Defesas

Junho/2016

06/06

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Renan Augusto Starke
Orientador Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC
DataLocal 06/06/2016  09h00   (segunda-feira)Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Prof. Rômulo Silva de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC (orientador)Prof. Rodolfo Jardim de Azevedo,  Dr. – UNICAMPProf. Rafael Rodrigues Obelheiro, Dr. – UDESCProf. Joni da Silva Fraga, Dr. – DAS/UFSCProf. Werner Kraus Junior,  Dr. – DAS/UFSCProf. Anderson Luiz Fernandes Perez, Dr. – UFSC/Araranguá
Título Evaluating the Design of a VLIW Processor for Real-Time Systems
Resumo: Atualmente, aplicações de tempo estão tornando-se cada vez mais complexas e, conforme os requisitos destes sistemas aumentam, maior é a demanda por capacidade de processamento. Contudo, o correto funcionamento destas aplicações não está em função somente da correta resposta lógica, mas também no tempo que ela é produzida. O projeto de processadores de propósito geral gera dificuldades para análises de tempo real devido ao seu comportamento não determinista causado pelo uso de memórias cache, previsores de fluxo dinâmicos, execução especulativa e fora de ordem. Nesta tese, investiga-se uma arquitetura de processador Very-Long Instruction Word (VLIW) especificamente projetada para sistemas de tempo real considerando sua análise do pior tempo de computação ( Worst-case Execution Time – WCET). Técnicas para obtenção do WCET para máquinas VLIW são consideradas e  quantifica-se a importância de técnicas de hardware como previsor de fluxo estático, predicação, bem como velocidade do processador para instruções complexas como acesso a memória e multiplicação. Arquitetura de memória não faz parte do escopo deste trabalho e para tal utilizamos uma estrutura determinista formada por uma memória cache com mapeamento direto para instruções e uma memória de rascunho (scratchpad) para dados. Nós também consideramos a implementação em VHDL do protótipo para inferir suas características temporais mantendo compatibilidade com o conjunto de instruções (ISA) HP VLIW ST231. Em termos de avaliação, foi utilizado um conjunto representativo de código exemplos da Universidade de Mäalardalen que é amplamente utilizado em avaliações de sistemas de tempo-real.

09/06

Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Caio Merlini Giuliani
Orientador Prof. Eduardo Camponogara, Dr – DAS/UFSC
DataLocal 09/06/2016  13h30Sala PPGEAS II (Piso Inferior)
Banca Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC (Presidente)Prof. Rodrigo Carstelan Carlson, Dr. – DAS/UFSCProf. Juliano de Bem Francisco, Dr. – MTM/UDESCProfa. Katia Campos de Almeida, Dra. – EEL/UFSC
Título Distributed Derivative Free Optimization
Resumo: Métodos de otimização sem derivada resolvem problemas de otimização matemática sem o uso do gradiente da função objetivo. Tais métodos convergem globalmente porém mais lentamente que abordagens tradicionais. Além disso, o desempenho de tais métodos deteriora com o aumento no número de variáveis de decisão do problema. Esta pesquisa destina-se a explorar a estrutura de problemas de otimização com variáveis fracamente acopladas, decompondo o problema em uma rede de subproblemas menores. Esta abordagem, esperamos, tornará métodos sem derivada aptos a resolver problemas em rede, ou “networked systems”, como chamamos. Além das aplicações em problemas de otimização estática, a teoria e os algoritmos serão estendidos para problemas de controle de sistemas dinâmicos distribuídos, incluindo o uso de simulação na malha de controle.

15/06

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Adir Trevisan Junior
Orientador Prof. Nestor Roqueiro, Dr. DAS/UFSC
Data 15/06/2016  14h00Sala de Aula PPGEAS II (Piso Inferior)
Banca Prof. Nestor Roqueiro, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Prof. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Cristian Hernan de Angelo, Dr. – GEA/URNC;Prof. Roberson Assis de Oliveira, Dr. –VOLVO/PR;Prof. Werner Kraus Junior, Dr. – DAS/UFSC (suplente)
Título Gerenciamento de Energia de um Powertrain Elétrico Aplicado a um Veículo Urbano Leve
Resumo: O trabalho apresenta um veículo elétrico, sobre o qual é aplicado um controle de gerenciamento de energia. Para obter o veículo elétrico foi necessária a montagem de um powertrain elétrico composto por: um motor brushless, um inversor de frequência, um conversor CC-CC bidirecional, uma bateria e um supercapacitor. Os elementos do powertrain elétrico constituem uma micro rede onde é aplicado um controle gerencial do fluxo de energia. Este controle é aplicado utilizando um Processador Digital de Sinais, sensores de corrente e tensão e uma rede CAN. A gestão de energia é desenvolvida baseando-se nos sentidos e intensidades das correntes e valores de tensão dos elementos armazenadores de energia. Os comandos de quais referências o sistema deve seguir são enviados via protocolo CAN2.0B. O controle e a estrutura são validados por testes práticos provando sua aplicabilidade.

21/06

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Marco Aurélio Schmitz de Aguiar
OrientadorCoorientador Prof. Eduardo Camponogara, Dr. DAS/UFSCProf. Bjarne Foss, Dr. NTNU/Noruega
Data 21/06/2016  13h30Sala de Aula PPGEAS II (Piso Inferior)
Banca Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Prof. Alexandre Trofino Neto, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Amit Bhaya, Dr. –COPPE/UFRJ;Prof. Hector Bessa Silveira, Dr. –DAS/UFSC;Prof. Marcelo Lopes de Lima, Dr. – CENPES/Petrobras
Título An Augmented Lagrangian Method for Optimal Control of Continuous Time Dae Systems
Abstract: This dissertation presents an algorithm for solving optimal control problems (OCP) of differential algebraic equations (DAE) based on the augmented Lagrangian method. The algorithm relaxes the algebraic equations and solves a sequence of OCPs of ordinary differential equations (ODE). The major benefits of this approach are twofold. First, the state and algebraic variables can be bound constrained, even when the solution methods are indirect.   Second, by reducing the system to an ODE, the representation is more compact and can be handled by computationally efficient methods. Provided mathematical proofs show that the algorithm converges to the objective value of the original OCP and the violation of the relaxed algebraic equation goes to zero. These properties are confirmed with numerical experiments.

