Defesa de Mestrado – Gabriel Thaler – 12/11/2021

09/11/2021 21:26
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Gabriel Thaler
Orientador Prof. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC
Data 12/11/2021 (sexta-feira) – 15h

Videoconferência (https://meet.google.com/bda-ekah-dgc)

Banca Prof. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Profa. Sílvia Silva da Costa Botelho, Dra. – C3/FURG;

Prof. Tiago da Costa Pinto, Dr. – POSMEC/UFSC;

Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – PPGEAS/UFSC.

Título Desenvolvimento de Métodos Não Invasivos para Avaliação do Processo de Amaciamento de Compressores Herméticos Alternativos
Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta uma análise do processo de amaciamento em compressores herméticos alternativos, buscando padrões característicos do fenômeno que possibilitem a detecção automática do término do processo. O amaciamento ocorre nas primeiras horas de operação dos compressores, e ensaios realizados durante esse período podem não apresentar resultados correspondentes com os obtidos durante a operação normal dos compressores. Como o fenômeno não pode ser diretamente medido durante o funcionamento do compressor, dado que esse é hermético, foram selecionadas a vibração, a corrente elétrica e a vazão mássica como grandezas que possivelmente poderiam apresentar correlação entre os valores medidos e o efetivo amaciamento dos compressores. Em uma bancada experimental, capaz de controlar as condições de operação dos dispositivos, foram ensaiadas 11 unidades de compressores que nunca haviam operado antes, divididas em 2 modelos de compressores. Os dados obtidos foram comparados, buscando, por meio da análise e processamento dos sinais obtidos em ensaios com compressores instrumentados, formas de diferenciar a operação do compressor amaciado e em processo de amaciamento. Essa análise preliminar apontou que, em um dos modelos, a curtose e o valor eficaz da corrente elétrica possuem comportamento em ensaios de amaciamento distinto do observado com a unidade já amaciada, e portanto foram utilizados como base para a avaliação dos métodos automáticos. Para detecção off-line do término do amaciamento foram analisados métodos desenvolvidos com base no agrupamento por k-médias de dados experimentais, que sugerem que a vazão mássica e os valores eficaz, de variância e de curtose da corrente elétrica podem ser representativos do fenômeno. Considerando tais grandezas e os valores detectados pela aplicação dos métodos de agrupamento, foram avaliados métodos estatísticos e de aprendizado supervisionado para possível detecção on-line do término do fenômeno, sendo que para esses últimos foram aplicadas também técnicas para balanceamento do conjunto. Tais métodos foram classificados segundo o coeficiente de correlação de Matthews de sua aplicação na validação cruzada e na classificação de um conjunto de teste. Para ambos os modelos de compressor, o método de melhor desempenho na classificação do conjunto de teste foi o método pela estatística $R$. Os resultados apontam também que os métodos por aprendizado de máquina supervisionado podem ainda ser aprimorados, contanto que sejam aplicadas técnicas para reduzir o sobreajuste dos modelos.

Defesa de Doutorado – Rodrigo Szpak – 11/11/2021

09/11/2021 21:21
Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Rodrigo Szpak
Orientador

Coorientador

Prof. Max Hering de Queiroz, Dr. – DAS/UFSC

Prof. José Eduardo Ribeiro Cury, Dr. – PPGEAS/UFSC

Data

 

11/11/2021  9h  (quinta-feira)

Videoconferência (https://meet.google.com/opp-jtyu-ehg)

 

 

Banca

Prof. Max Hering de Queiroz, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Marcos Vicente de Brito Moreira, Dr. – COOPE/UFRJ;

Prof. André Bittencourt Leal, Dr. – CCT/UDESC;

Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Felipe Gomes de Oliveira Cabral, Dr. – DAS/UFSC.

