desenvolvidos apresentam o nível ideal de eficiência e praticidade para serem considerados ?prontos e acabados?, pode-se considerar que significativo avanço foi conquistado neste sentido. Como todo projeto de inovação, precisa ser aprofundado e aperfeiçoado, para que possa se tornar cada vez mais prático, eficiente e competitivo.
Sistema de posicionamento de um atuador pneumático comandado por válvulas proporcionais reguladoras de pressão
(IFSP, 01/08/2018) Muzy, Gabriel Almeida; Caporali, Alexandre Simião
Este trabalho apresenta um sistema de posicionamento de um cilindro pneumático linear de dupla ação, comandado por duas válvulas 3 vias com modulação proporcional de pressão. As vantagens apresentadas por sistemas pneumáticos quando comparados com sistemas hidráulicos e elétricos tornam este tipo de tecnologia motivo de constante pesquisa no ramo científico. Porém, as não linearidades relacionadas com a utilização do ar comprimido e aos atritos envolvidos em seu movimento tornam o controle complexo e são desafios a serem superados. Neste trabalho, foram elaborados modelos matemáticos para a simulação das respostas do sistema levando em consideração a dinâmica do êmbolo do cilindro, o comportamento do ar comprimido nas câmaras dianteira e traseira, a influência dos atritos estático e dinâmico e a dinâmica das válvulas. Muitos trabalhos sobre esse tema adotam válvulas e modelos matemáticos com controle de vazão mássica de ar. No sistema proposto, o posicionamento é efetuado com controle de pressão. As válvulas adotadas neste trabalho possuem embarcado um controlador proporcional integral derivativo (PID), e trabalham em malha fechada monitorando e controlando os sinais de entrada e saída do processo. Foi utilizado o programa Matlab / Simulink para a realização de simulações computacionais e os resultados foram comparados com as respostas de um sistema real, obtidas através de coleta de dados realizada com o auxílio do programa Labview no protótipo desenvolvido para testes. As curvas obtidas por simulação computacional são apresentadas e comparadas com os dados experimentais. Os resultados foram considerados satisfatórios para utilização em sistemas industriais
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

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