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Dissertações |
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FELIPE DE SOUZA PINHEIRO
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Reconhecimento de Gestos Manuais em Tempo Real Utilizando Sinais de Eletromiografia de Superfície
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Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
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MEMBROS DA BANCA :
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ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
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LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
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JOILSON BATISTA DE ALMEIDA REGO
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ALUISIO IGOR REGO FONTES
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Data: 31/01/2018
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O controle de próteses, órteses e outros mecanismos com base na resposta elétrica da musculatura de alguma região em específico, representa a integração automática entre usuário e aplicação. Nesse trabalho, são apresentados os resultados de três alternativas promissoras para extração se características, assim como suas propostas de implementação, com a intenção de identificar diferentes gestos realizados com a mão direita com base em quatro sinais de eletromiografia de superfície da musculatura do antebraço. Em seguida, será apresentado o resultado da implementação final em hardware utilizando as técnicas com melhor desempenho na etapa anterior.
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The control of prostheses, orthoses and other mechanisms based on the electrical response of a specific region's musculature represents the integrations between user and application. This work presents the results of three promising techniques for feature extraction, and its implementation as well, with the intention of identifying different gestures performed by the right hand based on four surface electromyography signals from de forearm's musculature. After that will be presented the results of the final implementation on the hardware using the techniques with the previous best performances.
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JEAN MARIO MOREIRA DE LIMA
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Soft Sensor Aplicado a Plantas de Processamento de Gás Natural
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Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
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FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
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LEANDRO LUTTIANE DA SILVA LINHARES
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Data: 28/05/2018
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Em UPGNs (Unidades de Processamento do Gás Natural), um dos produtos de maior rentabilidade é o GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) que é composto majoritariamente por propano (C3) e butano (C4). Além disso, o pentano (C5) e o etano (C2) também podem se fazer presente no GLP como contaminantes. A medição da fração molar dos componentes dos produtos da destilação é feita através de cromatógrafos a gás. Porém a cromatografia é um processo lento, impossibilitando que o monitoramento da qualidade do produto seja feito em tempo real. Neste trabalho, propõe-se um soft sensor, utilizando a redes neurais artificias, com o objetivo de inferir as frações molares de C3, C4, C5 e do C2. Dessa forma, seria possível estimar às frações molares desses componentes do GLP minuto a minuto, de maneira consideravelmente mais rápida que a tradicional, por cromatógrafos. Os resultados obtidos são promissores, mostrando que o sensor virtual pode inferir as frações molares de C3, C4, C5 e C2 e, assim, habilitar melhora no monitoramento da qualidade do GLP e, consequentemente, na lucratividade.
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In NGPU (Natural Gas Processing Units), one of the most profitable products is LPG (Liquefied Petroleum Gas) which is composed mostly of propane (C3) and butane (C4). In addition, pentane (C5) and ethane (C2) may also be present in the gas as contaminants. Measurement of the molar fraction of the components of the GLP has been done by gas chromatographs. However, chromatography is a slow process, making it impossible to monitor the quality of the product in real time. In this work, it is proposed a soft sensor, using artificial neural networks, with the objective of inferring the molar fractions of C3, C4, C5 and C2. In this way, it would be possible to estimate the molar fractions of these LPG components once per minute, considerably faster than chromatographers. The results obtained are promising, showing that the virtual sensor can infer the molar fractions of C3, C4, C5 and C2 and thus enable improvement in the monitoring of LPG quality and, consequently, profitability.
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PEDRO ANDRÉ NOGUEIRA SOUZA DE OLIVEIRA VALE
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Controle de uma coluna debutanizadora utilizando GS-PID
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Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
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MEMBROS DA BANCA :
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ADEMAR GONÇALVES DA COSTA JÚNIOR
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FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
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KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
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Data: 09/07/2018
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Nos dias atuais, onde existe um aumento contínuo da concorrência, torna-se necessário ter um controle cada vez mais eficiente do processo, para buscar uma melhor qualidade do produto, redução dos custos e uma maior segurança. Na indústria petroquímica não é diferente, e um dos processos mais importantes nessa indústria é a destilação. Para realizar-se a destilação é necessário um conjunto de equipamentos, válvulas, controladores, vasos, colunas de destilação, de forma interligada, de maneira a permitir um controle efetivo da composição do produto (GLP, gasolina etc) com qualidade dentro de uma especificação predeterminada. Este trabalho tem como objetivo melhorar o controle da temperatura e da vazão de refluxo de um processo de destilação. A coluna de destilação simulada no software HYSYS(R) é uma coluna debutanizadora que apresenta não linearidades acentuadas. Assim, foi investigado, testado e comparado o uso de diferentes técnicas de Gain Scheduling em junção com a técnica de anti-Windup Integrator Clamping. Para a sintonia dos controladores foi realizada uma estratégia empírica.
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Nowadays, where there is a continuous increase in competition, it is necessary to have an increasingly efficient control of the process, in order to seek a better product quality, lower costs and greater safety. In the petrochemical industry it is no different, and one of the most important processes in this industry is distillation. In order to carry out the distillation, a set of equipment, valves, controllers, vessels, distillation columns, in an interconnected way, is necessary in order to allow a control to obtain the product (LPG, gasoline etc) with quality within a specification. However, even with a high degree of mesh non-linearity, in practice, PID controllers are still used to control these complex plants. In this work the GS-PID method will be used to improve the control of a debranching column in a larger operational region, thus increasing the profitability and safety of the process.