Título Controle Supervisório de Sistemas de Manufatura sob Incertezas de Processamento e Restrições Temporais: Modelagem, Síntese e Implementação
Resumo: Controladores lógicos programáveis (CLPs) são os principais dispositivos utilizados para o controle dos sistemas automatizados na indústria de manufatura. Portanto, a solução de um problema de automação em sistemas de manufatura passa pela obtenção de uma lógica de controle a ser implementada em CLPs. O projeto de uma lógica de controle para sistemas flexíveis com intervenções humanas e requisitos temporais é uma tarefa complexa, que justifica o uso de métodos formais, como a Teoria de Controle Supervisório (TCS) para Sistemas a Eventos Discretos Temporizados (SEDTs). Modelos temporizados permitem resolver problemas mais complexos, porém, ao custo de que os modelos gerados também sejam mais complexos. Esta Tese apresenta um método para modelagem (discretização dos intervalos de tempos contínuos) de sistemas de manufatura com tempos de processamentos incertos e restrições de tempo. Explora, também, a teoria do controle supervisório para sintetizar uma lógica de controle responsivo, que garante segurança e restrições de tempo em sistemas de manufatura, decorrentes da intervenção humana direta e operações variáveis. Apresenta-se, ainda, a abordagem modular para calcular um conjunto de supervisores temporizados que forçam as operações da máquina ou inibem as intervenções humanas, de uma forma não bloqueante e minimamente restritiva. A proposta de uma nova arquitetura para implementação estruturada de supervisores modulares temporizados em CLP, um código compatível com a norma internacional IEC61131-3 e uma análise sobre os problemas relativos à implementação de SEDT em CLP são apresentados. Cabe ressaltar que esses métodos foram aplicados a sistemas de manufatura do mundo real. Analisa-se o impacto da granularidade do período do relógio digital na complexidade dos modelos de síntese, no tamanho do código CLP e na eficiência do sistema em malha fechada. O método de modelagem de SEDT proposto permitiu a discretização de forma minimante conservadora, dos intervalos de tempos contínuos para sistemas de manufatura com tempos de processamentos incertos. Com a utilização da arquitetura temporizada proposta, a implementação do controle modular local temporizado (CMLT) no Sistema Modular de Produção (MPS) resultou em um código estruturado de fácil interpretação, possibilitando a alteração do código (incluindo ou excluindo supervisores e subsistemas), e a implementação na memória do CLP.

Defesa de Doutorado – Ivan Francisco Yupanqui Tello – 26/10/2021

20/10/2021 15:51
Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Ivan Francisco Yupanqui Tello
Orientador

Orientador

Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Alain Vande Wouwer, Dr. – UMons

Data

 

26/10/2021  15h  (terça-feira)

Videoconferência (https://teams.microsoft.com/_#/pre-join-calling/19:meeting_MjFhZDA4YmQtMjNmYy00ODM5LWI5

MTgtNWI2NGUyMDExNDAx@thread.v2)

 

 

Banca

Prof. Gustavo Artur de Andrade, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Laurent Dewasme, Dr. – UMons;

Prof. Thomas Meurer, Dr. – Kiel University – CAU;

Prof. Joseph Winkin, Dr. – Unamur;

Prof. Nicolas Gillis, Dr. – UMons.

