Engenharia de Automação e Controle

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Modeling, identification and a first control approach on the quality of flames in oil furnaces
(2015-09-21) FLEURY, A. T.; CHUI, D. S.; TRIGO, F. C.; MARTINS, F. P. R.
© 2015 Dime universita di genova, dimeg university of calabria. All rights reserved.In industrial oil furnaces, unstable flames can lead to potentially dangerous conditions. Elaborate control systems are used to monitor the parameters of the process to avoid those problems. Current trends in research seek to identify a priori anomalous behavior of the flames, thus improving the time response of the control system. Controller performance is directly affected by the accuracy of the system model. Unfortunately, due to the complexity of the process, physical models of flame propagation are still not faithful enough for control purposes. Conversely, could the complex dynamics of flame propagation be described in terms of an identified assumed model, the control strategy could be improved. In this work, a control technique based on an Operational Modal Analysis model identification of a state-space description of oil flame dynamics in a prototype furnace is designed. Results obtained suggest that the proposed approach might be used in an automated control system.
Modelling, control and application of dynamic programming to a series-parallel hybrid electric vehicle
(2015-09-21) TRINDADE, I. M.; FLEURY, A. T.
© 2015 Dime universita di genova, dimeg university of calabria. All rights reserved.Hybrid Electric Vehicles (HEVs) present a wide range of powertrain configurations, degrees of hybridization and added costs when compared to conventional powertrains. From the point of view of control system, the major problem is the reduction of fuel consumption and pollutant emission. A method for determining the strategy that best suits this problem relies on minimization methods that find the optimal control variables depending on the system states and cost functions. This paper presents the modelling of the powertrain of a series-parallel HEV and control strategies with focus on fuel consumption reduction. As energy management strategy, a rule based (sub optimal) and dynamic programming (optimal) methods were implemented. Results obtained with both models are compared with real dynamometer test.
Sleep-IA, monitoramento do sono
(2021-06-15) Rodrigues, Bruno Lolli; Paula, Guilherme Braga de; Costamilan, Lucas de Moraes; Cervi, Paulo Henrique Vidal
A humanidade luta constantemente contra doenças para sua sobrevivência, existem tantas formas diferentes dessas doenças atacarem que é notório o desenvolvimento de soluções para antecipar essas doenças de acordo com os sinais que ocorpohumanodemonstra.Dentre esses sinais,o sono é um dos que menos é conhecidoe que apresenta várias informações importantes. Em especial, tem-sea qualidade do sono,poistanto a parte física como a parte mental estão interligadas,fornecendo informações constantemente das possíveis causas de distúrbios e baixa qualidade do sono.Estudos de laboratórios neste setor mostram que através desses sinais que estãosendo liberados durante o sonoé possível identificar problemas respiratórios, cardíacos, mentais dentre outros.O foco do projeto consiste na criação deuma Inteligência Artificial focada na área médica no setor do sono, dando inícioem umestudocom déficitde ferramentas e recursos, criando um incentivo para novas pesquisasvisando a identificação de doenças e distúrbios do sono.Ao utilizar um algoritmo de rede neural para uma resposta binária, ou seja, identificando se o indivíduo está acordado ou dormindo obteve 82.19% de acurácia, para um algoritmo que identifica se o indivíduo está no sono de Rapid Eye Movement, seestá acordado ou se está fora do Rapid Eye Movementobteve 68.21% e por fim o algoritmo para identificar todos os estágios do sono obteve 59.09%.
ArmTyr
(2021-06-24) Castro, Gustavo Dick; Silveira, Rafael Augusto Correia; Pinheiro, Pablo Alves
Este trabalho apresenta uma prótese mioelétrica virtual que pode ser utilizada como sistema de treinamento para futuros usuários. O sistema de controle desenvolvido também pode ser implementado em um sistema embarcado de prótese de mão desenvolvida em impressora 3D. A braçadeira Myo adquiriu os sinais eletromiográficos, caracterizados através da Raiz Quadrática Média, e uma Rede Neural Artificial indicou a intenção de movimento do usuário e o gesto de mão a ser realizado com acurácia de 97,0%. O modelo 3D foi animado com a plataforma Blender, a aplicação foi desenvolvida na plataforma Unity, utilizando a linguagem de programação C# com recepção de dados através de servidor UDP para o controle da aplicação, e o sistema de controle foi implementado em Matlab e Simulink, enviando dados através de servidor UDP.