 

28/06

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno José Gilmar Nunes de Carvalho Filho
OrientadorCoorientador Prof. Jean-Marie Alexandre Farines, Dr. – DAS/UFSCProf. José Eduardo Ribeiro Cury, Dr.  – DAS/UFSC
DataLocal 28/06/2016  08h30   (terça-feira)Sala PPGEAS II (Piso Inferior)
Prof. Jean-Marie Alexandre Farines, Dr. – DAS/UFSC (orientador)Prof. Luiz Chaimowicz,  Dr. – DCC/UFMGProf. André Bittencourt Leal, Dr. – UDESC/JoinvilleProf. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSCProf. Fábio Luis Baldissera,  Dr. – DAS/UFSCProf. Edson Roberto De Pieri, Dr. – DAS/UFSCProf. Claude Martinez, Dr. – Université de NantesProf. Hector Bessa Silveira, Dr. – DAS/UFSC (suplente)
Título Multi-Robot Exploration with Constrained Communication
Abstract: Over the last two decades, several methods for exploration with Multi-Robot Systems (MRS) have been proposed, most of them based on the allocation of frontiers (exploration targets) and typically applying local optimization policies. However, communication issues have usually been neglected. This thesis investigates multi-robot exploration by considering that robots have limited communication radius. Two methods, one based on a flat network architecture (DSM) and another based on a hierarchical architecture (HSM), were proposed to share map information. While DSM considers a propagation scheme to share information and synchronize the map of robots, HSM organizes robots in a hierarchical architecture where some robots act as leaders (clusterheads) and are responsible for synchronizing themaps of the robots in the network. Formal proof that both methods guarantee the synchronization of the map of all robots in a network is presented. In addition, experiments were conducted by considering systems with different number of robots, network topologies and different map’s sizes.The results show that both methods are able to synchronize the map of the robots when they can lose communication links, but HKM usually presents smaller convergence time, number of exchanged messages and amount of transmitted data. We also propose Hierarchical K-Means (HKME), a method for multi-robot coordination in exploration tasks that handles communication problems, such as link losses. To handle communication among robots, HKME arranges them into clusters and elects leaders for each.Clusters evolve dynamically as robots lose or establish communication with their peers. HKME uses HSM to guarantee that the map of the robots are synchronized and also uses the hierarchical organization of the robots to coordinate them in order to minimize the variance of the time at which they reach all regions of the workspace, while balancing their workload and decreasing the exploration time. Experiments were conducted by considering different types of workspace and communication radius. The results show that HKME behaves like a centralized algorithm when communication is granted, while being able to withstand severe degradation in communication radius.

Julho/2016

 13/07

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Rafael Maestrelli
OrientadorCoorientador Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSCProf. Carlos Emanuel de Souza, Dr.  – LNCC/RJ
DataLocal 13/07/2016  08h30   (quarta-feira)Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC (orientador)Prof. Valter Junior de Souza Leite,  Dr. – CEFET/UFMGProf. Antonio Pedro Aguiar, Dr. – DEEC/FEUPProf. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSCProf. Eugênio de Bona Castelan Neto,  Dr. – DAS/UFSCProf. Edson Roberto De Pieri, Dr. – DAS/UFSC
Título Análise de Estabilidade e Síntese de Controladores para Sistemas de Controle via Rede
Resumo: Nos sistemas de controle via rede a troca de informação entre os elementos de controle (controlador, atuador, planta e sensor) é realizada utilizando uma rede de comunicação com múltiplos propósitos e compartilhada com outros dispositivos. As trocas de informação pela rede induzem uma maior complexidade à análise do sistema de controle devido a limitação na largura de banda da rede, a quantização do sinal, possíveis atrasos de transmissão induzidos pela rede e perda de informação devido a congestionamento. Este trabalho aborda o problema de análise de estabilidade de sistemas de controle lineares via rede sob os efeitos da quantização do sinal e da perda de informação. Primeiramente, para tratar o problema de analise de estabilidade de sistemas sob quantização considera-se que o quantizador é estático, logarítmico e com número de níveis finito, e que está presente nos canais sensor-controle e controle-atuador. As condições de estabilidade são formuladas em termos de desigualdades matriciais lineares o que facilita a extensão do método para analisar a estabilidade de sistema não lineares. Abordando o problema de perda de informação é considerado que a modelagem do comportamento da perda de informação pode ser realizada por um modelo estocástico conhecido por processo de Bernoulli binário. Utilizando a noção de estabilidade no sentido da média quadrática em conjunto com a teoria de Lyapunov obtém-se as condições necessárias para garantir a estabilidade de um sistema de controle não linear sujeito a perda de informação, em termos de desigualdades matriciais lineares, supondo um único canal com apagamento (controle-atuador), ou seja, o controle é tido como sendo parte integrante do elemento sensor, sendo assim, não é necessário enviar tal sinal pela rede. Considerando um sistema linear sujeito a quantização logarítmica finita e estática apresentado-se os resultados iniciais da análise de uma metodologia para o escalonamento da rede de um sistema de controle distribuído. Nessa proposta para o escalonamento da rede por quantização, é proposto modificar a largura de banda da rede utilizada por cada aplicação de maneira que as diferentes quantizações de cada malha de controle possibilitem a liberação de certa largura de banda para outras aplicações na rede que, em um dado momento, necessitem de uma largura de banda extra, sem comprometer a estabilidade da malha de controle. Finalmente, exemplos numéricos ilustram a aplicação das metodologias propostas.

