Programa de Pós-Graduação de Mestrado e Doutorado em Engenharia Mecânica
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- Otimização do consumo de combustível em comboio de veículos sujeito a percursos envolvendo relevo e curvas(2024) Oliveira, Rafael Velho deSegundo as projeções de órgãos internacionais, como as Nações Unidas (UN), e sites de dados estatísticos, como STATISTA, a tendência é que a população mundial cresça, e com isso ocorra também o crescimento da frota mundial de veículos. Dessa forma, a consequência desse crescimento é o aumento da produção dos gases de efeito estufa, principalmente no segmento de transporte, que utiliza veículos pesados. Com isso, faz-se necessário buscar formas alternativas para reduzir essa produção de gases de efeito estufa e melhorar a eficiência do sistema atual, uma vez que não é possível expandir a malha rodoviária. Para alcançar esse objetivo, diversos estudos estão sendo desenvolvidos. Uma das soluções é a adoção da estratégia de comboio, um método de otimização do perfil de velocidade que funciona de forma colaborativa, na qual veículos trafegam em pequenas distâncias entre si promovendo uma redução no consumo, uma vez que diminui a resistência do ar para o caminhão seguidor. No presente trabalho foi considerado a inclusão de veículos que não possuem a tecnologia necessária para formar comboios de forma autônoma, e por isso esses veículos recebem sugestões de velocidades baseadas no cálculo utilizando uma estratégia de controle ótimo. Além disso, o comportamento preditivo do motorista também pode auxiliar na redução do consumo, e por isso foi incluído a dinâmica lateral considerando dois fenômenos comuns em veículos pesados: escorregamento e tombamento. Dessa forma, o motorista tem que se adaptar a elevações e a um trecho em curva que possui uma aceleração máxima lateral considerando o tombamento de um caminhão. Pelos resultados obtidos foi possível concluir que a estratégia proposta influencia o comportamento dinâmico lateral do veículo e seu consumo, reduzindo-o principalmente em percursos com alta variação de inclinação e com curvas. Além disso, em consequência da redução do consumo, é reduzido a emissão dos gases poluentes
- Ambiente de otimização dinâmica e simulação para obtenção de perfis de velocidade ótimos de veículos pesados com calibração simplificada(2023) Barbosa, Pedro MunizUma quantidade significativa de combustível fóssil consumido e poluentes emitidos em todo o mundo pode ser atrelada ao transporte em modal rodoviário. Além disso, o combustível sempre foi uma das principais parcelas em relação à precificação dos transportes de cargas e com isso, a economia dele se tornou um dos pilares para o desenvolvimento de novas tecnologias veiculares. A ecocondução, que consiste em conduzir o veículo visando condições de alta eficiência energética, tem sido amplamente estudada nos últimos anos devido aos seus possíveis benefícios na redução do consumo de combustível e emissão de poluentes. Uma das frentes de estudo da ecocondução é a otimização de perfis de velocidade, que se traduz em, através de um problema de controle ótimo, minimizar o consumo de combustível de uma rota tendo como variável de controle a velocidade do veículo. Boa parte das montadoras de veículos pesados já possuem soluções que buscam economizar combustível através desta estratégia, porém, tais soluções só são introduzidas no mercado através de veículos novos. Devido à alta idade média dos veículos rodoviários no Brasil e ao constante aumento dela, métodos que sejam também aplicáveis para esta frota já existente poderiam auxiliar no aumento da eficiência energética dela mais rapidamente. Neste trabalho é proposto um ambiente computacional baseado em otimização dinâmica e simulação numérica rigorosa para minimização do consumo de combustível em veículos pesados, através da otimização de perfis de velocidade em trajetos rodoviários que seja de aplicação genérica, ou seja, aplicável em qualquer marca ou modelo de veículo e que não necessite em sua calibração dados altamente custosos a serem obtidos, como fazem as soluções já existentes disponibilizadas por algumas montadoras. A metodologia utilizada consiste em definir um modelo de consumo de combustível de elevada exatidão e de fácil calibração, um modelo de dinâmica veicular que abrange os principais parâmetros de movimento do veículo, elaborar e resolver o problema de controle ótimo e por fim, verificar o desempenho da solução em um ambiente de simulação dinâmica que aborda diversos aspectos dimensionais e cinemáticos do veículo e do trajeto através do programa TruckSim. Os resultados mostraram, nos cenários de estudo, que tal solução tem capacidade de reduzir 8,32% em média do consumo de combustível de um caminhão quando comparado a um perfil de velocidade constante