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EDUARDO LACERDA CAMPOS
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Implementação de um simulador para controle de atitude em nanossatélites
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Orientador : KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
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MEMBROS DA BANCA :
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JOILSON BATISTA DE ALMEIDA REGO
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JOSÉ MARCELO LIMA DUARTE
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KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
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SAMAHERNI MORAIS DIAS
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Data: 13/09/2018
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Este trabalho apresenta um simulador de controle de atitude para nanossatélites composto por um sistema de navegação (estimador de atitude) e um controlador Proporcional Derivativo (PD). Os sensores considerados para estimar a atitude foram um magnetômetro e um sensor solar, ambos simulados por meio de um modelo ideal com a adição de um ruído branco. Para representar a cinemática, o nanossatélite foi considerado como um corpo rígido e a representação da sua atitude em quatérnio. No sistema de navegação, o Filtro de Kalman Estendido com restrição de norma demonstrou-se adequado para os sensores embarcados no nanossatélite, permitindo estimar a velocidade angular e o quatérnio. Diferentes testes foram realizados para validar o simulador, o sistema de navegação e o controlador PD. Os resultados demonstram que o conjunto é capaz de estabilizar e corrigir a atitude do nanosatélite, mesmo na presença de diferentes perturbações, grandes ângulos e altas velocidades angulares. Assim, o simulador produzido apresentou resultados adequados, permitindo que seja utilizado nos estudos futuros de nanossatélites.
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With advances in nanosatellite research, as an alternative to space exploration, the Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) is interested in using this new nanosatellite technology in its future missions. This makes it necessary to have a platform on which to study nanosatellite behavior in space. In this context, the following thesis implemented a simulator, composed with a navigation system and a proportional and derivative controller (PD). The sensors used to estimate the attitude were composed of a magnetometer and a solar sensor, simulated by using an ideal model with white noise. To represent the kinematics, the quaternion was adopted and the nanosatellite was a rigid body. In the navigation system, the norm-constrained Extended Kalman Filter had shown itself to be adequate to work with the sensors embedded in the nanosatellite. Thus allowing the estimate of the angular velocity and the quaternion that represents the attitude. For the controller, the values estimated by the Filter were directly used as a control signal, which has the advantage of dealing with the nonlinearities. Different tests were performed to assess the simulator and evaluate the stability of the navigation and control system. The results have demonstrated that the set up is able to stabilize and correct the attitude of the nanosatellite, even in the face of different perturbations, large angles and high angular velocities. Hence, the simulator generates adequate results, allowing it to be used in future nanosatellite studies.
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KASSIO JANIELSON DA SILVA EUGENIO
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Sistema Multissensorial Vestível de Baixo Custo para Captura de Marcha Humana aplicado a Exoesqueleto Ortopédico Ortholeg 2.0
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Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
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MEMBROS DA BANCA :
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ARMANDO SANCA SANCA
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MARCIO VALERIO DE ARAUJO
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NICHOLAS DE BASTOS MELO
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PABLO JAVIER ALSINA
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SAMAHERNI MORAIS DIAS
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Data: 17/12/2018
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Atualmente, várias pesquisas estão sendo realizadas no que se refere à exoesqueletos ortopédicos para membros inferiores. Contudo, a capacidade desses exoesqueletos realizarem movimentos antropomórficos ainda é um problema que os pesquisadores enfrentam. Entretanto, uma pesquisa recente buscou desenvolver um método estatístico de geração de marcha levando em consideração as características individuais e parâmetros de movimento de cada indivíduo. Por esse motivo, é necessário ter um banco de dados que disponha toda informação necessária, características e parâmetros dos movimentos, para o modelo estatístico, a fim de que os exoesqueletos ortopédicos reproduzam as peculiaridades dos movimentos de cada usuário. Porém, os sistemas de captura de parâmetros cinemáticos baseados em câmeras são demasiadamente custosos, além de exigirem condições ambientais específicas, por exemplo, a luminosidade do local e o posicionamento das câmeras, o que impossibilita, muita vezes, o seu uso. Neste contexto o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de um sistema multissensorial de baixo custo e vestível que permite medir parâmetros cinemáticos dos movimentos antropomórficos. Para isto, foi utilizado o Filtro de Informação que é uma técnica de estimação para realizar fusões de dados de sensores que permite obter informações mais precisas do sistema. Os parâmetros medidos serão armazenados em um banco de dados para ser usado pelo método estatístico do exoesqueleto ortopédico Ortholeg 2.0. O sistema proposto é composto por quatro sensores do tipo Encoder, cinco sensores de unidades de medidas inerciais e quatro sensores de flexão, permitindo medir os parâmetros cinemáticos dos movimentos antropomórficos.
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Nowadays, several researches are underway with respect to orthopedic exoskeletons for lower limbs. Nevertheless, the ability of these exoskeletons to carry out anthropomorphic movements is still a problem that researchers confront. However, a recent research developed a statistical method for gait synthesis taking into consideration the individual characteristics and parameters of movement of each individual. Therefore, in order to the orthopedic exoskeletons reproduce the peculiarities of the movements of each user, it is necessary to construct a database that provides all the necessary information, to the statistical model characteristics and parameters of the movements. However, kinematic parameter capture systems are too expensive, and require specific environmental conditions, such as luminosity and precise positioning of the cameras, which often make it difficult to use them. In this context the objective of this work is to present the development of a low cost and wearable multi sensorial system that allows to measure kinematic parameters of the anthropomorphic movements. For this, the Information Filter was used, which is an estimation technique to perform fusion of sensor data that allows to obtain more accurate information of the system. The measured parameters will be stored in a database to be used by the statistical method utilized in Ortholeg 2.0 Orthopedic Exoskeleton. The proposed system composed of four encoder type sensors, five inertial measurement unit sensors and four flex sensors, allowing to measure the kinematic parameters of the anthropomorphic movements.
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