Título Contribution to State Estimation of Semilinear Parabolic Distributed Parameter Systems with Applications to Transport Reaction Systems
Abstract: Transport–reaction systems are described by semilinear parabolic partial differential equations (PDEs) and are fundamental in applications where diffusion processes must be considered explicitly. The state estimation problem on the basis of some in-domain distributed measurements is non-trivial. In this work we address this problem for a certain class of transport-reaction systems. To achieve this task, we propose observer design strategies in the frame of both early and late lumping approaches. Regarding the early lumping approach for the state observer design, we use the Method of Weighted Residuals (MWR), that encompasses the orthogonal collocation method, to derive an approximate reduced-order model, expressed as a set of ordinary differential equations (ODEs) subject to algebraic constraints. Then, a Lyapunov-based design method is proposed for the reduced-order model which provides sufficient design conditions in terms of standard linear matrix inequalities (LMIs) aiming the exponential convergence of the estimation error with a prescribed decay rate. The observer performance is further improved through an offline optimal sensor placement algorithm considering a parameterized reduced-order output matrix. Concerning the late lumping approach, firstly, we studied the operator semi-group representation which lead us to the use of the spectrum-decomposition properties related to parabolic differential operators. Thus we aimed at obtaining sufficient state observer synthesis conditions based on the local lipschitz properties of the reaction rate vector functions considering a modal output injection gain. Secondly, a Lyapunov based design method is proposed for the stabilization of the estimation error dynamics. The approach uses positive definite matrices to parameterize a class of Lyapunov functionals that are positive in the Lebesgue space of integrable square functions. Thus, the stability conditions can be expressed as a set of LMI constraints which can be solved numerically using sum of squares (SOS) and standard semi-definite programming (SDP) tools. Throughout the chapters of this thesis, all of these proposed techniques and methods are applied and tested numerically to the representative cases of biochemical tubular reactor processes. Simulation results support the effectiveness of the suggested designs. Finally, the COVID-19 spread monitoring problem is addressed in the application part of this thesis. In particular, we tackle the state estimation of the compartmental model based on partial differential equations (PDEs) which describes the spread of the infectious disease in a host population. A Lyapunov based design method with SOS and polynomial parameterization of the decision variables is used to derive a SDP problem whose solution provides the injection gains of the Luenberger type state observer, Numerical experiments are presented to illustrate the method efficiency.

Defesa de Ex. Qualificação – Jean Panaioti Jordanou – 20/10/2021

06/09/2021 16:59
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Jean Panaioti Jordanou
Orientador

Coorientador

Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Eric Aislan Antonelo, Dr. – DAS/UFSC

Data

Local

20/10/2021  14h  (quarta-feira)

Videoconferência (https://meet.google.com/mpo-vqxk-apn)

Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC (presidente)

Prof. Eduardo Gildin, Dr. – Texas A&M University;

Prof. Leandro dos Santos Coelho, Dr. – PUC/PR.

Título Analysis and Control of Dynamic Systems Modeled with Echo State Networks
Resumo: Redes de Estado de Eco são redes neurais muito bem consolidadas como modelos de identificação de sistemas, com fácil treinamento e alta representatividade de modelos, porém seu uso em aplicações de controle em comparação com outros modelos de redes neurais é pouco estudado. O objetivo dessa pesquisa é estudar aspectos de controle de sistemas dinâmicos modelados por Redes de Estado de Eco. A pesquisa segue em duas frentes. A primeira é a possibilidade de utilizar técnicas de redução de ordem de modelo em Redes de Estado de Eco para reduzir o número de estados, assim tornando o modelo ainda mais tratável para aplicações de controle ótimo e controle preditivo, porém tentando manter a precisão e a representatividade. Na segunda frente, se deseja obter uma prova de estabilidade para um controlador do tipo PNMPC (Practical Nonlinear Model Predictive Control) utilizando redes de estado de eco, obtendo não só uma garantia de estabilidade local ou global, mas também uma estimativa de região de atração. A partir dessas duas frentes de pesquisa, espera-se contribuir com o estado da arte aprofundando mais ainda o uso de Redes de Estado de Eco para aplicações de controle.

Defesa de Ex. Qualificação – Marcelo Rosa – 5/10/2021

05/09/2021 15:30
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Marcelo Rosa
Orientador

Coorientador

Prof. José Eduardo Ribeiro Cury, Dr. – PPGEAS/UFSC

Prof. Fábio Luis Baldissera, Dr. – DAS/UFSC

Data

Local

5/10/2021  14h  (terça-feira)

Videoconferência (https://meet.google.com/jun-iwie-nsf)

Prof. Max Hering de Queiroz, Dr. – DAS/UFSC (presidente)

Prof. Jomi Fred Hübner, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. João Carlos dos Santos Basílio, Dr. – EEL/UFRJ;

Profa. Patrícia Nascimento Pena, Dra. – EEL/UFMG.

