PPGEMECA - Mestrado em Engenharia Mecatrônica

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/20698

Navegar

Agora exibindo 1 - 20 de 38

Robô autônomo para rondas de monitoramento em ambientes industriais
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-07) Ribeiro, William da Cunha; Alsina, Pablo Javier; Araújo, Marcio Valério de; http://lattes.cnpq.br/3653597363789712; http://lattes.cnpq.br/5262193549053828; Nogueira, Marcelo Borges; Florêncio, Heitor Medeiros; Dias, Anfranserai Morais
Este estudo tem como objetivo desenvolver um sistema robótico especializado na realização autônoma de rondas em ambientes industriais, utilizando técnicas de visão computacional para correção da odometria. A adoção desta abordagem é justificada pela complexidade e custo associado à substituição dos manômetros analógicos por modelos conectados à rede de automação. Essa substituição implicaria em paradas de produção, resultando em lucros cessantes para a indústria durante o processo de retrofit. Além disso, destaca-se a vantagem em relação às rondas tradicionalmente realizadas por operadores humanos, que consomem tempo e interferem em atividades intelectuais mais estratégicas, como análise de dados de produção, controle de desempenho e atividades preventivas na fábrica. A localização do robô é baseada na fusão de odometria e localização por meio de marcos, utilizando o padrão de tags ArUco. Essa abordagem proporciona uma referência visual para a navegação autônoma do robô, permitindo a correção da odometria e, consequentemente, a correção da sua localização no ambiente de trabalho. A arquitetura de hardware e software embarcada é fundamental para o funcionamento eficiente do sistema. A odometria e o controle dos motores do robô são processados por um microcontrolador dedicado (Arduino), enquanto a comunicação e o gerenciamento de tarefas de alto nível, incluindo visão computacional e navegação, são realizados por um ESP32. Essa distribuição de tarefas permite uma operação eficiente e otimizada, garantindo que os diferentes módulos do robô trabalhem de forma coordenada. Como parte do teste de validação, o robô realiza a captura de imagens dos manômetros ao longo do percurso. Esse processo visa registrar visualmente os dispositivos sem a necessidade de realizar a extração e interpretação automática dos valores indicados. Essa abordagem assegura que os dados visuais estejam disponíveis para análise posterior sem comprometer o desempenho do robô durante a operação. Este trabalho apresenta uma solução inovadora para a supervisão de manômetros analógicos em ambientes industriais, destacando a eficácia da visão computacional e da autonomia robótica. A abordagem proposta não apenas otimiza os recursos financeiros, evitando a substituição dispendiosa dos manômetros, mas também aumenta a eficiência operacional, liberando os operadores para tarefas mais estratégicas.
Projeto de controladores PID multivariáveis para sistemas de segunda ordem com atraso
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-03-12) Araújo, José Ricardo Bezerra de; Dorea, Carlos Eduardo Trabuco; Araújo, José Mário; https://orcid.org/0000-0002-3999-2874; http://lattes.cnpq.br/0143490577842914; http://lattes.cnpq.br/7889461147155363; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; http://lattes.cnpq.br/7489022506091803; Maitelli, André Laurindo
Sistemas que podem ser representados por equações diferenciais de segundo grau, ou simplesmente sistemas de segunda ordem, possuem grande relevância no estudo de sistemas de controle, devido ao seu amplo poder de modelar situações práticas, como vibrações mecânicas, ressonância e até mesmo processos específicos em áreas como a fermentação em certos processos biológicos. Trabalhar com esse tipo de modelo, em vez dos modelos de estado de primeira ordem, pode trazer alguns benefícios, como a possibilidade de elaboração de controles mais sofisticados e uma análise em frequência mais nítida. Na prática, esses sistemas sofrem com atrasos inerentes a diversas partes, como nos atuadores e na medição dos sensores, podendo gerar efeitos nocivos, como redução do desempenho, instabilidade e oscilações. Considerando que até mesmo pequenos atrasos podem gerar distúrbios significativos no sistema, é válido usar uma abordagem pelas receptâncias do sistema, que conseguem representar de forma exata o atraso por meio de um estudo no domínio da frequência. Esta dissertação visa desenvolver controladores PID multivariáveis para sistemas dinâmicos lineares com múltiplas entradas e saídas (MIMO) que apresentam atraso na atuação e são descritos por sistema de equações diferenciais de segunda ordem. A técnica proposta usa o modelo no domínio da frequência conhecido como matriz de receptâncias, que pode ser obtido de forma precisa experimentalmente e que permite tratar o efeito do atraso sem aproximações. A estabilidade em malha fechada é assegurada usando-se o chamado critério de Nyquist generalizado, verificado pelos chamados diagramas de eigenloci. Uma dada margem de estabilidade é obtida impondo-se uma distância mínima entre os eigenloci e o ponto crítico para estabilidade. Um problema de otimização é formulado para o cálculo dos ganhos do controlador PID que impõem essa margem e minimizam um índice de desempenho da resposta temporal, o qual é resolvido por Algoritmo Genético. São considerados atrasos diferentes para cada atuador e diferentes esquemas do controlador PID. Exemplos numéricos ilustram a abordagem proposta.