Agosto/2016

10/08

Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Marcelo dos Santos Coutinho
Orientador Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr – DAS/UFSC
DataLocal 10/08/2016  17h00Sala PPGEAS II (Piso Inferior)
Banca Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC (Presidente)Prof. Alexandre Sanfelici Bazanella, Dr. – DELAE/UFRGSProf. Antônio Simões Costa, Dr. – DEEL/UFSC
Título Probabilistic Approach to Evaluate Operating and Control Strategies of Distributed Energy Resources
Abstract: Nowadays, the electricity is the form of energy most used around the world. Power systems are responsible for the generating, transmitting and distributing the electricity to the consumers using traditional power plants (e.g. hydro and thermal) as generating systems.Although traditional plants are effective, some of them have negative impact on the environment and they are still dependent on non-renewable resources such as fossil fuels. Deregulation policies, diversification of energy sources, environmental concerns and recent technological developments of distributed energy resources (DERs) are the main factors responsible for the growing interest in the use of DERs, particularly at the distribution systems with distributed generation (DG) applications leading to the concept of “Smart Grid”’.In this new power system paradigm, the energy processes, devices, information technology and markets are integrated into a coordinated system which allows improving service quality and energy efficiency. The smart grid concept is inherently associated with the production of energy through the use of renewable energy sources, thus, promoting social benefits such as lower energy cost and reduced CO2 emission.A high degree of DG units penetration, as well as their location and capacity with respect to the utility grid, has considerable impact on operation and control of the existing power system. These issues must be assessed for completely utilizing DG for generation enlargement, enhancing reliability and providing ancillary services, such as the active and reactive reserves, load-following, restoration, and voltage control.Power systems have stochastic nature factors involved in their operation, such as equipment failures, consumer demand, and availability of renewable resources (e.g. wind and solar). Therefore, a probabilistic approach taking such factors into account must be considered to properly evaluate the operating and control strategies of such systems.This work proposes a combined discrete-continuous dynamic simulation approach to emulate the distribution system operation in a smart grid environment. The discrete events are created through a Sequential Monte Carlo Simulation (SMCS) based procedure that represents the up/down cycles of network components in the system operation. This method is also used to calculate system performance indices to assess the system reliability. Beyond that, the continuous simulation will take place to verify the feasibility of both grid-connected and islanded operation.It also proposes a model for a microgrid, which can be defined as a low voltage distribution network plus its loads and some DG units (either traditional rotating machine or electronically-interfaced generators) connected to it. The proposed model is devised in such way that it could be possible to design a distributed control for the active and reactive power delivered by the DG units.

22/08

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Lauvir Ramos Neto
Orientador Prof. Eduardo Camponogara, Dr. DAS/UFSC
Data 22/08/2016  13h00Sala de Aula PPGEAS II (Piso Inferior)
Banca Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Prof. Agustinho Plucenio, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Max Hering de Queiroz, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Sérgio Fernando Mayerle, Dr. – EPS/UFSC .
Título Modelos Quadráticos por Partes para Otimização da Produção de Campos de Petróleo e Gás
Resumo: A otimização da produção de poços de petróleo operados por injeção contínua de gás (gas-lift) sob restrições roteamento e pressão é um problema que tem sido bastante abordado na literatura técnica.Devido à presença de funções desconhecidas, as quais não se podem obter em uma forma explícita, dois métodos são comumente usados para aproximar essas relações: modelos não lineares e lineares por partes. Modelos não lineares são resolvidos por abordagens “caixa-preta” ou fazem uso de substituições obtidas por meio de ajustes nas funções que envolvem o problema, o que permite resolver problemas difíceis.Já os modelos lineares por partes são bastante eficientes no sentido de permitirem que se alcance ótimos globais, entretanto, inserem no problema de otimização um número elevado de variáveis quando são utilizadas muitas curvas para a representação do modelo.Nessa dissertação é proposta uma abordagem genérica para a solução do problema a partir de aproximações lineares ou quadráticas côncavas para curvas de produção de poços e funções lineares ou quadráticas convexas para curvas de queda de pressão. O resultado é uma formulação em Programação Convexa Inteira Mista a qual é mais compacta e permite que se alcance o ótimo global. No entanto, utilizando somente aproximações lineares para curvas de produção de poços e queda de pressão, o modelo se torna de Programação Linear Inteira Mista, o qual é mais eficiente quando aplicado a modelos com um menor fatiamento do domínio.Duas formulações foram desenvolvidas e suas eficiências foram analisadas em termos de análise computacional para um campo de petróleo sintético representativo. Além disso, demonstra-se que essas formulações são equivalentes e podem ser utilizadas para a solução do problema de otimização da produção de petróleo.

Setembro/2016

01/09

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Paulo Renato da Costa Mendes
OrientadorCoorientador Prof. Julio Elias Normey-Rico Dr. – DAS/UFSCProf. Carlos Bordons Alba, Dr.  – Universidad de Seville
DataLocal 01/09/2016  14h00   (quinta-feira)Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC (orientador)Prof. Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi,  Dr. – MTM/UFMGProf. Aguinaldo Silveira e Silva, Dr. – DEE/UFSCProf. Jorge Otávio Trierweiler, Dr. – DEQUI/UFRGSProf. Eduardo Camponogara,  Dr. – DAS/UFSCProf. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSCProf. Nestor Roqueiro, Dr. – DAS/UFSC (suplente)
Título Energy Management of Renewable Energy Based Microgrids
Resumo: O objetivo deste trabalho é abordar a gestão de energia dos sistemas de geração e armazenamento de energia. Estes sistemas são atualmente uma realidade em países onde é desejada uma diversificação das fontes de energia e uma maior penetração das fontes renováveis. Em particular, o Brasil possui uma matriz energética diversificada com base em recursos hídricos, biomassa (etanol), gás natural e petróleo. Mas, expectativa para o futuro próximo é um aumento da utilização de fontes de energia renováveis, principalmente solar e eólica. Desta forma, este trabalho ataca um problema econômico atual e importante para o país. Uma rede de energia em grande escala pode ser subdividida em subsistemas chamados Micro-redes, que podem ser vistos como um conjunto de geradores despacháveis e/ou não-despacháveis que utilizam energia fósseis e/ou renováveis, armazenadores de energia e consumidores. Uma micro-rede pode operar em modo ilha, conectada com a rede principal e interligada com outras micro-redes. Sabe-se que a operação ideal de cada unidade não garante o perfeito funcionamento global da micro-rede, o que leva a um comportamento inaceitável. Assim, torna-se necessário a coordenação entre todos os elementos da micro-rede. A mesma filosofia deve ser aplicada no problema de micro-redes interligadas. Do ponto de vista da modelagem, os modelos de sistemas de gestão de energia no nível superior têm características híbridas, devido à necessidade de introduzir variáveis binárias, por exemplo, para modelar a dinâmica de armazenamento ou preços diferentes para operações econômicas como compra/venda de energia. Assim, uma abordagem natural para controlar estes sistemas é a utilização de controle preditivo, o qual já é amplamente utilizado na indústria de processos e pode lidar com problemas de optimização híbridos. Em uma micro-rede operando em modo conectada a rede principal o desafio de controle é maximizar o uso de fontes renováveis, minimizar o uso de combustíveis fósseis e a quantidade de energia comprada da rede de distribuição, amortecer flutuações de energia e atender a demanda. No caso de micro-redes interligadas é desejada uma estratégia de controle que permita a interação entre micro-redes para compartilhar fontes de energia e reduzir o fluxo de energia com a rede de distribuição. Assim, para uma única micro-rede o controle centralizado parece uma boa opção enquanto para micro-redes interligadas, quando o intercâmbio de informação é limitado, o controle distribuído aparece como uma solução interessante. Nesta tese é considerado o problema de controle de micro-redes em diferentes cenários. O objetivo principal é propor soluções baseadas em controle preditivo para atender os requisitos de operação do sistema.