Título Uma Abordagem baseada no Controle Supervisório para a Coordenação de Sistemas com Múltiplos Agentes
Resumo: Neste projeto de tese, aborda-se um problema específico do campo mais geral da construção robótica. Esse problema consiste em empregar um conjunto de robôs móveis que interagem entre si a fim de construir autonomamente uma estrutura tridimensional predefinida. Tal estrutura é composta pela superposição de peças uniformes. O principal desafio nesse problema é encontrar para uma estrutura e um conjunto de robôs com habilidades limitadas quais são as regras locais de controle que devem implementadas em cada robô para que eles possam coletivamente montar a estrutura desejada. Neste projeto de tese, o problema de construção é formulado como um problema de coordenação de sistemas com múltiplos agentes sujeitos à realização de uma tarefa global. Propõe-se uma solução estruturada sobre a Teoria de Controle Supervisório para esse problema. Essa solução explora a ideia de que, em geral, os agentes de um sistema podem ser agrupados em m classes de agentes, onde cada classe é composta de agentes que são similares entre si. A principal contribuição dessa solução é que ela permite que problemas com n agentes sejam resolvidos por meio de um procedimento de síntese local para cada um dos m agentes representativos associados às classes de agentes, sendo ≥ ≥ 1. Apesar das vantagens computacionais providas por essa solução, ela ainda pode enfrentar limitações quanto ao tamanho da tarefa global. Nesse sentido, pretende-se explorar maneiras de decompor a tarefa global em sub-tarefas relativamente mais simples.

Defesa de Ex. Qualificação – Thamiris Lima Costa – 1/10/2021

05/09/2021 15:02
Defesa de Exame de Qualificação
Aluna Thamiris Lima Costa
Orientador

Coorientador

Prof. Edson Roberto De Pieri, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Ebrahim Samer El`Youssef, Dr. –UFSC/Blumenau

Data

Local

1/10/2021  9h  (sexta-feira)

Videoconferência (https://meet.google.com/mcn-tvby-owk)

  Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC (presidente)

Profa. Kalinka Castello Branco, Dra. – ICMC/USP;

Profa. Milena Faria Pinto, Dra. – CEFET-RJ;

Prof. Marcelo de Lellis Costa de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC.

Título Formation Control and Cooperative Motion of UAV Swarm
Abstract: Unmanned aerial vehicles (UAVs) have been studied for use in both military and civil applications. Specifically, military related tasks concern the defense proposes. Civil applications include many tasks; indeed, we can mention tasks related to surveillance, transport, and remote sensing. Different technological areas related to a single UAV performing those tasks have been studied. As an improvement of these systems, multi-UAVs systems have been studied and have emerged as a relevant research topic. The use of multi-UAV systems can improve surveillance and remote sensing-related tasks by covering a larger area and enabling the transport of heavier loads in transportation related tasks. Independently of the task, challenges like formation control and cooperative motion planning are found. Different solutions have been proposed to address those problems. However, new improvements and challenges need to be addressed. This work concerns the UAV swarm area, examining strategies adopted to address formation control and cooperative motion problems. The Robot Operating System (ROS) and Gazebo are indicated to verify the solution that will be proposed since it is possible to simulate real environments. In addition, to obtain a satisfactory performance of each UAV in the swarm, it is desirable to control the UAV position and attitude individually. In this sense, the mathematical model of a quad-tiltrotor is derived, and a robust control basing on the Sliding Mode Control approach is developed. It is stood out that the model derived can be adapted into the standard quadrotor model.