Sistema IoT para prevenção de falhas e monitoramento remoto em ambientes termicamente controlados
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-23) Almeida, Rafael Dias Ribeiro de; Dias, Samaherni Morais; http://lattes.cnpq.br/9792492584361511; http://lattes.cnpq.br/3895393772571863; Alves, Alex Carlos Rodrigues; Rego, Joilson Batista de Almeida; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo
O uso crescente de tecnologias como computadores e internet revolucionou nossa maneira de interagir, trabalhar, nos divertir e cuidar da saúde. Nesse contexto, a Internet das Coisas (IoT) emerge como uma inovação que conecta uma variedade de dispositivos e sistemas, visando aprimorar a experiência diária dos usuários. Abrangendo desde sistemas de iluminação até eletrodomésticos e soluções de entretenimento, a IoT permite que os usuários gerenciem aspectos diversos de seu ambiente de maneira integrada e inteligente, utilizando desde aplicativos em smartphones até comandos por voz através de assistentes virtuais. Este projeto foca no desenvolvimento de um sistema IoT para monitoramento e detecção de falhas em sistemas termicamente controlados, combinando tecnologias de eletrônica, microcontroladores e sensores com métodos de aprendizado de máquina. O objetivo é integrar essas tecnologias para criar um dispositivo que monitora as condições térmicas em tempo real, enquanto identifica padrões anormais que possam prenunciar falhas. Essa abordagem preditiva na manutenção de sistemas de aquecimento e refrigeração busca prevenir interrupções antes que elas ocorram, aumentando a eficiência do sistema e reduzindo os custos de operação e manutenção. Ao término deste projeto, os resultados experimentais serão compilados e apresentados, evidenciando a eficácia do sistema proposto. Espera-se que o dispositivo desenvolvido ofereça informações sobre a performance e condições operacionais dos sistemas térmicos. Além disso, a implementação desse sistema de monitoramento IoT promete aprimorar a segurança e a eficiência energética, também fornecendo aos usuários uma ferramenta robusta para controle remoto e gestão de seus ambientes, alinhando tecnologia e praticidade no dia a dia.
Desenvolvimento de dispositivo de monitoramento em tempo real para reabilitação postural
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-09-27) Rocha, Alison Barbosa da; Araújo, Marcio Valério de; https://orcid.org/0000-0001-7166-5526; http://lattes.cnpq.br/0827462439273599; http://lattes.cnpq.br/2661351665667008; Tanaka, Marcelo Costa; Alsina, Pablo Javier; Ribeiro, Tatiana Souza
A reabilitação do equilíbrio postural contribui para avaliação e correção de problemas funcionais e estruturais da coluna vertebral, causados pela incidência de disfunções no hábito de sentar, problemas genéticos e em casos mais graves, lesões na medula espinhal. Um dos objetivos da reabilitação postural é promover o equilíbrio muscular, biomecânico do tronco e a distribuição do peso corporal nos pontos de apoio. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um dispositivo mecânico e instrumentado, montado sobre o assento de um remo-seco desenvolvido para fisioterapia e reabilitação com monitoramento em tempo real da distribuição de pressão no assento e da inclinação do centro de massa por meio de sensores para então mapear o centro de pressão (COP) auxiliando na avaliação de pacientes com tais disfunções posturais. Os dados são coletados por um conjunto de células de carga que recebem os valores das forças aplicadas na base da bancada e por um sensor de inclinação que detecta a variação angular. Esses dados são coletados por um sistema eletrônico embarcado que utiliza um algoritmo implementado em uma placa de desenvolvimento eletrônica para condicionar os sinais recebidos e os envia remotamente por meio de uma porta serial ou protocolo de comunicação apropriado. A evolução dos movimentos no dispositivo é apresentada graficamente em uma interface homem-máquina, dessa forma, o operador profissional da plataforma pode avaliar os pontos de intervenção na postura do paciente e regular exercícios para fortalecimento da região, bem como ajustar a distribuição de peso no banco, contribuindo para uma postura mais adequada. Este projeto oferece uma abordagem inovadora para a reabilitação, combinando princípios de reabilitação física com tecnologia instrumental, mostrando-se uma ferramenta promissora para melhorar a eficácia dos programas de reabilitação e a qualidade de vida dos pacientes no processo de recuperação, abrindo caminho para futuras aplicações e melhorias nesta área.
