Defesa de Dissertação de Mestrado – Fábio Henriques Mantelli – 16/4/2020

14/04/2020 11:24
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Fábio Henriques Mantelli
Orientador Prof. Alexandre Trofino Neto, Dr. – PPGEAS/UFSC
Data 16/4/2020 (quinta-feira) – 14 h

Videoconferência
Banca Prof. Alexandre Trofino Neto, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Felipe Mendonça Pimenta, Dr. – CGOCN/CFM;

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

Prof. Marcelo de Lellis Costa de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC.
Título Multirotor UAV as a Platform for Acoustic Tomography of The Atmosphere
Abstract: In the process of wind resource assessment, detailed information about the wind and temperature profile of the site being assessed is desirable. This is specially true for airborne wind energy (AWE) systems, for which this information is relevant on determining the take-off and landing procedures and finding an optimal operating height of the systems. Current autonomous devices commercially available are expensive and can’t be employed in remote areas or can’t reach the desired height range for AWE applications. The present dissertation proposes a portable, reusabe, low-cost automated solution to measure the wind and temperature profile for AWE assessment applications. The solution consists on the usage of an Unmanned Aerial System (UAS) as an instrumentation platform of an Acoustic Atmosphere Tomography (AAT) device. A hardware and software architecture for the multirotor UAV-based AAT device is described to perform all of the functionalities required for it’s full continuous operation. The proposed AAT software is applied on an atmosphere model in accordance to the stipulated hardware setup. The results were compared to and presented accuracy performances close to or better than other similar UAV-based wind profilers. The dissertation results has shown that the proposed device has the potential to be accurate enough to be used as a weather observation instrument. 
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Defesa de Dissertação de Mestrado – José Silvan Batista Mota Junior – 2/4/2020

14/04/2020 11:22
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno José Silvan Batista Mota Junior
Orientador Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Daniel Martins Lima, Dr. – UFSC/Blumenau

Eng. Rafael Sartori, Msc. PPGEAS/UFSC
Data 2/4/2020 (quinta-feira) – 9h30

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

Prof. Leonardo Dorigo Ribeiro, Dr. – CENPES/PETROBRAS;

Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC.
Título Controle e Otimização em Tempo Real em um Sistema de Separação Trifásica de Unidade de Produção OffShore
Resumo: A exploração de petróleo em plataformas offshore representa a maior parte de produção de petróleo no Brasil. As misturas extraídas dos risers são compostas por água, óleo, gás e impurezas, tornando, assim, necessário o processamento primário de petróleo. No processamento primário, o separador e hidrociclone, além de promoverem, o amortecimento de carga turbulenta recebida na plataforma, também desassociam as fases da mistura, separado as fases de água, óleo e gás. A estratégia de controle destes equipamentos aliada a uma camada de otimização, fornece uma boa separação das fases e amortecimento das golfadas recebidas na alimentação do processo. Através do modelo fenomenológico não-linear do separador trifásico e dos hidrociclones, este trabalho apresenta um sistema de controle cascada no sistema, que utiliza um PI por zonas na camada regulatória e um otimizador em tempo real para eficiência de separação, buscando obter a separação das fases e amortecer as oscilações de carga da alimentação turbulenta recebida pelo equipamento. Resultados de simulação com base num modelo real dum separador industrial são usados para ilustrar as vantagens da técnica proposta.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – João Bernardo Aranha Ribeiro – 20/3/2020

14/04/2020 11:20
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno João Bernardo Aranha Ribeiro
Orientador Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Daniel Martins Lima, Dr. – UFSC/Blumenau

Eng. Rodrigo da Silva Guesser, Msc. PPGEAS/UFSC
Data 20/3/2020 (sexta-feira) – 13h30

Sala PPGEAS II (piso inferior)
Banca Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Mario Cesar M. Massa de Campos, Dr. – CENPES/PETROBRAS;