08/09

Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Rogério Antonio Casagrande
OrientadorCoorientador Prof. Ricardo Alexandre Reinaldo de Moraes, Dr. – UFSC/AraranguáProf. Carlos Barros Montez, Dr.  – DAS/UFSC
DataLocal 08/09/2016  10h00Sala PPGEAS II (Piso Inferior)
Banca Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC (Presidente)Prof. Francisco Vasques, Dr. – FEUPProf. Jefferson Luiz Brum Marques, Dr. – PGEEL/UFSCProfa. Heloyse Uliam Kuriki, Dra. – FISIO/UFSC Araranguá
Título Uma Arquitetura de Redes de Sensores Sem Fio Flexível Aplicada à Reabilitação Física de Pacientes
Resumo: Com o crescimento das redes de sensores sem fio aplicadas à saúde, diversos desafios tecnológicos precisam ser superados. Sensores espalhados pela superfície do corpo humano ou implantados possuem requisitos diferentes das tradicionais aplicações de redes de sensores sem fio (WSN). As chamadas redes de área corporal sem fio (WBAN) estão cada vez mais sendo utilizadas no monitoramento e reabilitação de pacientes com alguma deficiência ou limitação de movimentos. Diferentemente da supervisão ou monitoramento das condições de saúde de um paciente, a reabilitação requer uma interação maior com o usuário fornecendo um feedback em tempo real para possível correção de movimentos praticados nos exercícios. Em uma WBAN, diferentes sensores com diferentes fluxos de dados com taxas variáveis, atraso e tolerância a perda de pacotes podem ser utilizados, o que torna os requisitos de qualidade de serviço desafiadores, necessitando assim o desenvolvimento de arquiteturas mais flexíveis para atender a diversidade de aplicações nesta área. Estas características abrem possibilidades de pesquisa sobre novas arquiteturas e protocolos de comunicação que sejam adaptados ao corpo humano. A tecnologia aliada à saúde pode proporcionar significativa redução de custos no atendimento, monitoramento ou acompanhamento, além de maior conforto para o tratamento e recuperação de pacientes. Este trabalho tem o intuito de propor uma arquitetura de rede de sensores sem fio flexível que contemple os requisitos de qualidade de serviço das aplicações para reabilitação de pacientes.

 12/09

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Maiquel de Brito
OrientadorCoorientador Prof. Jomi Fred Hübner, Dr. – DAS/UFSCProf. Olivier Boissier, Dr.  – ENSM/France
DataLocal 12/09/2016  14h00   (quinta-feira)Sala PGEEL II (ao lado do Teixeirão)
Prof. Jomi Fred Hübner, Dr. – DAS/UFSC (orientador)Prof. Antônio Carlos da Rocha Costa,  Dr. – C3/FURGProf. Gustavo Alberto Giménez Lugo, Dr. – DAINF/UTFPRProfa. Jerusa Marchi, Dra. – PPGCC/UFSCProf. José Eduardo Ribeiro Cury,  Dr. – DAS/UFSCProf. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC
Título A Model of Institutional Reality Supporting the Regulation in Artificial Institutions
Resumo: Sistemas multiagentes abertos requerem algum tipo de regulação para conciliar a atuação autônoma dos agentes com os objetivos globais do sistema. Normas são uma forma usual de expressar os requisitos de regulação nesse tipo de sistema e são normalmente especificadas em termos abstratos que podem ser vistos como uma interpretação dos elementos concretos que compõem o sistema. Por exemplo, em uma norma especificando que clientes são obrigados a pagar por suas compras, agentes podem ser considerados clientes e depósitos bancários podem ser considerados pagamentos. Esses conceitos abstratos fazem parte da realidade institucional das sociedades de agentes. Essa realidade não é composta, mas constituída a partir dos elementos existentes no ambiente em que os agentes atuam. Esta tese propõe um modelo de realidade institucional para suportar a regulação em sociedades de agentes, definindo suas representações bem como sua dinâmica, que é consequência da dinâmica do ambiente. A partir desse modelo, define-se uma linguagem para especificar a realidade institucional. Além disso, define-se como as normas, da forma em que são propostas na literatura, baseiam sua regulação nessa realidade institucional. Esses elementos permitem conceber um modelo de instituição artificial, chamado SAI (de Situated Artificial Institution ou Institução Artificial Situada), em que é possível especificar a realidade institucional para suportar a regulação provida por normas que seguem diferentes modelos normativos. A partir desse modelo, propõe-se a arquitetura de uma plataforma para execução dessas instituições em sistemas multiagente. O modelo proposto é avaliado através de exemplos de aplicações e, quando possível, comparado com outras propostas de modelos institucionais.

28/09

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Emmanuel Katende Dinanga
OrientadorCoorientador Prof. Jomi Fred Hübner, Dr. DAS/UFSCProf. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSC
Data 28/09/2016  15h00Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Banca Prof. Jomi Fred Hübner, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Profa. Jerusa Marchi, Dra. – DIE/UFSC;Prof. Ubirajara Franco Morenor, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Werner Kraus Junior, Dr. – DAS/UFSC;
Título Multi Agent Systems Approach for Emergency Response Process Management
Abstract: This dissertation approaches the problem of improving an emergency response process on an urban traffic system. The use of Multi Agent Systems approach, endowed with an explicit cooperation technique is proposed to implement a strategy that controls the traffic signals and route emergency vehicles in order to improve their travel time and minimize the impact of priorities given to these emergency vehicles on the traffic flow. The time needed to perform all the emergency response process, as well as, the average speed, travel time and density are defined as metrics for the assessment. The assessment results show that our proposal is able to reduce the travel time of emergency vehicles as well as to minimize the impact of priorities given to emergency vehicles on the traffic flow.