Pesquisa de Educação Maker com o uso da Plataforma de prototipagem eletrônica sob a ótica discente
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-25) Teles, Ana Letícia Filgueiras; Araújo, Fabio Meneghetti Ugulino de; http://lattes.cnpq.br/5473196176458886; http://lattes.cnpq.br/8746239961805213; Silva, Bruno Marques Ferreira da; http://lattes.cnpq.br/7878437620254155; Silva, Lebiam Tamar Gomes; Alsina, Pablo Javier; Araújo, Vitor Meneghetti Ugulino de
O presente trabalho procura relacionar a aprendizagem Maker e as ferramentas de prototipagem rápidas de maneira que à última seja agregada ao ensino e ao desenvolvimento de estudantes. Nele, inicialmente, se buscou explanar as teorias educacionais relacionadas a abordagem de aprendizagem Maker, através da sua história e sua composição. Além disso, foi apresentado as principais ferramentas de prototipagem rápida, do tipo placa eletrônica, pois este tipo permite a utilização dos conceitos da educação ativa, teoria e prática aplicadas em problemáticas da vida cotidiana. Contudo, o estudo tem seu cerne em analisar o desenvolvimento dos estudantes que buscam esse conhecimento e entender o ponto de vista do discente em relação ao tema e a aprendizagem Maker, com o intuito de fornecer arcabouço de dados para fomentar mais formações direcionadas para essas plataformas. Para tanto, uma metodologia foi proposta, utilizando a plataforma Arduino como propulsora da disseminação dos conceitos de prototipagem, através de cursos de extensão disponibilizados à comunidade. A plataforma foi escolhida devido a sua característica de fácil uso e acesso. Para análise foi proposto uma pesquisa ação, com as observações dos participantes coletadas pela pesquisadora durante a realização dos cursos e através de um formulário, observado o ponto de vista dos estudantes acerca da abordagem, a partir da coleta de dados numéricos. Esses possibilitaram o exame da opinião apreciável dos alunos quanto a metodologia maker e o conteúdo abordado nos cursos, tornando perceptível a busca por esse conhecimento durante não apenas suas formações acadêmicas como no seu dia a dia.
Aplicações de IA na sintonia de controladores PI e PID
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-04-30) Costa, Alex Muniz da; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; http://lattes.cnpq.br/7489022506091803; http://lattes.cnpq.br/2345130708577024; Martins, Allan de Medeiros; https://orcid.org/0000-0002-9486-4509; http://lattes.cnpq.br/4402694969508077; Dias, Samaherni Morais; Araújo, Ícaro Bezerra Queiroz de
Os controladores PID estão presentes em aproximadamente 96% das malhas de controles industriais, porém estima-se que uma grande parte desses controladores não estão adequadamente sintonizados. Nos dias atuais ainda é uma tarefa difícil realizar a sintonia de controladores por meio de técnicas clássicas, o que tem motivado o desenvolvimento de novas ferramentas, empregando principalmente o uso de inteligência artificial para o ajuste dos parâmetros do controlador PI e PID. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de ferramentas que auxiliem na sintonia de controladores PI e PID, baseado na teoria do conjunto estabilizante, desenvolvida por pesquisadores da Texas A&M. Foi criado um banco de dados com funções de transferência para motores industriais de corrente contínua, o qual foi utilizado como entrada para o script, desenvolvido na linguagem Python, que realiza o cálculo do conjunto estabilizante para todas as funções de transferência do banco de dados. Após o cálculo do conjunto estabilizante, foi possível gerar um novo banco de dados, com parâmetros dos controladores PI e PID classificados como pertencentes ou não à região de estabilidade, para uma dada função de transferência. Este procedimento foi aplicado para os controles de velocidade e posição do motor, tanto para o controlador PI quanto para o controlador PID. Este banco de dados foi utilizado para o treinamento das redes neurais artificiais, tendo sido utilizadas duas configurações para o treinamento das redes. Os resultados mostraram que as redes neurais artificiais apresentaram bom desempenho durante os testes, com as redes treinadas para o controlador PI, apresentando acurácia acima de 0,975 e as redes para os controladores PID apresentando acurácia final acima de 0,95.
Suavização de oscilações em barra pulverizadora com input shaping e controle adaptativo robusto por modelo de referência
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-15) Lima, Gleilson de Medeiros; Oliveira, Josenalde Barbosa de; https://orcid.org/0000-0001-8297-9678; http://lattes.cnpq.br/0503501772199456; http://lattes.cnpq.br/7628760868012506; Lourençoni, Dian; Costa Júnior, Ademar Gonçalves da; Teixeira, Leonardo Rodrigues de Lima
A necessidade da barra de pulverização agrícola estar paralela ao solo durante a operação requer sistemas de suspensão ativa com controladores que reduzam ao máximo as oscilações associadas ao movimento de rolagem. Este trabalho propõe a integração da técnica input shaping de vibração nula (ZV) com controladores adaptativos baseados em modelo, o MRAC e o VS-MRAC, comparando seus resultados. A robustez do VS-MRAC é evidenciada com ganhos de rastreamento e sinal de controle quando o mesmo é integrado ao input shaping, embora filtragens do sinal de controle seja necessária. O MRAC não apresenta o problema do chaveamento, contudo é mais sensível as perturbações simuladas.