Prof. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Gustavo Artur de Andrade, Dr. – DAS/UFSC.
Título Algoritmos de MPC Robusto para Modelos Industriais de Entrada e Saída
Resumo: Os algoritmos de controle preditivo têm uma grande aceitação na indústria de processos
devido à capacidade de lidar com sistemas multivariados e com restrições. Esses são projetados baseando-se no modelo da planta que geralmente está sujeito a incertezas. Nesse contexto, é definido como controle preditivo robusto (RMPC) aquele que garante a estabilidade da malha fechada da planta mesmo na presença dessas incertezas. Existem diversas formulações RMPC, no entanto, estas são baseadas em modelos de espaço de estados onde a estabilidade é garantida sob a suposição de que os estados podem ser medidos, o que não acontece na prática. Assim, o objetivo deste trabalho é adaptar diferentes métodos RMPC utilizando apenas dados mensuráveis de entrada e saída. Os métodos escolhidos foram o RMPC baseado em tubos e o RMPC com Custo-Contrativo, pois estes tem um fardo computacional menor. Primeiramente, a estratégia Controle Preditivo Generalizado (GPC) é adaptada para incluir restrições de custo contrativo de forma a garantir estabilidade robusta em aplicações práticas onde não se tem acesso aos estados. Em seguida, um RMPC baseado em tubos é adaptado utilizando um modelo não mínimo de forma a atingir o mesmo objetivo. Por fim, um sistema multivariável não linear é usado como um estudo de caso para ilustrar a aplicação dos controladores propostos.

 

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Defesa de Dissertação de Mestrado – Eduardo Luiz Santos da Silva – 13/12/2019

06/12/2019 14:38
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Eduardo Luiz Santos da Silva
Orientador Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. André Kirsten, Dr. – EEL/UFSC
Data 13/12/2019 (sexta-feira) – 9h00

Sala PPGEAS I (piso superior)
Banca Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

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

Prof. Marcelo Lobo Heldwein, Dr. – EEL/UFSC;

Prof. Nestor Roqueiro, Dr. – DAS/UFSC.
Título Modelagem e Controle do Conversor Dual Active Bridge (DAB)
Resumo: Esta dissertação trata do desenvolvimento de um novo modelo no domínio do tempo discreto para um conversor de eletrônica de potência, CC-CC Dual Active Bridge (DAB), utilizando uma aproximação de Taylor de segunda ordem no lugar da clássica aproximação bilinear encontrada na literatura. Esta aproximação permite melhorar a precisão do modelo discreto em um alcance maior de operação do conversor. Este modelo é uma das principais contribuições deste trabalho. Outra contribuição importante está relacionada com o projeto de um controlador não linear por realimentação linearizante a partir do modelo discreto com aproximação por serie de Taylor de segunda ordem, que apresenta melhores índices de desempenho quando comparado com controladores lineares. A implementação em um microcontrolador TMS320F28379D da Texas Instruments do controlador proposto e de controladores lineares, aos efeitos de realizar estudos comparativos utilizando modernas técnicas de simulação em tempo real (Hardware in the Loop), permite concluir sobre o desempenho do controlador proposto baseado em indicadores de desempenho ISE, IAE, ITSE e ITAE.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – José Diogo Forte de Oliveira Luna – 9/12/2019

06/12/2019 14:37
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno José Diogo Forte de Oliveira Luna
Orientador Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Paulo Renato da Costa Mendes, Dr. – PPGEAS/UFSC
Data 9/12/2019 (segunda-feira) – 8h00

Sala PPGEAS II (piso inferior)
Banca Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Marcelo Lobo Heldwein, Dr. – EEL/UFSC;

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

Prof. Marcelo de Lellis Costa de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC.
Título Contributions to MPC-Based Microgrid Central Controllers
Abstract: This work presents a set of contributions to microgrid central controllers (MGCCs) based on model predictive control (MPC), mainly focusing on providing them with voltage unbalance compensation and demand management (DM) capabilities. In a hybrid microgrid context, the presence of converters interfacing AC and DC buses can be used to tackle voltage unbalances, as long as the converters can control the negative sequence voltage of the bus they are connected to. However, unless each bus has a converter connected to it, it is necessary to establish a way to share the voltage unbalance compensation effort between the multiple converters in the microgrid. To address the challenge, two approaches are presented on this work, the first one being a novel convex formulation based on the negative sequence equivalent circuit of the grid, while the second one integrates the voltage unbalance compensation within a convex approximation of the optimal power flow problem. Concerning the demand response, in recent years, the usage of quality of experience (QoE) techniques has been getting attention, due to its ability to take into account the annoyance caused by DM actions to the user. While most of the proposals found in the literature, so far, only employ rule-based or fuzzy solutions, the present work integrates QoE metrics within the optimization problem solved by an MPC-based energy management system (EMS) for a smart home. Firstly, a survey was conducted using a digital questionnaire to assess the willingness of the local population to allow the EMS to interfere in their energy consumption pattern. The survey was conducted in Florianópolis and achieved a confidence interval of 95% and an error margin of 4.63%. The responses were used to leverage QoE curves describing the level of annoyance caused by the EMS interfering in several domestic appliances. These curves were used, then, to propose a QoE-aware demand response scheme on an MPC-based EMS. All of the techniques proposed in this work were tested by trustworthy simulations and provided promising results.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – Carolina Rutili de Lima – 4/12/2019