- Coordenação ótima de comboios baseada em sistema de sugestão de perfil cinemático(2022) Dal Bon Tonetto, Paulo EduardoÓrgãos internacionais como United States Environmental Protection Agency (EPA) e European Environment Agency (EEA) relatam que há tendência de crescimento das emissões dos veículos pesados para os próximos anos. Uma das possíveis explicações para isto é o fato de existir uma projeção indicando que a demanda pelo frete de carga continuará crescendo no mundo inteiro. A busca por novas tecnologias para reduzir as emissões de gases de efeito estufa no segmento de transporte, especialmente para os veículos pesados, torna-se necessária, e a dificuldade para expandir a malha rodoviária faz buscar novas estratégias para otimizar o sistema atual visando uma melhora na eficiência energética. Para atingir tal meta, diversas frentes de estudo estão sendo exploradas. A estratégia do comboio de caminhões, na qual os veículos trafegam com pequenas distâncias entre si promovendo uma economia de combustível, vem mostrando que é uma opção viável na prática, reduzindo o consumo, os custos operacionais e a emissão de gases poluentes, sendo que o método de otimização do perfil de velocidade de forma colaborativa pode auxiliar ainda mais na economia. No presente trabalho os efeitos da inclusão de veículos que não dispõem da tecnologia necessária para a formação de comboio de forma autônoma serão estudados. Na formação, um veículo não autônomo recebe sugestões de velocidades que são calculadas através de uma estratégia de controle ótimo. Foi possível concluir que em média para o perfil ótimo de velocidade os veículos seguidores são 26,9% mais econômicos que um veículo trafegando sozinho utilizando somente a estratégia de controle de cruzeiro. Os veículos seguidores utilizando a estratégia de sugestão apresentam a mesma diferença percentual (26,9%). Portanto a inclusão de veículos HDV na formação do comboio se mostrou eficiente na economia, sendo que o consumo dos seguidores não é afetado e o do líder pouco se altera comparado com a estratégia de controle de cruzeiro
- Controle preditivo aplicado à fase de aproximação na formação de comboios veiculares(2022) Batista, Flávio José BentoA automação veicular, possui diversos desenvolvimentos que compõe o chamado sistema avançado de assistência ao condutor, (ADAS - Advanced Driver Assistance System), e caminham para a direção autônoma. Um elemento crucial à evolução do ADAS, é o controle da dinâmica longitudinal veícular, realizada pelo sistema de controle de cruzeiro adaptativo (ACC - Adaptive Cruise Control), amplamente utilizado em veículos de passeio e comerciais, com intuito de aumentar a segurança, conforto e economia de combustível à viagem. Sua função é, manter determinada velocidade de cruzeiro e, na presença de veículo lento a frente, adaptar sua velocidade, controlando a distância entre os veículos e formar um comboio com segurança, evitando acidentes e erros de condução. Existem três momentos básicos com o ACC, velocidade de cruzeiro (controle de velocidade), comboio formado (controle de distância) e a fase de aproximação de formação de comboio, no qual ocorrem trocas entre estes controladores. A revisão da literatura indica, que esse gerenciamento de controladores pode ser feito de diversas formas, visando requisitos diversos. O presente trabalho, desenvolve um controlador preditivo baseado em modelo (MPC - Model Predictive Control) para um ACC, com requisitos de consumo de combustível, segurança e conforto em viagem, incluídos explicitamente na fase de projeto e não apenas constatados a posteriori, utilizando-se das propriedades do método de Controle Ótimo, intrínsecas ao MPC. Aplicando em sua formulação, as equações levantadas, referentes a consumo, segurança e conforto. Com atenção a fase de aproximação, o MPC proposto, foi simulado e analisado perante outros dois métodos com este