29/09

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Lucas Zimmermann
OrientadorCoorientador Prof. Werner Kraus Junior, Dr. DAS/UFSCProf. Luiz Alberto Koehler, Dr. – FURB/Blumenau
Data 29/09/2016 (quinta-feira)13h30Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Banca Prof. Werner Kraus Junior, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Prof. Alexandre Hering Coelho, Dr. – ECV/UFSC;Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSC;
Título Controle de Intervalos entre Ônibus: comparação entre Métodos Realimentados e Controle Preditivo
Resumo: Métodos de controle de intervalo para operação de sistemas de ônibus baseados em retenção são analisados para demonstrar que permitir variação nos intervalos entre ônibus consecutivos resulta em possíveis ganhos no tempo de viagem dos usuários, comparado à estrita aderência ao intervalo planejado. Este resultado, obtido empiricamente, indica que a operação ótima não é necessariamente alcançada com intervalos iguais. Tal constatação está relacionada ao fato já conhecido de que não deve haver muitos pontos de controle para correção dos intervalos. Três métodos de controle realimentado são testados, bem como um método de controle preditivo baseado em modelo que busca minimizar o atraso dos usuários na estação e a bordo. O cenário para testes é um corredor BRT modelado em ambiente de microssimulação. Resultados da simulação indicam uma maior regulação dos intervalos e diminuição no tempo de viagem para todos os métodos de controle estudados em comparação ao caso sem controle. O controle preditivo apresenta desempenho superior aos demais quando o carregamento dos ônibus apresenta grandes variações ao longo do itinerário. Observa-se, ainda, que o controle preditivo retem os ônibus e regulariza os intervalos nos trechos de baixo carregamento, atrasando um número menor de usuários, e permite que os intervalos se desregulem onde o carregamento dos ônibus é mais elevado.

30/09

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Marcelo de Lellis Costa de Oliveira
Orientador Prof. Alexandre Trofino Neto, Dr. – DAS/UFSC
DataLocal 30/09/2016  08h30   (sexta-feira)Anfiteatro POLO – Eng. Mecânica
Prof. Alexandre Trofino Neto, Dr. – DAS/UFSC (orientador)Prof. Lorenzo Fagiano,  Dr. – Politecnico di MilanoProf. Roland Schmehl, Dr. – DELFT/University of TechnologyProf. Flávio Silvestre, Dr. – ITAProf. Alexandre Sanfelice Bazanella,  Dr. – UFRGSProf. Daniel Martins, Dr. – EMC/UFSCProf. Edson Roberto De Pieri, Dr. – DAS/UFSC
Título Airbone Wind Energy With Tethered Wings: modelling, analysis and control
Abstract: Airborne Wind Energy (AWE) is an emerging field of technology that investigates wind power devices capable of remaining airborne either through aerostatic or aerodynamic forces. Consequently, the heavy and expensive tower of conventional horizontal-axis wind turbines is no longer needed, allowing the AWE device to operate at higher altitudes, where the wind tends to be steadier and stronger and, therefore, more power is available. Another claimed advantage is the reduction on overall costs, especially regarding transportation and installation, due to the absence of the tower to withstand the torque caused by the rotating turbine, thus also requiring a simpler foundation. Several AWE concepts have been proposed, among which the pumping kite stands out as one of the simplest and cheapest, essentially comprising a ground winch where energy is generated, and a tethered wing that can be either flexible or rigid. This dissertation contributes to the field of AWE by addressing the pumping kite in four different aspects. The goal is to serve both as a manuscript for the lay reader with some background on physics, aerodynamics, dynamic systems, classic control and optimization techniques, as well as by specialists in either of these areas, who intend to carry out deeper investigations. The first contribution is to revisit in detail important models in the literature used to simulate the flight dynamics, to design and to validate control laws. Namely, the 3D two-tether point-mass wing (to which modifications are proposed), the massless wing in dynamic equilibrium, the course angle dynamics and the logarithmic wind shear model are addressed. The second contribution is the design of flight controllers whose references are computed separately from the ground winch control, in a decentralized topology. A two-loop approach is proposed, where the outer loop defines a reference trajectory and generates a reference for the course angle, which is then tracked in the inner loop by manipulating the steering input of the tethered wing. A third contribution is the formulation of an optimization problem to choose the operating parameters of the traction and retraction phases that yield the maximum cycle power. One of the main findings is that, by reeling out at a lower speed than the value that maximizes the traction power, the duty cycle increases and, thereby, also the cycle power. The last major contribution is to reinterpret Loyd’s lift (the pumping kite traction phase) and drag modes as particular cases of the actuator disc considered in the derivation of the Betz limit for power extraction from the wind. The expression for the lift mode power coefficient is formulated using blade element momentum theory.