Controle PID de vibrações em sistemas de segunda ordem com atraso usando receptância com estabilidade robusta e otimização de desempenho
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-28) Souza, Jhonat Heberson Avelino de; Dórea, Carlos Eduardo Trabuco; Araújo, José Mário; https://orcid.org/0000-0002-3999-2874; http://lattes.cnpq.br/0143490577842914; http://lattes.cnpq.br/1872802050389540; Araújo, Fábio Meneghetti Ugulino de; http://lattes.cnpq.br/5473196176458886; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; http://lattes.cnpq.br/7489022506091803
Fenômenos como vibrações mecânicas, ressonância e oscilações podem ser descritos matematicamente por sistemas de equações diferenciais de segunda ordem, comumente designados de sistemas de segunda ordem. Trabalhar com esse tipo de modelo, em vez dos modelos de estado de primeira ordem, traz benefícios numéricos, embora haja dificuldades inerentes à determinação de seus parâmetros físicos. Os desafios são ainda mais significativos quando se considera a existência de atrasos entre as medições dos estados e os sinais de atuação, levando algumas abordagens `a necessidade de uma pós-análise para determinar a estabilidade das soluções calculadas. Uma alternativa para contornar as dificuldades de medição de parâmetros é a abordagem por resposta em frequência, que usa modelos baseados em receptância. Esta dissertação de mestrado trata do projeto de controladores Proporcional Integral Derivativo (PID) para sistemas dinâmicos lineares com atraso, modelados por equações diferenciais matriciais de segunda ordem. Adota-se, neste trabalho, a abordagem por receptância, que, por se basear na resposta em frequência do sistema, permite tratar da estabilidade em malha fechada de forma exata, sem a necessidade de recorrer a aproximações do termo de atraso nem a verificações a posteriori. No caso, formula-se um problema de otimização para a determinação dos ganhos do controlador que garantam robustez, por meio de uma margem de estabilidade pré-estabelecida e de desempenho, além da minimização da Integral do Erro Absoluto, relativo ao seguimento de uma referencia constante. Logo, implementa-se um Algoritmo Genético para resolver o problema de otimização. Dessa forma, diferentemente de trabalhos correlatos na literatura, o método proposto pode ser aplicado igualmente a sistemas com polos de malha aberta no semiplano direito.
Detecção e diagnóstico de falhas em rolamentos, sob diferentes cargas e velocidades, utilizando Redes Neurais Convolucionais
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-26) Santos, Wallisson Fernandes Martins Dos; Araújo, Fabio Meneghetti Ugulino de; http://lattes.cnpq.br/5473196176458886; http://lattes.cnpq.br/7568896291213674; Dorea, Carlos Eduardo Trabuco; https://orcid.org/0000-0002-3999-2874; http://lattes.cnpq.br/0143490577842914; Vale, Marcelo Roberto Bastos Guerra; https://orcid.org/0000-0002-9917-6166; http://lattes.cnpq.br/5510574256894005; Alsina, Pablo Javier; https://orcid.org/0000-0002-2882-5237; http://lattes.cnpq.br/3653597363789712
Com o aumento da complexidade e dos custos dos sistemas industriais, medidas de gestão que visam impedir ou mitigar a perda de confiabilidade, diminuição da produtividade e riscos de segurança, provocados por anormalidades de processo e falhas de componentes, tornam-se cada vez mais importantes. Nesse contexto, a Inteligência Artificial (IA) vem se consolidando como um meio eficaz e desafiador no processo de monitoramento, detecção e diagnóstico de falhas em equipamentos e sistemas industriais. Dentre os equipamentos, que são frequentemente objeto de estudos, destacam-se os rolamentos, que são componentes mecânicos críticos das máquinas rotativas. O monitoramento de vibração é a técnica mais amplamente utilizada para detectar, localizar e distinguir falhas em rolamentos. Diante do desempenho eficiente e crescente das técnicas IA e da importância dos rolamentos nos processos industriais, este trabalho implementa uma Rede Neural Convolucional (CNN) para detecção e diagnóstico de falhas em rolamentos, sob diferentes cargas e velocidades no motor e diferentes tipos e profundidade de falhas no rolamento. Para o desenvolvimento da abordagem proposta, foi utilizado o banco de dados de ensaios em rolamentos da Case Western Reserve University (CWRU). Os sinais de vibração brutos foram pré-processados através da Transformada Wavelet Continua (TWC) e convertidos em imagens, as quais foram alimentadas diretamente na estrutura CNN desenvolvida. Quando comparado com outros métodos baseados em CNN que utilizaram o mesmo banco de dados, a abordagem proposta demonstrou superioridade ou foi pelo menos tão bem- sucedido quanto, atingindo uma precisão de 97,7% quando testado com arquivos em condições operacionais diferentes das condições de treinamento.