06/12/2019 14:36
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluna Carolina Rutili de Lima
Orientador Prof. Max Hering de Queiroz, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Fábio Baldissera, Dr. – DAS/UFSC
Data 4/12/2019 (quarta-feira) – 9h00

Sala PPGEAS II (piso inferior)
Banca Prof. Max Hering de Queiroz, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Henrique Simas, Dr. – EMC/UFSC ;

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

Prof. Felipe Gomes de Oliveira Cabral, Dr. – DAS/UFSC.
Título Controle Supervisório de um Sistema de Patrulhamento Multirrobôs com Arquitetura Deliberativa/Reativa
Resumo: Em sistemas multirrobôs que interagem com ambientes não-determinísticos, além de cooperar para atingir os objetivos globais eficientemente, cada robô deve ser capaz de reagir com segurança e sem bloqueios a eventos incertos do ambiente e do próprio hardware. Este trabalho aplica a Teoria de Controle Supervisório (TCS) a um sistema multirrobôs para patrulhamento de regiões. Apresenta-se a modelagem da planta e das especificações e a síntese modular de supervisores para um pequeno problema de patrulhamento multirrobôs sujeito a falhas de equipamentos e incertezas da bateria. Propõe-se uma arquitetura híbrida deliberativa/reativa baseada na TCS para implementação distribuída em robôs móveis, em que os requisitos de segurança e não-bloqueio são garantidos pelos supervisores ótimos, enquanto heurísticas exploram a flexibilidade do controle supervisório para tornar o patrulhamento eficiente. Para fins de validação da arquitetura, foi implementado um protótipo em ambiente de simulação, sob o qual foram realizadas vários experimentos comparando quatro diferentes estratégias de controle. Os resultados indicam que a arquitetura deliberativa/reativa seja viável para robôs reais e robusta, permitindo garantir segurança e eficiência no patrulhamento multirrobôs mesmo na ocorrência de eventos inesperados.
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Defesa de Dissertação de Mestrado – Franthiescolly Vieira de Carvalho – 21/11/2019

06/12/2019 14:34
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Franthiescolly Vieira de Carvalho
Orientador Prof. Gustavo Artur de Andrade, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC
Data 21/11/2019 (quinta-feira) – 14h30

Sala PPGEAS I (piso superior)
Banca Prof. Gustavo Artur de Andrade, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

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

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

Eng. José Maria Mascheroni, Me. – Alkimat;

Prof. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC.
Título Modelagem e Projeto de Controle de Temperatura de Impressoras 3D baseadas na Tecnologia de Sinterização Seletiva a Laser
Resumo: A sinterização seletiva à laser (SSL) é uma técnica de prototipagem rápida que utiliza um raio laser de alta potência para fundir materiais em pó. É uma tecnologia ascendente no contexto industrial, muito por conta da possibilidade da criação de peças com geometrias complexas em um único estágio de fabricação, além de evitar o desperdício excessivo de material. Contudo é uma tecnologia complexa que envolve diferentes fenômenos físicos, o que dificulta a otimização e o controle de suas variáveis, e, consequentemente, as propriedades do objeto manufaturado. Neste sentido, esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de controle de temperatura para uma impressora 3D baseada na tecnologia SSL. O sistema de controle deve manter a temperatura do material em pó em um valor próximo à temperatura de sinterização, evitando assim, defeitos e irregularidades causados pelo choque térmico. Para tanto, desenvolvemos um modelo fenomenológico que representa as principais características do processo e projetamos um controlador LQR (linear Quadratic Regulator) a partir do modelo obtido. Os resultados foram validadas experimentalmente em um protótipo e comparados com um controlador PI clássico. Os resultados mostraram que a lei de controle obtida com o controlador PI mantém a temperatura do material em pó mais próximo do valor de referência, se comparado com os resultados obtidos com o controlador LQR.