04/11

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Daniel Cavalcanti Jeronymo
Orientador Prof. Antonio Augusto Rodrigues Coelho, Dr. – DAS/UFSC
DataLocal 04/11/2016  15h00   (sexta-feira)Sala PPGEAS I (piso superior)
Prof. Antonio Augusto Rodrigues Coelho, Dr. – DAS/UFSC (orientador)Prof. Takashi Yoneyama,  Dr. – ITAProf. Leandro dos Santos Coelho, Dr. – PUCPRProf. Nestor Roqueiro, Dr. – DAS/UFSCProf. Hector Bessa Silveira,  Dr. – DAS/UFSCProf. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC 
Título Controle Preditivo por Matriz Dinâmica com Estratégia Fuzzy para Sistemas Hammerstein
Resumo: Neste trabalho é apresentada uma proposta de sistema de inferência fuzzy interpolativo do tipo Takagi-Sugeno aplicado ao controlador por matriz dinâmica para o controle de sistemas não-lineares de modelo Hammerstein. Embora a literatura de controladores preditivos baseados em modelo seja vasta há uma necessidade quanto a aplicações MIMO (Multiple Input Multiple Output) para modelos Hammerstein. Parte do problema está na dificuldade em modelar a não-linearidade e utilizar este modelo na estrutura de controle preditivo baseado em modelo. Uma possibilidade é o uso de otimização numérica para resolver o conjunto de equações do controlador preditivo porém esta é uma alternativa computacionalmente custosa e em algumas situações inexequível, já que pode não atender requisitos de aplicação prática. Por outro lado é possível utilizar no controlador um compensador de saída cujo objetivo é cancelar a não-linearidade estática do modelo Hammerstein através da sua função inversa, resultando em um projeto pseudo-linear. A vantagem desta abordagem é que o sistema resultante se comporta como um sistema linear e assim é possível aplicar técnicas clássicas de estabilidade, robustez e análise frequencial. O objetivo principal desta tese é a aplicação do controlador por matriz dinâmica em sistemas MIMO com modelo Hammerstein. A não-linearidade do modelo é compensada usando um método conhecido como busca iterativa, onde é escolhida a melhor solução da função inversa, no caso de múltiplas soluções. Para modelar a não-linearidade estática do modelo Hammerstein foi desenvolvido um interpolador fuzzy Takagi-Sugeno, chamado Interpolador Hipercúbico Lógico Fuzzy (FLHI – Fuzzy Logic Hypercube Interpolator). Neste interpolador as funções de pertinência agem como funções de base. Conjunção lógica de funções de pertinência de base no espaço de um hipercubo unitário permite interpolação multivariável de N dimensões. A escolha de funções de pertinência determina características interpoladoras, permitindo que FLHI se comporte como um interpolador vizinho mais próximo, linear, spline, Lanczos ou cúbico, para citar alguns. O interpolador proposto é aplicado como solução ao problema de modelagem de não-linearidades estáticas, já que é capaz de modelar tanto uma função quanto sua função inversa. Três casos de estudo da literatura são apresentados, um sistema SISO (Single Input Single Output), um sistema MISO (Multiple Input Single Output) e um sistema MIMO. Bons resultados são alcançados ao que se diz respeito a métricas de desempenho tais como rastreamento de referência, variação de controle e robustez. Os resultados obtidos indicam a aplicabilidade do método proposto como compensador de saída em controle preditivo, devido a sua capacidade em modelar não-linearidades estáticas de sistemas Hammerstein e suas funções inversas.

09/11

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Edwin Calla Durandal
Orientador Prof. Antonio Augusto Rodrigues Coelho, Dr. DAS/UFSC
Data 09/11/2016 (quarta-feira)08h00Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Banca Prof. Antonio Augusto Rodrigues Coelho, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Prof. Francisco José Gomes, Dr. – FEE/UFJF;Prof. Henrique Simas, Dr. – LRRG/UFSC;Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSC;
Título Avaliação de Desempenho e Sintonia de Controladores Livre de Modelo: Projetos e Simulações
Resumo: O controle adaptativo livre de modelo também conhecido como Model Free Adaptive Control (MFAC) é baseado no pseudo-partial-derivative (PPD) calculado a partir dos sinais de entrada e de saída do sistema a ser controlado, e também utiliza um fator energético (λ) fixo que penaliza o controle para fornecer um bom comportamento do processo de malha fechada para seguimento de referência e rejeição de perturbação de carga. Esta pesquisa apresenta novos algoritmos de adaptação para ajustar não só o PPD, mas também a ponderação λ, com base no Gradiente Clássico (CG), na Função Sigmoide (SF) e no Método de Newton (NM). Por outro lado, visando controlar uma maior variedade de processos lineares e não lineares são utilizados diferentes funcionais para o desenvolvimento de controladores livre de modelo MFAC na forma discreta. Considerando complexidades de malha como saturação do controle e perturbação periódica presentes na indústria, são desenvolvidos técnicas para tratar estes cenários no MFAC. Com estas propostas, projetos alternativos de controle são obtidos e, mediante a sintonização adequada dos parâmetros de projeto, é garantido a estabilidade e o desempenho desejado do sistema de malha fechada. Simulações numéricas em processos monovariáveis lineares e não lineares demonstram a eficiência e superioridade das propostas dos controladores adaptativos quando se utiliza um mecanismo de estimação recursivo para calibrar esses parâmetros sobre o MFAC padrão. Índices de desempenho são usados para validar o comportamento dos algoritmos de controle propostos.

11/11

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Ali Sayyed
Orientador Prof. Leandro Buss Becker, Dr. – DAS/UFSC
DataLocal 11/11/2016  08h00   (sexta-feira)Sala PPGEAS I (piso superior)
Prof. Leandro Buss Becker, Dr. – DAS/UFSC (orientador)Prof. Carlos Eduardo Pereira,  Dr. – UFRGSProf. Flávio Morais de Assis Silva, Dr. – UFBA

Prof. Francisco Vasquez, Dr. – FEUP/Pt

Prof. Marcelo Maia Sobral,  Dr. – IFSC

Prof. Joni da Silva Fraga, Dr. – DAS/UFSC

Prof. Jean-Marie Alexandre Farines, Dr. – DAS/UFSC (suplente)

 

Título Explointing and Optimizing Mobility in Wireless Sensor Networks
Abstract: One of the promising techniques for improving the performance of a wireless sensor network (WSN), in terms of connectivity, network lifetime, and data latency, is to introduce and exploit mobility in some of the network components. Mobility in WSN can be either uncontrollable or controllable and needs to be optimized in both cases. In the case of uncontrolled mobility, sensor nodes can learn the mobility patterns of mobile nodes to improve network performance. On the other hand, if the mobility is controllable in terms of trajectory and speed, it can be best tuned to enhance the performance of the network to the desired level. This thesis considers the problem of exploiting and optimizing mobility in wireless sensor networks in order to increase the performance and efficiency of the network.First, a location estimation scheme is discussed for static nodes within a given sensor area using a controlled mobile node. Position information of static nodes is very important in WSN. It helps in effective coverage, routing, data collection, target tracking, and event detection. The scheme discusses a localization technique for efficient position estimation of the sensor nodes using a mobile node and simple geometric techniques. The scheme does not require extra hardware or data communication and does not make the ordinary sensor nodes to spend energy on any interaction with neighboring nodes. The position estimation is accurate and efficient enough to tolerate obstacles and only requires broadcasting of beacon messages by the mobile node. Obtained simulation results show that the localization accuracy can be well adjusted by properly selecting the speed, beacon interval, and scan pattern of the mobile node.Second, an optimization technique for controlled mobility of a mobile data collector is presented in order to develop a smart data collection scheme in WSN. In this case, first, the factors affecting the data collection process using an MDC is highlighted. Then, an adaptive algorithm and control parameters that the MDC uses for autonomously controlling its motion is presented. These parameters allow the speed of the MDC to be adjusted at run time in order to adaptively improve the data collection process. Built-in intelligence helps our system adapting to the changing requirements of data collection. Our scheme shows significant advantages for sparsely deployed, large scale sensor networks and heterogeneous networks (where sensors have variable sampling rates). The simulation results show a significant increase in data collection rate and reduction in the overall traverse time and number of laps that the MDC spends for data gathering.