Controle fuzzy otimizado por algoritmo genético do nível de água e da pressão de uma caldeira de tubulão
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-26) Brito, Thiago de Araújo; Araújo, Fábio Meneghetti Ugulino de; http://lattes.cnpq.br/5473196176458886; http://lattes.cnpq.br/5303656094235591; Maitelli, André Laurindo; https://orcid.org/0000-0001-6083-7425; http://lattes.cnpq.br/0477027244297797; Dorea, Carlos Eduardo Trabuco; Gabriel Filho, Oscar
Diante das constantes evoluções tecnológicas que a sociedade moderna vivencia, as indústrias tem evoluído cada vez mais em busca de maior eficiência e confiabilidade de seus processos. A busca por novos métodos para otimizar as atividades industriais tem alimentado o interesse no desenvolvimento de pesquisas voltadas para essa área. Apesar das diversas evoluções tecnológicas que as indústrias passam constantemente, o vapor permanece presente em seus processos desde a primeira revolução industrial, sendo ele utilizado para realizar movimentos em máquinas, o que revolucionou o processo produtivo da época. Nos dias atuais sua presença permanece vasta em diferentes tipos de indústria, sendo utilizado amplamente para aquecimento e geração de eletricidade. O equipamento mais utilizado para a geração de vapor é a caldeira. No processo de geração de vapor em uma caldeira, há duas variáveis de grande importância para o controle que são o nível de água no tubulão e a pressão de vapor no tubulão. O controle dessas variáveis garante a segurança operacional da máquina e o atendimento dos requisitos do processo por meio da pressão do vapor exigida. Dessa forma, o problema de controle de caldeira é de grande interesse no meio acadêmico e industrial. Para o controle das variáveis relatadas, se faz necessário basicamente a atuação nas válvulas de alimentação de água e de saída de vapor saturado do tubulão. Com base nisso, esse trabalho tem o propósito de realizar o controle do nível de água e da pressão no tubulão de uma caldeira do tipo aquatubular por meio da inteligência artificial, a fim de evitar variações indesejadas de nível e pressão ao passar por variações de carga. Para isso, se faz uso de controladores fuzzy otimizados por algoritmo genético. Testes foram realizados para o modelo e seus resultados se demonstraram satisfatórios.
Identificação caixa-preta de modelo multi-camadas de Wiener-Hammerstein para pedais de distorção
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-07) Carvalho Neto, Humberto Gama de; Dias, Samaherni Morais; http://lattes.cnpq.br/9792492584361511; http://lattes.cnpq.br/4049396125396140; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; http://lattes.cnpq.br/7489022506091803; Silveira, Luiz Felipe de Queiroz; http://lattes.cnpq.br/4139452169580807; Barros, Thiago Medeiros
O avanço da eletrônica permitiu o desenvolvimento de vários tipos de efeitos de áudio, sobretudo aplicados à instrumentos musicais. Um desses efeitos é a distorção, que moldou o som da guitarra elétrica como conhecemos nos dias de hoje. Equipamentos que forneciam tal efeito foram se tornando mais robustos e compactos, aliados a uma maior diversidade de timbres. A eletrônica digital permitiu a criação de equipamentos que contêm vários destes efeitos, chamados de pedais multi-efeitos, e unidades que podem modelar efeitos. Um dos desafios no desenvolvimento destes equipamentos é replicar com fidelidade o som de distorções famosas. Para tal objetivo, pode-se modelar o efeito desejado através do conhecimento total do seu circuito eletrônico ou através da modelagem a partir da identificação do sistema em questão. Este trabalho propõe o desenvolvimento, aplicação e avaliação de um modelo paramétrico multi-camadas de Wiener-Hammerstein para modelagem digital de pedais de distorção baseados em pedais já existentes. Os parâmetros do modelo serão otimizados por um algoritmo genético. Os resultados, avaliados pelo cálculo de erro na frequência, erro na escala mel e através de um teste auditivo, demonstram a eficiência do modelo proposto para tais aplicações e do algoritmo otimizador utilizado.
Assistente virtual para centros de operação
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-04-13) Araújo, Camila Barbosa Gomes de; Dias, Samaherni Morais; http://lattes.cnpq.br/9792492584361511; http://lattes.cnpq.br/7582505180000454; Silva, Ivanovitch Medeiros Dantas da; https://orcid.org/0000-0002-0116-6489; http://lattes.cnpq.br/3608440944832201; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; Santana Júnior, Orivaldo Vieira de; Souza, Pedro Thiago Valério de
A coordenação entre as atividades de operação do setor elétrico é realizada por um conjunto de ferramentas e tecnologias, dentre as quais destaca-se a comunicação via áudio entre as equipes de tempo real dos agentes e técnicos em campo. Essas chamadas são gravadas, armazenadas e consultadas, sob demanda, para fins de auditoria e rastreabilidade, e para subsidiar as análises pós-operatórias. Contudo, essas gravações, que contém informações relevantes tanto para a operação do sistema quanto para o faturamento dos agentes, acabam sendo subutilizadas devido à dificuldade de acesso ao seu conteúdo. Assim, ao transcrevê-las, torna-se possível a rastreabilidade e a associação desses áudios entre si e com outros registros de diferentes sistemas operativos, viabilizando a otimização de atividades que demandam de um tempo excessivo dos engenheiros de pós-operação. Esta dissertação apresenta um assistente virtual para centros de operação para geradoras, transmissoras e distribuidoras de energia, que transcreve todas as comunicações via áudio desses centros e aplica técnicas de processamento de linguagem natural para extrair informação dos áudios, classificá-los em temas de interesse da operação e correlacionar as gravações entre si e com sistemas operativos. São apresentados a arquitetura do sistema, os modelos de transcrição de áudio para texto utilizados, o módulo de classificação de ligações e a correlação de ligações entre si e com o SCADA. O projeto aqui descrito se propõe a ajudar na tomada de decisão e contribui para maior eficiência, segurança e confiabilidade operacional da operação e pós-operação do sistema elétrico.