Automatização do processo de calibração do regulador de pressão
(2022-12-06) Matos, Bianca de Sousa; Kimoto, Caio Yuzo; Schiavetto, Gabriel Marques; Rissi, Matheus Cruz; Carvalho, Matheus Rodrigues; Zhu, Ronaldo
O regulador de pressão é um dos componentes de um veículo automotor, responsável por ajustar a pressão em toda linha de combustível e são líderes de vendas da empresa DS Tecnologia Automotiva. Antes do regulador de pressão entrar no mercado consumidor é necessário calibrá-lo, este trabalho de conclusão de curso tem como objetivo automatizar o processo de calibração deste componente e avaliar o desempenho especificado, perante sua qualidade, efetividade e velocidade. Para alcançar o resultado, foram levantados as informações e dados necessários sobre o sistema de calibração manual, anteriormente utilizado pela empresa, e então iniciou-se os estudos a fim de implementar a automatização. Os componentes a serem utilizados foram definidos e comprados, peças a serem manufaturadas foram projetadas e usinadas, e as programações do Controlador Lógico Programável e Interface Homem Máquina foram desenvolvidas, e por fim, o projeto foi confeccionado e implementado no setor de produção da empresa. Após sua implementação, os resultados obtidos com a automatização foram avaliados e considerados benéficos para a empresa. Perante tal estudo, conclui-se a importância e eficácia da automatização de processos dentro das indústrias.
Desenvolvimento de um gerador linear para aplicação em equipamentos de academia
(2022-12-07) Bardelin, Andre Cisneros; Silva, Bruno Haruske Kuroki da; Ferreira, Caio Augusto Eneas Muzetti; Caroba, Caio Gomes
O Fit Magnet possui como objetivo auxiliar a sociedade brasileira no que diz respeito à sustentabilidade e fontes de energia alternativa, além de incentivar a prática do exercício físico. Será criado um gerador linear plano para ser acoplado a um equipamento de academia que a cada movimento realizado durante os exercícios de musculação, a energia mecânica humana desenvolvida pelo movimento resultante da realização do exercício no aparelho, gerará energia elétrica que pode ser utilizada para minimizar o consumo de energia elétrica mensal.
Solução de baixo custo para a análise de marcha utilizando opensense
(2023) Agune, Gabriel Lopes Sampaio; Amorim, Guilherme Rodrigues de; Marques, Indra Luisa Nascimento; Albuquerque, João Pedro Lima de
A análise de marcha é uma ferramenta essencial para a área da saúde, pois auxilia na identificação de distúrbios na marcha de um indivíduo com problemas neuromusculares, lesões ortopédicas ou doenças degenerativas. Atualmente, o método mais utilizado e padrão ouro para realizar a análise é um sistema de captura de movimento tridimensional, constituído por câmeras infravermelhas e marcadores reflexivos colocados em pontos anatômicos específicos do corpo, como articulações e segmentos corporais. Contudo, o custo financeiro para implementação desse método é elevado diante do cenário brasileiro atual, necessitando de novas tecnologias a um preço mais acessível para realizar o estudo da cinemetria corporal. Diante disso, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver uma ferramenta de baixo custo para realizar a análise de marcha e suprir a necessidade desse serviço nos ambulatórios e no Sistema Único de Saúde (SUS). O sistema projetado consiste no uso de sensores inerciais para medir a posição e orientação dos segmentos corporais do indivíduo e visualizar o movimento por meio de um modelo musculoesquelético utilizando a ferramenta OpenSense.
High-performance hierarchical composites based on polyamide 6, carbon fiber and graphene oxide
(2023-01-05) DAMACENA, L. H. C.; FERREIRA, E. H. C.; RIBEIRO, H.; FECHINE, G. J. M.; SOUZA, A. M. C.