Finally, a mobility aware adaptive medium access control (MAC) is proposed for WSNs which automatically adjusts according to the mobility pattern of the MDC, focusing on reducing energy consumption and improving data collection, while supporting mobility and collision avoidance. This protocol is targeted to data collection applications (e.g. monitoring and surveillance), in which sensor nodes have to periodically report to a sink node. The core concept is based on adaptive time division multiple access, where the sleep-wake duration is defined according to the MDC mobility pattern. The proposed scheme is described for random, predictable, and controlled arrival of MDC in cluster-based WSNs. A detailed simulation analysis is carried out to evaluate its performance in more general scenarios and under different operating conditions. The obtained results show that our scheme largely outperforms the commonly used 802.15.4 beacon-enabled and other fixed duty-cycling schemes in terms of energy efficiency, MDC traverse time, and data collection rates.

22/11

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Leandro Yoshio Morita
Orientador Prof. Hector Bessa Silveira, Dr. DAS/UFSC
Data 22/11/2016 (terça-feira)13h30Sala PPGEAS II (Piso Inferior)
Banca Prof. Hector Bessa Silveira, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Prof. Henrique Simas, Dr. – EMC/UFSC;Prof. Alexandre Trofino Neto, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSC;Prof. Agustinho Plucenio, Dr. – DAS/UFSC
Título Controladores de Rastreamento de Ângulo de Esterço e Velocidade Longitudinal de um Veículo Inclinável de Três Rodas
Resumo:Este trabalho trata o problema de controle de rastreamento do ângulo de esterço e velocidade longitudinal desejados pelo condutor de um veículo inclinável de 3 rodas, enquanto mantém o ângulo de inclinação dentro de uma margem de segurança pré-estabelecida de modo a alcançar uma condução segura e fácil em malha-fechada. A idéia principal é projetar controladores que forcem o ângulo de inclinação e velocidade longitudinal do veículo a rastrearem trajetórias adequadas de referências, onde a trajetória de referência para o ângulo de inclinação evolui dentro de uma margem de segurança pré-estabelecida. A prática comum utilizada na literatura é determinar a estrutura do controlador com base em modelos aproximados de ordem reduzida do veículo. No presente trabalho, serão projetados controladores lineares e não-lineares para tal problema de rastreamento diretamente em um modelo de um protótipo de um veículo inclinável de 3 rodas com 9-GL (graus de liberdade). Seis diferentes metodologias são usadas: controladores PID, Regulador Quadrático Linear (LQR), realimentação linearizante, controle por modos deslizantes de Slotine, Controle Vetorial Unitário (UVC) de Utkin, e uma versão proposta recentemente do UVC. Os desempenhos destes controladores serão comparados sob condições nominais, bem como sob perturbações externas dos ventos laterais e incertezas paramétricas de massa e altura do centro de gravidade do veículo.

28/11

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Arthur Theodoro Marinho
OrientadorCoorientador Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSCProf. Werner Kraus Junior, Dr. – DAS/UFSC
Data 28/11/2016 (segunda-feira)14h00Sala PPGEAS II (Piso Inferior)
Banca Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Lauro Cesar Nicolazzi, Dr. – EMC/UFSC;

Título Calibração de Modelos de Consumo de Combustível para Microssimulação de Tráfego com Dados Coletados Via OBD
Resumo:Com a preocupação da sustentabilidade, avaliar em simulação o desempenho de sistemas de tráfego apenas em termos de fluidez não atende mais as expectativas de gestores e da sociedade. Há também a necessidade de medidas confiáveis de aspectos ambientais, como o consumo de combustíveis e a emissão de poluentes. Assim, é importante que simuladores incorporem modelos de consumo de combustível e de emissões que reflitam condições realísticas do tráfego. Neste trabalho, dois modelos de consumo de combustível foram calibrados e validados. O primeiro modelo é implementado no simulador de tráfego AIMSUN. O segundo é um modelo baseado em potência, implementado em um simulador de tráfego específico. Os dados de vários sensores de diferentes tipos de veículos foram coletados via diagnóstico de bordo (on-board diagnostics – OBD). A partir desses dados, tem-se as informações operacionais dos veículos para a calibração dos modelos – velocidade e consumo de combustível instantâneos. A calibração dos modelos foi realizada por duas técnicas: regressão linear e por meio de fórmulas e orientações do manual do simulador. Para validar a calibração dos modelos, o consumo de combustível medido e estimados foram comparados utilizando o conceito de ciclos de condução em áreas urbanas. Os resultados sugerem que a calibração dos modelos de consumo de combustível para simulação de tráfego com dados obtidos via OBD é satisfatória independente da técnica utilizada.