Controle por realimentação derivativa para Sistemas Dinâmicos de Segunda Ordem com Atraso
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-01-19) Nunes, Leonardo Araújo; Dorea, Carlos Eduardo Trabuco; Araújo, José Mário; 66836484504; http://lattes.cnpq.br/0143490577842914; http://lattes.cnpq.br/6173475137326946; Araújo, Fábio Meneghetti Ugulino de; http://lattes.cnpq.br/5473196176458886; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; http://lattes.cnpq.br/7489022506091803
Neste trabalho propõe-se um método para o projeto de controladores por realimentação derivativa de estados de sistemas lineares representados por equações diferenciais matriciais de segunda ordem com atraso no sinal de controle. A partir da representação no domínio da frequência, conhecida como modelo por receptância, é formulado um problema de otimização para o cálculo de ganhos do controlador que limitem o pico em frequência de uma função de sensibilidade, garantindo assim estabilidade robusta em malha fechada mesmo diante do atraso. Algoritmo Genético é usado na resolução do problema de minimização. Para tratar de sistemas com matriz massa singular, uma estrutura com o preditor de Smith filtrado é proposta, a qual garante a regularização do sistema e a eliminação de dinâmicas impulsivas para condições iniciais consistentes. Experimentos numéricos ilustram a eficácia do método proposto, inclusive na eliminação de dinâmicas impulsivas, e trazem comparações com controladores por realimentação de estado.
Projeto de controladores fuzzy Takagi-Sugeno convencional e tipo 2 intervalar PDC com realimentação de estados para um sistema robótico serial com dois elos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-23) Leite, Pedro Henrique de Medeiros; Araújo, Fábio Meneghetti Ugulino de; Gabriel Filho, Oscar; Bessa, Wallace Moreira
A robótica é um dos campos de estudo mais promissores para para o século XXI. A empregabilidade dos sistemas robóticos é alta, variando do setor automobilístico, como o caso dos robôs soldadores na indústria automobilística, à medicina (por exemplo, robôs cirurgiões). Nesta dissertação de mestrado, foi analisado um sistema robótico que consiste em um braço serial de dois elos e com isso foram projetados controladores para esse sistema não linear utilizando lógica fuzzy. Em particular, foram desenvolvidos controladores Takagi-Sugeno baseados em lógica fuzzy convencional (também conhecida como de tipo 1) e lógica fuzzy tipo 2 intervalar, juntamente com a técnica de compensação paralela distribuída (PDC), em que o sistema não-linear foi dividido em regiões de subsistemas lineares com realimentação de estados, em que cada resposta do subsistema tem a sua parcela de contribuição na resposta final do sistema. O controle do sistema foi analisado a partir dos índices de desempenho IAE, ITAE, ISE e ITSE e também pelo tempo de acomodação e o percentual de sobressinal. Nesse contexto, a partir desses critérios de desempenho enunciados, foi feita uma comparação entre os controladores fuzzy tipo 1 PDC e fuzzy tipo 2 intervalar PDC, ambos com realimentação de estados para saber quem é o melhor.