foco, obtendo um bom desempenho em consumo, segurança e conforto, respeitando as restrições impostas em projeto e sem negligenciar um requisito em prol de outro. O controlador concebido, também foi posto à prova em outros cenários, com situações comuns de acontecer em uma rodovia. O algoritmo do MPC, foi refinado durante todas estas simulações, obtendo comportamento que satisfez as restrições de projeto na maioria das situações impostas. No entanto, ocorreram eventos de instabilidades para a segurança do sistema veícular, por parte do algoritmo idealizado, expondo frentes de pesquisa para a continuidade deste trabalho. Por fim, os resultados apresentados pelo MPC projetado, foram alcançados, inserindo na fase de projeto os requisitos de consumo, segurança e conforto, obtendo boa performance, quando comparado as técnicas estudadas
- Estudo da minimização do consumo de combustível em comboio de veículos pesados por meio da otimização dos perfis de velocidade(2020) Nanni, Bruno BaetaDados apresentados por órgãos ambientais de vários países apontam para um crescimento da emissão de gases responsáveis pelo efeito estufa. Nesse contexto, o segmento de transporte aparece como um dos principais contribuidores, tendo destaque os números relacionados aos veículos pesados. A situação fica ainda mais preocupante quando projeções indicam o aumento da demanda do transporte de carga em sistemas rodoviários para as próximas décadas. Diante deste cenário, torna-se necessária a busca por novas soluções que promovam uma melhora da eficiência do segmento. Para atingir tal meta diversas frentes de estudo estão sendo exploradas. Dentre elas, está a estratégia do comboio de caminhões, no qual os veículos trafegam com pequenas distâncias entre si com o objetivo de diminuir o arrasto aerodinâmico. Deste modo, há uma redução do consumo de combustível, dos custos operacionais e da emissão de gases poluentes. Outra alternativa é o método de otimização do perfil de velocidade de acordo com as restrições do trajeto (tempo, distância, semáforos, velocidade e topografias). No presente trabalho propõe-se estudar, justamente, a otimização do perfil de velocidade em comboios de caminhões, analisando os efeitos que esta abordagem conjunta proporciona para o consumo de combustível. Diversas simulações foram realizadas para verificar esta questão, considerando diferentes cenários, comboios e trajetos. Os resultados obtidos indicam que a estratégia proposta promove uma melhora da eficiência do consumo de combustível dos veículos pesados analisados e, consequentemente, contribui para a redução da emissão de gases poluentes
- Sistema de controle de tração aplicado a um fórmula SAE elétrico(2019) Coura, J. B.
- Controle baseado em dados de resposta em frequência aplicado a uma suspensão veicular ativa(2012) Vargas, C. M. C.
- Estudo comparativo das metodologias de tempos pré-determinados MTM-UAS e Basic-MOST: aplicação prática(2010) Souza Junior, Aldemario Gomes deO processo de planejamento da produção pode ser mais efetivo com o uso do sistema de tempos pré-determinados como ferramenta para se definir o tempo padrão das atividades. Este trabalho dá uma contribuição no processo de tomada de decisão para a escolha do sistema de tempos pré-determinados mais adequado. Os sistemas MTM-UAS e Basic-MOST são comparados, a partir de um estudo de caso aplicado a um grupo de atividades, realizadas por uma equipe, numa empresa do setor automobilístico. São apresentados os principais conceitos das metodologias MTM e MOST, bem como o processo para construção dos dados para o cálculo do tempo padrão das atividades. Com o tempo das atividades calculado, com base nas duas metodologias, determinou-se a quantidade de operadores necessária, a partir do balanceamento da linha, para um mesmo tempo takt e com a mesma sequência de operações. Os resultados indicaram que o MTM-UAS apresenta uma maior taxa de ocupação mpedia dos postos de trabalho. A partir dos resultados otidos, percebe-se que o nível de detalhamento do sistema e o tempo takt são fatotres que devem ser ponderados no rpocesso de escolha do sistema de tempos pré-determinados. Conclui-se também que o uso de um sistema mais detalhado só é relevante se o tempo takt for pequeno, por causa do compromisso entre o esforço na aplicação de uma metodologia de tempos pré-determinados e os benefícios obtidos.