Defesa de Ex. Qualificação – Jackson Gonçalves Ernesto – 23/9/2021

02/09/2021 19:59
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Jackson Gonçalves Ernesto
Orientador

Coorientador

Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC

Data

Local

23/9/2021  9h  (quinta-feira)

Videoconferência (https://meet.google.com/upo-nngf-mfs)

  Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC (presidente)

Prof. João Manoel Gomes da Silva Jr., Dr. – PPGEE/UFRGS;

Prof. Carlos Eduardo Trabuco Dórea, Dr. – CT-DCA/UFRN;

Prof. José Mário Araújo, Dr. – PPGESP/IFBA.

Título Control Design for Constrained LTI and LPV Systems via Polyhedral Set Invariance
Abstract: In this work, set invariance concepts and polyhedral sets are used to design stabilizing Output Feedback (OF) for linear time-invariant (LTI) and linear parameter varying (LPV) discrete-time systems. The constrained control system may be subject to state constraints, control amplitude limits, bounds of the control-rate variation, and persistent disturbances. Firstly, based on the necessary and sufficient algebraic conditions that describe the polyhedral positive-invariance for LPV systems, we propose a bilinear optimization problem for the controller design guaranteeing the regional closed-loop stability and the control and state constraints are all respected. The proposed incremental output feedback controller feeds back both the measured outputs and control inputs, and the extended state-space used to modeling the constrained control problem allows, in particular, dealing with the control-rate variation bounds and a parameter-varying output control law. Next, we use the joint concepts of robust control invariant (RCI) set and robust one-step controllable sets (ROSC) to obtain a switching output regulator that steers the constrained system`s trajectory to the origin in a certain number of sample periods. A set of static output feedback control gains is computed offline, which later compose the online switching regulator. In the two proposals, we consider mainly an objective fuction that optimizes the polyhedron size in given directions, and an efficient nonlinear optimization solver is usd to tackle the present bilinearities. Numerical examples showcase the effectiveness and potential of our proposal. Finally, we discuss the guidelines for future research, which points out to extend the two proposed techniques to deal with persistent disturbances and consider LPV systems, respectively.

Defesa de Mestrado – Ana Caroline Tondo Bonafin – 23/9/2021

02/09/2021 19:58
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluna Ana Caroline Tondo Bonafin
Orientador Prof. Felipe Gomes de Oliveira Cabral, Dr. – DAS/UFSC
Data 23/9/2021  8h30 (quinta-feira)

Videoconferência (meet.google.com/urk-rrik-mwo)

Banca Prof. Felipe Gomes de Oliveira Cabral, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Gustavo da Silva Viana, Dr. – COPPE/UFRJ;

Prof. Marcos Vicente de Brito Moreira, Dr. – COPPE/UFRJ;

Prof. José Eduardo Ribeiro Cury, Dr. – PPGEAS/UFSC.

Título Fault Diagnosis of Discrete-Event Systems Modeled by a Class of Labeled Petri Nets
Abstract: In this work, a fault diagnosis method for Discrete-Event Systems (DES) modeled as labeled Petri nets (LPN) is proposed. In order to do so, it is assumed that some transitions of the Petri net are unobservable, including the fault transitions. The diagnosis method consists of two steps: first, an online fault detection is carried out; and then, by using the observed sequence of events and the Petri net model, the fault candidates are isolated. The online fault detection is based on the construction of an LPN from the fault-free system behavior model, called observable behavior Petri net (OBPN), whose transitions are all observable, and whose generated language is guaranteed to be equal to the observable language of the fault-free system model when some conditions are satisfied. It is also shown that the OBPN can be used for fault detection instead of implementing the reachability graph, or even part of it, of the Petri net system model, which leads to a fast fault detection method without requiring the use of a large amount of memory. A case study is also presented in order to illustrate the proposed method.