Controle inteligente para um pâncreas artificial utilizando redes neurais artificiais
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-23) Farias, João Lucas Correia Barbosa de; Bessa, Wallace Moreira; http://lattes.cnpq.br/3256782908311485; http://lattes.cnpq.br/0575163993612915; Cunha Júnior, Américo Barbosa da; http://lattes.cnpq.br/5659403706694491; Rezende, Adriana Augusto de; http://lattes.cnpq.br/4245215108740331; Dorea, Carlos Eduardo Trabuco; http://lattes.cnpq.br/0143490577842914
O Diabetes Mellitus Tipo 1 é uma doença de acomete milhões de pessoas no mundo. Recentemente, graças ao incrível avanço no campo dos dispositivos embarcados, têm surgido propostas de dispositivos que injetam insulina por via subcutânea, no intuito de regular automaticamente a concentração de glicose no sangue do paciente diabético. Deste modo, este Pâncreas Artificial poderia proporcionar aos pacientes uma vida com mais qualidade, autonomia e conforto. Este trabalho visa projetar um controlador não linear inteligente com compensador por redes neurais artificias do tipo função de base radial (RBF, Radial Basis Function) para um pâncreas artificial. O modelo IVP (Identifiable Virtual Patient) de regulação glicêmica é utilizado para simular a dinâmica do paciente virtual. Os pacientes virtuais e as refeições são geradas de forma aletaória de acordo com distribuições normais e os parâmetros dos pacientes são variados de forma senoidal ao longo da simulação. A abordagem de controle proposta não tem conhecimento da dinâmica do sistema e não é avisada quando o paciente realiza uma refeição. O primeiro controlador analisado foi baseado na técnica de linearização por realimentação com compensador por rede neural RBF e algoritmo de projeção e o segundo foi baseado no controle por modos deslizantes com compensador por rede neural RBF. Na primeira parte dos testes, foram simulados 200 pacientes virtuais com duração de 7 dias e com 3 refeições por dia. Os controladores obtiveram desempenhos equivalentes com o pior cenário registrando média glicêmica de 115,97 mg/dL e 97,14% de tempo em regime normoglicêmico. Na segunda parte, foi simulado 1 paciente virtual por um período de 63 dias com 3 refeições diárias, visando analisar o comportamento dos controladores a longo prazo. No pior cenário, as simulações registraram glicemia média de 119,20 mg/dL e 93,67% de tempo em normoglicemia. Nesse caso, a técnica de linearização por realimentação apresentou um melhor desempenho, sugerindo que – a longo prazo – o algoritmo de projeção proporciona maior estabilidade à atualização do vetor de pesos da rede neural. Os resultados indicam que, devido a capacidade de aprendizagem contínua e adaptação às mudanças do sistema, o controle inteligente proposto se mostrou apto para lidar com o problema de regulação glicêmica em pacientes com diabetes mellitus tipo 1 de forma eficaz.
Controlador desacoplado para manipulador robótico articulado com três graus de liberdade
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-12-23) Lopes, Igor Cabral Machado; Dias, Samaherni Morais; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; ; http://lattes.cnpq.br/7489022506091803; ; http://lattes.cnpq.br/9792492584361511; ; http://lattes.cnpq.br/1925284698071604; Araújo, Aldayr Dantas de; ; http://lattes.cnpq.br/3165031680223608; Alsina, Pablo Javier; ; http://lattes.cnpq.br/3653597363789712; Oliveira, Tiago Roux de; ; http://lattes.cnpq.br/2236381891580848
Este trabalho propõe o controle de um manipulador robótico articulado, classificado na literatura como Antropomórfico (RRR), o qual é formado por três juntas de revolução, três graus de liberdade e movimento espacial. Este tipo de manipulador possui grande liberdade de movimento dentro do seu espaço de trabalho e possui inúmeras aplicações. Para controlar o manipulador, duas estratégias de controle serão aplicadas, a primeira é um controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável e a segunda um controlador linear proporcional derivativo. As duas estratégias serão associadas a uma técnica de inversão de sistemas não lineares que desacopla a dinâmica de cada junta do manipulador. Desta forma, cada junta possuirá um controlador independente. Resultados simulados serão apresentados para demonstrar o funcionamento dos controladores e um conjunto de métricas serão aplicadas para auxiliar na comparação entre as técnicas de controle.
Sistema de detecção e modelagem de rampas e degraus para um exoesqueleto de membros inferiores
(2020-02-28) Santos, Vitor Gaboardi dos; Alsina, Pablo Javier; ; ; Medeiros, Adelardo Adelino Dantas de; ; Brito Júnior, Agostinho de Medeiros; ; Laura, Tânia Luna;
Ao longo dos últimos anos têm sido desenvolvidos diversos trabalhos que envolvem a utilização de um exoesqueleto para reabilitação e assistência à caminhada de pacientes que possuam algum grau de deficiência motora. Embora um progresso significativo tenha sido alcançado, ainda existem diversos desafios a serem superados. Uma característica desejável é que os movimentos produzidos pelo exoesqueleto sejam automaticamente adaptados conforme o usuário caminhe e, para que isso aconteça, é imprescindível a utilização de um sistema de visão computacional que obtenha as informações do ambiente em que o usuário esteja localizado, classificando as estruturas que compõe a cena como transponíveis ou não. Nesse contexto, uma nova estratégia voltada para a detecção de rampas e degraus que possam ser transpostas por usuários de um exoesqueleto e que estejam de acordo com especificações técnicas é proposta. Inicialmente, um sensor RGB-D será utilizado para capturar informações tridimensionais do ambiente na forma de uma estrutura de dados chamada de nuvem de pontos. Em seguida, detectam-se segmentos de planos utilizando uma metodologia baseada em hipótese e verificação. Analisando o vetor normal dos segmentos de planos detectados é possível estabelecer candidatos a degraus e rampas. Por fim, através da análise das dimensões geométricas é possível verificar se as rampas e degraus são transponíveis. Resultados foram obtidos aplicando a metodologia proposta considerando ambientes distintos, onde foi possível detectar e modelar rampas e degraus satisfatoriamente.