02/12

Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Vinícius dos Santos Livramento
OrientadorCoorientador Prof. Luiz Cláudio Villar dos Santos, Dr. – INE/UFSCProf. José Luiz Almada Güntzel, Dr. – INE/UFSC
DataLocal 02/12/2016  13h30   (sexta-feira)Laboratório de Ensino à Distância (LED)
Prof. Luiz Cláudio Villar dos Santos, Dr. – INE/UFSC (orientador)Prof. Fernando Gehm Moraes,  Dr. – PUC/RSProf. Sérgio Bampi, Dr. – UFRGSProf. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSCProf. Gustavo Reis Wilke,  Dr. – SynopsysProf. Márcio Bastos Castro, Dr. – INE/UFSC
Título Timing Optimization during the Phisical Synthesis of Cell-Based VLSI Circuits
Abstract: The evolution of CMOS technology made possible integrated circuits with billions of transistors assembled into a single silicon chip, giving rise to the jargon Very-Large-Scale Integration (VLSI). One of the factors affecting the performance of a VLSI circuit is the required clock frequency. The specification of a target frequency induces timing constraints, which should be properly handled by synthesis tools. During the physical synthesis of VLSI circuits, several optimization techniques are used to iteratively reduce the number of timing violations until the target clock frequency is met. The dramatic increase of interconnect delay under technology scaling represents one of the major challenges for the timing closure of modern VLSI circuits. In this scenario, effective interconnect synthesis techniques play a major role. That is why this thesis targets two timing optimization problems for effective interconnect synthesis: Incremental Timing-Driven Placement (ITDP) and Incremental Timing-Driven Layer Assignment (ITLA). For solving the ITDP problem, this thesis proposes a new Lagrangian Relaxation formulation that minimizes timing violations for both setup and hold timing constraints. We also propose a net-based technique that uses Lagrange multipliers as net-weights, which are dynamically updated using an accurate timing analyzer. The net-based technique makes use of a novel discrete search to relocate cells by employing the Euclidean distance to define a proper neighborhood. For solving the ITLA problem, this thesis proposes a network flow approach that handles simultaneously critical and non-critical segments and exploits Karush-Kuhn-Tucker conditions to extract timing information for each net segment individually, thereby enabling the use of an external timing engine. The experimental validation using benchmark suites derived from industrial circuits demonstrates the effectiveness of the proposed techniques when compared with state-of-the-art Works.

09/12

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Bryant Bruce Picon Yang
Orientador Prof. Agustinho Plucenio, Dr. DAS/UFSC
Data 09/12/2016 (sexta-feira)14h00Sala PPGEAS I (Piso Superior)
Banca Prof. Agustinho Plucenio, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Francisco Javier Triveno Vargas, Dr. – EMBRAER;

Prof. Hector Bessa Silveira, Dr. – DAS/UFSC;

Título Contribuições aos Algoritmos PNMPC e DMC com Passo de Estabilidade
Resumo:Neste trabalho são abordados estudos de controle preditivo linear e não linear. Grande parte dos processos existentes nas indústrias de petróleo e gás utilizam controladores preditivos. A crescente utilização dessas estratégias pode ser atribuída ao fato de elas facilitarem a declaração de problemas de controle relativamente complexos, como os casos de controle de processos multivariáveis, processos integradores, processos instáveis, processos não lineares e processos com atraso de transporte. A abordagem destes estudos é muito interessante para aplicações industriais em geral, onde a maioria dos processos dinâmicos exibem relações não lineares entre variáveis controladas e manipuladas.Dependendo da aplicação, o algoritmo MPC é muitas vezes escolhido entre um tipo linear ou não linear. Entre as famílias dos MPC lineares e não lineares escolhidos neste trabalho se tem o algoritmo DMC de forma recursiva, e o MPC Pratico para sistemas não lineares PNMPC, que tem apresentando bons resultados tanto no entorno acadêmico quanto no entorno industrial.

O presente trabalho encontra-se dividido em duas partes. Na primeira parte são apresentados diversos métodos de implementação para o algoritmo PNMPC, com o objetivo principal de medir o tempo de execução dos algoritmos implementados para um estudo de caso. Esta análise mostra que o algoritmo PNMPC pode ser adequadamente aplicado para tratar as não-linearidades em diferentes níveis. O desempenho e o custo computacional de seis implementações diferentes para este controlador são exibidos. Os ensaios de simulação da estratégia de controle em malha-fechada com cada um dos controladores são comparados e analisados pelo sistema de verificação da resposta do sistema, o tempo de execução do algoritmo e pelo índice de desempenho obtido pelos mesmos, sob perturbações externas e incertezas paramétricas. Na segunda parte se apresenta uma abordagem que é orientada ao controle de plantas monovariáveis e multivariáveis, com múltiplas incertezas no modelo incluindo: o ganho, a constante de tempo e o atraso de transporte, que representam todos os casos possíveis presentes na indústria de processos. Neste caso, é implementado o algoritmo MPC com passo de estabilidade, no qual a ação de controle é calculada em duas etapas, garantindo a estabilidade da planta devido à robustez do controlador, provocando uma melhoria na rejeição das perturbações não modeladas. Os ensaios de simulação são comparados com o controlador DMC recursivo aplicando a filtragem no erro de predição.

14/12

Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Carolina Maia Vettorazzo
Orientador

Coorientador

Prof. Agustinho Plucenio, Dr. – DAS/UFSC

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

Data 14/12/2016 (quarta-feira)14h00

Sala PPGEAS I (Piso Superior)

Banca Prof. Agustinho Plucenio, Dr. – Orientador  – DAS/UFSC;

Prof. Daniel Martins Lima, Dr. – UFSC/Blumenau;

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

Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Hector Bessa Silveira, Dr. – DAS/UFSC (suplente)

Título Model Predictive Control of Gas Compression Stations in Off-Shore Production Platforms
Abstract:An offshore oil production unit normally produces crude oil and natural gas. The gas is treated for removal of moisture and its pressure and temperature is conditioned to its target application. In the pre-salt area, the produced gas presents a high CO2 content which requires additional processing to its separation and treatment for reinjection projects. Part of the gas is directed to the gas export line for sales. Often it is used by wells operating with gas lift. Natural gas is also used in turbines to generate electricity. A gas compression system is an important part of an offshore oil production unit. The most important type of equipment used in a gas compression system is the centrifugal compressor. A compressor failure may cause a complete production unit shut down.

Centrifugal compressors have a limited operational range and are very sensitive to changes in the gas flow rate or its properties. Compressor surge is an unstable operational condition characterized by reverse flow inside the compressor and it can happen when the gas flow rate is too low. A centrifugal compressor operating in surge mode will not compress the gas as required and will cause permanent damage to the machine. The normal procedure used when surge is detected is to stop the compressor. Usually centrifugal compressors are installed with a regulatory control that includes the avoidance of surge. But abrupt changes in gas flow-rate and gas composition are known to cause centrifugal compressor to stop operation too often.

This dissertation proposes a MPC controller that reduces the energy consumption of the compression system and improves its protection against surge. This work also presents the modeling of a real compression station composed of two three-stage compressors.  Based on the analysis of the system’s behavior and the dynamic relation between inputs and outputs, different MPC formulation are proposed and tested. To tune the MPC controller the satisficing tuning technique was applied, improving the controller’s performance.

 

XX/XX/XX