© 2023 Society of Plastics Engineers.This study reports the effect of graphene oxide (GO) coating on carbon fiber (CF) surface on the mechanical and thermal properties and morphology of CF-reinforced polyamide 6 (PA6) composites containing 7.5 wt% of short CFs. GO was coated on the CF surface by a physical absorption method with concentrations ranging from 0.05 to 0.5 wt% GO. The PA6/CF composites were prepared by extrusion, and the specimens were obtained by injection molding. Their morphology (SEM, XRD tests), mechanical (tensile, flexural, impact, and fatigue tests), and thermal properties (DSC, TG and HDT tests) were analyzed. A significant change in the preferential (growth) crystal planes of PA6 was observed upon the incorporation of CFs containing GO, favoring the formation of α crystals in PA6. GO coating on CFs was effective and provided an increase in tensile strength and Young's modulus up to 12% and 24%, flexural strength and flexural modulus up to 22% and 25%, and a decrease in impact strength and fatigue life up to 30% and 23%, respectively, when compared to unmodified PA6/CF composites. Fracture micrographs indicated an increase in the PA6/CF interaction and the effectiveness of GO as a coupling agent for the composite.
Sheikah arm
(2023-06-14) Matheus, Ricardo H. A. ; Araki, Daniel K. S. ; Nunes, Rafael O. ; Leal, Gustavo N.
O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um protótipo de prótese mioelétrica de mão desenvolvida em uma impressora 3D, cuja intensão do usuário seja detectada pela utilização de técnicas de aprendizado de máquina para o reconhecimento de padrões de sinais mioelétricos. Foram estudados os principais componentes e conceitos da solução, partindo do modelo de prótese open source, da leitura de sinais mioelétricos coletados pela Myo Armband, do processamento dos sinais através de aprendizado de máquina utilizando a ferramenta Classification Learner e do Matlab e, por fim, comunicação Wi-Fi com o Raspberry Pi Zero W, responsável pelo controle do movimento final, realizado através do acionamento dos servomotores do protótipo. Utilizando como classificador o SVM Quadrático, a acurácia média obtida nos teste,s com aquisição de dados online, foi de 90,8%, para distinguir cinco movimentos: mão aberta, preensão, pinça, extensão do indicador e extensão do polegar.
Tecnologia IoT de baixo consumo de energia para monitoramento de máquinas e diagnóstico de falhas para manutenção preditiva
(2023-06-14) Silva, Bianca Dias Alcântara da ; Rua, Guilherme Almir Nunes ; Pinto, Lucas dos Santos Alves ; Silva, Matheus Chagas da Silva ; Silva, Matheus Orlandi Pereira da
Combinar Inteligência Artificial com sensores IoT para coleta de dados automaticamente, sem a necessidade da presença humana para o monitoramento é uma das novas tendências tecnológicas. A requisição de dados de sensores automatizados está se tornando cada vez mais acessível e lucrativa para empresas com o propósito em melhorar o setor de manutenção, portanto o investimento em análise de grandezas de um motor elétrico trifásico (corrente, temperatura e vibração), é extremamente importante para a indústria, pois pode antecipar falhas inesperadas que prejudicam o bom rendimento da máquina. Com a implementação de um sistema conectado utilizando o conceito de Harvest Energy, é possível observar essas grandezas em tempo real, e assim salvar as informações coletadas em um banco de dados. Após o monitoramento dos parâmetros com o auxílio de uma inteligencia artificial, pode-se prevenir e combater possíveis erros, os quais venham afetar a vida útil do motor.
Solução para análise de dados visando a manutenção preditiva de máquinas elétricas rotativas:
(2023-06-30) D’andrea, Fernando Miguel; Pereira, Julio Cesar de Jesus; Ferreira, Matheus Guimarães; Sousa, Matheus Ribeiro de; Silva, Thalia Alves da
No contexto da Indústria 4.0, um dos principais equipamentos é o motor elétrico, responsável por processos de movimentação, manufatura e controle de manipuladores. Para garantir o funcionamento do motor de forma satisfatória, ciclos de manutenção devem ser realizados, de forma preventiva a fim de evitar falhas críticas dos equipamentos que possam prejudicar e colocar em risco a segurança de pessoas durante o trabalho, junto com riscos de qualidade e de entrega de produtos numa linha de produção. Sendo assim, é de suma importância a avaliação dos parâmetros de funcionamento desses motores elétricos com a intenção de facilitar o processo de manutenção e atuar nos motores antes da ocorrência de falhas. Com base nessa premissa, esse projeto tem como foco a elaboração de um sistema de análise para manutenção em motores de indução, visando o baixo custo de componentes e desenvolvendo um sistema a fim de captar as informações dos motores, transmitindo-as de forma criptografada, a fim de garantir a segurança e integridade das informações transmitidas e de dados pessoais para uma aplicação de monitoramento em tempo real.