Defesa de Ex. Qualificação – Elham Ahmadi – 20/9/2021

02/09/2021 19:30
Defesa de Exame de Qualificação
Aluna Elham Ahmadi
Orientador

Coorientador

Prof. Werner Kraus Junior, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSC

Data

Local

20/9/2021  14h30  (segunda-feira)

Videoconferência (meet.google.com/azc-ufke-ixw)

  Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC (presidente)

Prof. Henrique Simas, Dr. – EMC/UFSC;

Prof. Ehsan Taheri, Dr. – DAE/Auburn University.

Título Collision-free Trajectory Optimization for Connected Vehicles under Automated Driving at Intersection Plaza
Abstract: This thesis proposal investigates the problem of optimal coordination of connected vehicles under automated driving (CVAD) at intersections. An intersection in this context is a space without horizontal marking or any movement-related structural restriction, except for its boundaries. Consequently, we enable the CVAD to drive with more flexibility by entirely utilizing the intersection space, which we call a plaza. Based on optimal control theory, this thesis proposes an intersection trajectory optimal control problem (ITOP) to manage CVAD movements in a plaza. In particular, ITOP generates optimal trajectories, without predefined paths, that optimize a performance index while satisfying a set of practical constraints such as vehicle dynamics, boundary conditions, inter-vehicle collision avoidance constraints, and plaza boundaries constraints. Then, we propose utilizing finite Fourier series (FFS) and discretization to transform the ITOP to a nonlinear programming (NLP) problem with Fourier coefficients as decision variables. Numerical results demonstrate that the proposed approach generates feasible trajectories and is suitable for the solution of ITOP. We also proposed a revised and more structured version of the ITOP, namely R-ITOP, that aims to tackle the limitation of the original ITOP model and enable us to develop more efficient solution algorithms. As for the thesis, the main aim is to consider more realistic situations and develop efficient algorithms to solve the R-ITOP model. Finally, we present the research roadmap and the proposal.

Defesa de Doutorado – Carla de Souza – 17/9/2021

18/08/2021 22:06
Defesa de Tese de Doutorado
Aluna Carla de Souza
Orientador

Coorientador

Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Valter Júnior de Souza Leite, Dr. – CEFET/MG

Data

 

17/9/2021  9h  (sexta-feira)

Videoconferência (https://meet.google.com/uoa-mzut-xeh)

 

 

Banca

Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Alexandre Seuret, Dr. – MAC/LAAS/CNRS;

Prof. Jéferson Vieira Flores, Dr. – DEEL/UFRGS;

Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Pedro Luis Dias Peres, Dr. – DSE/UNICAMP.

Título Control of Classes of Linear Discrete-Time Parameter-Varying Systems under Input Constraints
Abstract: This work proposes control laws for the regional stabilization of two classes of discrete-time linear parameter-varying (LPV) systems under input constraints. The first one consists of systems subject to time-varying delay in the states, saturating actuators and energy bounded disturbances. For such a class, we establish convex conditions to design static state-feedback controllers as well as dynamic output-feedback controllers ensuring the regional input-to-state stability (ISS) of the control loop. The proposed conditions take into account the variation of the delay between two consecutive instants, which leads to better estimates of the region of attraction supporting higher levels of disturbances. The approach is based on the rewritten of the time-delay system with input saturation in terms of a switched augmented delay-free system with a dead-zone non-linearity. The second class comprises the systems with saturating actuators inserted in communication networks with limited bandwidth. In this case, we formulate convex conditions to synthesize event-triggering state-feedback controllers as well as event-triggering dynamic output feedback controllers ensuring the regional asymptotic stability of the closed-loop system while indirectly reducing the number of data transmissions over the communication channels. The proposed event-triggering policies indicate, for instance, whether the states or the output should be transmitted over the network or not. The use of the Lyapunov theory in all cases leads to conditions in the form of linear matrix inequalities (LMIs), which can be efficient solved by computational packages. Some numerical examples are provided to testify the validity and the effectiveness of our approach and to make comparisons with similar ones in the literature.