 

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Defesa de Exame de Qualificação – Claudio Piccolo Fernandes – 10/10/2019

26/09/2019 16:57
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Claudio Piccolo Fernandes
Orientador Prof. Carlos Barros Montez, Dr. – DAS/UFSC
Coorientadora Profa. Michele Wangham, Dra. – UNIVALI
Data

 

 10/10/2019  13h00  (quinta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
Prof. Joni da Silva Fraga, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Alysson Neves Bessani, Dr. – Universidade de Lisboa;

Prof. Miguel Elias Mitre Campista, Dr. – UFRJ.
Título Um Sistema de Gerenciamento de Confiança Distribuido para Redes Sociais
Resumo: As redes veiculares foram projetadas para melhorar a eficiência do tráfego utilizando-se da comunicação entre os veículos. Pelo fato de diversos nós colaborarem sem um ponto central, algumas tarefas tornam-se mais difíceis de serem realizadas de forma eficiente. Portanto, um dos desafios neste tipo de rede é a inserção de novos mecanismos que possam torná-las mais seguras e confiáveis, sem adicionar riscos no comprometimento de seu desempenho. Este trabalho tem como objetivo analisar a confiança dos veículos em aplicações de segurança no trânsito de forma a identificar a presença de nós maliciosos, neutralizar suas ações e contribuir para tomada de decisões. Para alcançar este objetivo, um sistema de gerenciamento de confiança distribuído baseado em reputação, utilizando redes veiculares, blockchain e computação em névoa será desenvolvido. A solução faz uso de uma arquitetura híbrida de redes veiculares para a comunicação e de uma estratégia investigativa, ou seja, a reputação de nó é avaliada consultando outros nós participantes da rede. Até o momento o trabalho envolveu (i) um estudo bibliográfico e análise de trabalhos relacionados, (ii) a definição do modelo para prover confiança  entre veículos em simuladores de redes e de tráfego bidirecionalmente acoplados. Na sequência, o projeto envolverá (i) o desenvolvimento do sistema proposto, (ii) a avaliação da viabilidade, eficácia e eficiência da solução em um estudo de caso, por meio de um projeto de experimento baseado em simulações realizadas em diferentes cenários de densidade de veículos e, (iii) análise dos resultados obtidos. Como resultado espera-se que o sistema de gerenciamento de confiança possa quantificar a reputação dos veículos, de forma eficiente sem comprometer o desempenho para a entrega dos alertas; seja altamente confiável, uma vez que será armazenado em uma blockchain pública com alta integridade e rastreabilidade e, por fim, que possa identificar e minimizar as ações de nós maliciosos na rede veicular.

 

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Defesa de Exame de Qualificação – Julio Cezar Vendrichoski – 3/10/2019

26/09/2019 16:19
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Julio Cezar Vendrichoski
Orientador Prof. Edson Roberto De Pieri, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Ebrahim Same El Youssef, Dr. –UFSC
Data 3/10/2019  10h00  (quinta-feira)

Sala PPGEAS I (piso superior)
Banca Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Henrique Simas, Dr. – EMC/UFSC;