Sistema de visão para detecção de segmentos de planos aplicados em órtese ativa
(2019-11-27) Fernandes, Daniel Henrique Silva; Alsina, Pablo Javier; ; ; Medeiros, Adelardo Adelino Dantas de; ; Brito Júnior, Agostinho de Medeiros; ; Escarcina, Raquel Esperanza Patiño;
Neste trabalho, é proposto, a criação de um sistema de visão computacional para uma órtese ativa com intuito de garantir mais autonomia nos movimentos para seus usuários. Atualmente, no mercado, as principais órteses ativas comercializadas não dispõem de meios para compreender o ambiente ao seu redor, o que impossibilita a órtese de se localizar no ambiente e prever ações dos seus usuários, por exemplo. Nesse contexto, apresenta-se uma estratégia que, através de uma câmera RGB-D, permite obter a nuvem de pontos do cenário para detectar as regiões planares do ambiente. Partindo do principio que, em ambientes urbanos, a grande maioria dos locais de caminhada apresentam regiões planas, podemos classificar regiões transponíveis para a órtese com base no conjunto de pontos que podem ser classificados como o piso, por exemplo. Para que seja possível executar a detecção e classificação de planos de forma rápida, é necessário que haja uma série de transformações e filtragens com intuito de diminuir a quantidade de dados para processamento. Os experimentos tanto em ambiente de simulação quanto práticos detectaram os planos de interesse e, apesar das transformações e filtragens realizadas para garantir maior velocidade de processamento, a forma do plano manteve-se próxima a original. Contudo, o custo computacional para os testes realizados no computador embarcado, demonstram ainda um gargalo que deve ser superado.
Controle de bordo para nanossatélites: desenvolvimento e aplicação ao projeto CONASAT
(2019-09-26) Alves, Alex Carlos Rodrigues; Dias, Samaherni Morais; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; ; ; ; Vidal, Francisco José Targino; ; Duarte, José Marcelo Lima;
Desde o lançamento da Sputnik I em 1957, a indústria de satélites experimentou grandes avanços tecnológicos. Inicialmente, os recursos para execução de missões com satélites se concentravam em grandes entidades comerciais e organizações governamentais. Porém, ao oferecer uma solução de baixo custo e com menor tempo de desenvolvimento, o padrão CubeSat permitiu que diversas instituições e organizações fossem capazes de desenvolver missões com nanossatélites. No Brasil, o Centro Regional do Nordeste (CRN) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) tem desenvolvido, em parceria com a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), o projeto CONASAT com o objetivo de desenvolver uma constelação de nanossatélites para o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCDA). Atualmente, tem sido desenvolvido o CubeSat denominado CONASAT-0 (o primeiro da constelação), para o qual faz-se necessária a implementação de um sistema de controle de bordo capaz de satisfazer os requisitos do projeto CONASAT. Diante desse contexto, neste trabalho, é apresentada a primeira versão do sistema de controle de bordo para o CONASAT-0. Além disso, nesta dissertação são apresentados os testes realizados com o sistema desenvolvido e os resultados obtidos. Por fim, são apresentadas proposições para trabalhos futuros.
Estimação de atitude e velocidade angular em nanossatélites utilizando um observador de Luenberger para sistemas não lineares
(2019-04-30) Soares, Francisval Guedes; Queiroz, Kurios Iuri Pinheiro de Melo; Dias, Samaherni Morais; ; ; ; Araújo, Aldayr Dantas de; ; Braz, Erico Cadineli; ; Rego, Joilson Batista de Almeida;
Os avanços tecnológicos das últimas décadas, juntamente com a padronização dos CubeSats, tornaram viável a utilização de nanossatélites para fins comerciais e institucionais. Aproveitando-se dessa tendência, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) vem desenvolvendo o projeto CONASAT, que consiste em uma constelação de nanossatélites para coleta de dados ambientais. A interação em constelação exige razoável precisão do sistema de determinação e controle de atitude dos satélites, em meio a limitações da plataforma CubeSat e do custo do projeto. Nesse contexto, dada a necessidade de estimação da atitude e da velocidade angular, o presente trabalho apresenta uma alternativa de menor complexidade ao Filtro de Kalman Estendido (EKF). A solução consiste em uma implementação do observador de estado de Luenberger para sistemas não lineares, considerando ainda o uso do algoritmo QUEST para obtenção da atitude. Adota-se um modelo cinemático do sistema com parametrização da matriz de rotação por quatérnio, e um modelo dinâmico considerando o objeto como um corpo rígido na presença de torque devido a perturbações magnéticas. O sistema de sensores de atitude é composto por um magnetômetro e um sensor solar, simulados a partir do modelo ideal com adição de ruído branco. Por fim, o estimador implementado é avaliado por meio de simulações, juntamente com uma abordagem do EKF com restrição de norma. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade técnica do método proposto na estimação de atitude e velocidade angular em nanossatélites.

SIGAA

Navegar

Submissões Recentes