Desenvolvimento de um kit didático utilizando a plataforma TRMS
(2023-12-13) Spindola, Bruno do Carmo; Aragão, Eduarda Campos; Ebner, Eric Rossini; Fernandes, Lucas Pasqual
As metodologias de ensino aplicadas em cursos de sistemas de controle envolvem, tipicamente, o desenvolvimento das teorias por meio de exercícios, demonstrações matemáticas e com o uso de softwares, como o Simulink, que permite a implementação numérica das estratégias aprendidas na teoria. Entretanto, é parte essencial desta jornada a experimentação nas aulas práticas, através de instrumentos que reproduzam os desafios estudados nas aulas de teoria. É esperado que estes equipamentos permitam diferentes ensaios para a observação prática de conceitos. Além disso, para que o aluno possa se aprofundar nas questões de controle, é vital dispor de equipamentos mais complexos, mais desafiadores, como por exemplo, o Twin Rotor Mimo System (TRMS), que, como o próprio nome indica, é um sistema Multiple Input Multiple Output, ou de múltiplas entradas e múltiplas saídas. Com um aparelho desses é possível demonstrar aos alunos os desafios dinâmicos de um sistema MIMO. Entretanto, este dispositivo, em sua versão disponibilizada no laboratório, contém algumas barreiras que o limitam, como a versão dos softwares e sistemas operacionais necessários para seu uso. Este projeto tem por finalidade atualizar o TRMS para as versões mais atuais de softwares e sistema operacional, bem como desenvolver um kit didático que acompanhe os alunos desde sua primeira aula de Controle Clássico até seus dias de Controle Avançado, permitindo a aplicação de diversas estratégias de controle.
PRIME - Plataforma Remota para Integração e Monitoramento de Equipamentos
(2024-06-13) Carletti, Muriel Panegassi; Messias, Murilo Buk; Carvalho, Vinícius Rodrigues; Watanabe, Vítor Dinis
O presente trabalho de conclusão de curso em Engenharia de Automação e Controle propõe o desenvolvimento do projeto PRIME (Plataforma Remota para Integração e Monitoramento de Equipamentos), que visa superar as limitações dos sistemas de controle baseados em relés. O projeto introduz um módulo de Internet das Coisas embarcando o microcontrolador ESP32 para aprimorar a conectividade, usabilidade e integração web dos dispositivos de automação, graças ao seu Wi-Fi embutido. Os objetivos centrais do projeto são: implementar funções de controle de acionamentos sem o uso de CLP; identificar e prever a necessidade de troca preventiva em relés; modernizar a Interface Homem-Máquina (IHM), disponibilizando-a via web; integrar funcionalidades como temporização, sensoriamento de corrente e contagem de ciclos de acionamento em um sistema único; e facilitar a instalação e integração de novos componentes, permitindo uma maior flexibilidade na expansão do sistema. O projeto se estrutura em quatro frentes principais: a criação do módulo de relé controlado integrado ao ESP32; o desenvolvimento do firmware embarcado em MicroPython; a elaboração de um dashboard para monitoramento e análise do comportamento do módulo via web; e a visualização dos dados do módulo com realidade aumentada. Para o código embarcado no ESP32, utiliza-se MicroPython. O dashboard web, desenvolvido em Vue3 e Firebase como banco de dados em tempo real, alinha o projeto com os conceitos da Indústria 4.0. A aplicação de tais conceitos tem o propósito de suprir as demandas e implementar soluções inovadoras no condicionador de ar da empresa Gigaclima.

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