Prof. André Gustavo Scolari Conceição, Dr. – LAR/UFBA.
Título Aerial Robots Interacting with the Environment
Abstract: Nowadays, typical commercial Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are extensively employed in many fields of application, but mostly for passive observation as autonomous moving sensors. However, tasks that are crucial for economic and social progress, such as those related to food production, infrastructure construction and maintenance are not restricted to remote inspection or passive observation, but often require a physical interaction through a specific tool. The use of aerial robots has emerged as a relevant research topic in the search for solutions that may support the accomplishment of tasks requiring physical interaction with a higher level of flexibility than the one provided by fixed-base manipulators, for instance. Aerial robots can fly over the terrain, reaching targets fast and efficiently while exchanging forces with the surrounding environment (to push/pull/slide and manipulate objects). However, due to the different nature of this mobile robot, new challenges need to be addressed. The objectives of this work are in the field of autonomous aerial robots interacting with the surrounding environment, investigating the inherent capabilities and scientific challenges on the design and modeling of aerial robots platforms, environmental interaction analysis, robust control strategies and constrained control methods for such robotic systems. Two aerial robot platforms are presented, each one concerning a specific class of Aerial Physical Interaction (APhI) task. The mathematical model of these vehicles is derived taking into account external forces that show up during the interaction. Then, two control approaches are analyzed, the Terminal Sliding Mode, which provides robustness and adaptive features, and the Explicit Reference Governor, that acts on a pre-stabilized system ensuring constraints fulfillment and set-point tracking.

 

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Defesa de Tese de Doutorado – Stephanie Loi Brião – 30/9/2019

24/09/2019 15:26
Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Stephanie Loi Brião
Orientador Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC
Data

 

 30/9/2019  9h00   (segunda-feira)

Auditório da FEESC
 

 

Banca

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

Prof. José Mário Araújo, Dr. – IFBA;

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

Prof. Edson Roberto de Pieri, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Rodolfo Cesar Costa Flesch, Dr. – DAS/UFSC (suplente).
Título Estabilização de Sistemas Lineares com Cálculo Explícito dos Ganhos de Realimentação via Conjuntos Invariantes Poliédricos
Resumo: A invariância positiva tem sido reconhecida como uma ferramenta teórica poderosa e amplamente explorada para tratar vários problemas de controle onde é necessário lidar com restrições práticas, como limites de amplitude aplicados às variáveis de controle, estado ou saída. Em particular, a determinação de conjuntos invariantes garante propriedades de estabilidade local para sistemas sujeitos a restrições e permite considerar conjuntos convexos poliédricos. Esses conjuntos têm recebido atenção especial em virtude de sua forma ajustar-se melhor às restrições em amplitude. Nesta tese lida-se com a estabilização de sistemas lineares discretos no tempo por Realimentação de Estado (StF, State Feedback) e Realimentação Estática de Saída (SOF, Static Output Feedback) via conjuntos invariantes poliédricos. Inicialmente, um método para estabilização por StF, baseado em restrição de posto, foi desenvolvido para a resolução das condições algébricas de Invariância Positiva, cuja programação torna-se linear nas variáveis de decisão. O problema de estabilização por SOF de sistemas sujeitos a restrições foi abordado via Programação Bilinear. No caso especial de sistemas sujeitos a perturbações persistentes, cujas amplitudes são limitadas, utiliza-se a propriedade de Δ-invariância, a qual garante que toda trajetória de estados que parte de um conjunto Δ-invariante permanecerá neste conjunto e será ultimamente limitada em algum de seus subconjuntos. A obtenção desta propriedade, para um conjunto de restrições de estado a priori conhecido, via relações algébricas que descrevem a Δ-invariância, caracteriza condições lineares em relação às variáveis matriciais envolvidas, incluindo a matriz de ganhos de realimentação. Em geral, o conjunto de restrições de estado (X є ℝ) não pode ser feito Δ-invariante com uma lei de controle linear ou mesmo não linear. Neste contexto, objetiva-se nesta tese a determinação conjunta de uma lei de controle linear SOF, um poliedro Δ-invariante, contido no interior de X, e um poliedro mais interno onde as trajetórias são ultimamente limitadas. Assim, um novo conjunto de condições algébricas é proposto garantindo a propriedade de Δ-invariância e a contratividade de um conjunto interno de X para um conjunto mais interno cujas trajetórias permanecem limitadas no mesmo. A metodologia de projeto de controladores é baseada na resolução destas relações algébricas, via Programação Bilinear e na utilização de uma função objetivo a qual pondera a maximização do poliedro Δ-invariante e a minimização do poliedro com trajetórias ultimamente limitadas. Os exemplos numéricos apresentados mostram que a utilização do solver não linear KNITRO permite encontrar de forma numericamente eficiente soluções adequadas, tanto para SOF quanto para StF.

 

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