- Projeto de um sistema de controle adaptativo para laminação a frio baseado em sistema inteligente com cancelamento das perturbações por filtro inverso(2009) Caldas, L.O objetivo desse trabalho é o projeto de um sistema de controle para laminador a frio, de alto desempenho para a melhoria na qualidade da espessura de saída em produtos planos e laminados. A estrutura de controle proposta, baseada no princípio do BISRA é integrada por dois modelos sendo um controlador adaptativo cuja função de transferência é o inverso da função de transferência da planta e o cancelador fazendo a função de filtro inverso e adaptativo para as perturbações de entrada. O cancelador das perturbações é baseado no controlador Internal Mode Control (IMC) para a rejeição de perturbações, as quais são separadas na saída da planta e injetadas em um filtro adaptativo inverso e subtraídas da entrada da planta e injetadas em um filtro adaptativo inverso e subtraídas da entrada da planta para o seu cancelamento. Quanto ao controlador da dinâmica da planta, a operação é feita em malha aberta para o acompanhamento do sinal de referência. Ambos os modelos são adaptados por uma rede neural e nebulosa. Os modelos da planta e do inverso da planta são obtidos numericamente por meio de uma modelagem rede neural nebulosa, baseados no modelo nebuloso Takagi e Sugeno. A sintonia automática das regras nebulosas é realizada usando a estatística multivariada aplicada à base de dados denominada de agrupamentos "cluster". O desempenho da arquitetura de controle é avaliado, sob às mesmas condições, com o resultado obtido em um projeto de controle de espessura para um laminador cuja arquitetura de controle é baseada em um regulador LQG em malha fechada. O resultado obtido por simulação mostra que o sistema de controle proposto apresenta melhor desempenho do que o projeto com LQC, quanto à precisão de controle, desconsiderando-se o esforço de controle
- Estendendo os limites da governança de tecnologia da informação até o chão de fábrica(2009) Brito, E.Neste trabalho o autor propõe um mecanismo para estender os limites da Governança da Tecnologia de Informação (TI) em empresas industriais para ampliar a visão do nível mais alto da estrutura administrativa destas empresas até o chão de fábrica. Este mecanismo contribui com o processo de planbejamento de investimentos em sistemas, endereçando a camada de Manufacturing Enterprise System (MES). Para mensurar a importância da camada MES e suportar a proposta, realizou-se uma pesquisa de campo com os gestores de TI ou de Automação Industrial indicados pela alta administração de 50 empresas sediadas nas regiões Su e Sudeste do Brasil, selecionadas no Guia Exame 500 Maiores e Melhores de 2005, segundo critérios estabelecidos. Os resultados mostram que os gestores respondentes do questionário confirma a hipótese que o MES é uma tecnologia prioritária nas agendas dos executivos de várias das principais empresas brasileiras. O modelo proposto pelo autor envolve o levantamento dos objetivos de desempenho da empresa, indicadores associados e a correspondência destes com fuincionalidades da camada MES por meio de procedimento de alinhamento, permitindo uma visão clara para empresa sob quais aplicações são merecedoras de recursos e retornos associados. Para ilustração do mecanismo proposto, realizou-se um estudo de caso com uma empresa líder do setor alimentício, envolvendo os gestores de Produção, Planejamento, Qualidade, Engenharia, Manutenção e TI, por meio de um workshop. A aplicação realizada ilustra a potencialidade do mecanismo proposto como uma ferramenta viável para se estender a Governança de TI até o chão-de-fábrica.