Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) defendidos na Engenharia de Controle e Automação na UFSM
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58 trabalhos cadastrados
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Ordenados conforme data de defesa dos mais recentes a mais antigos


  • BUZEE: Plataforma para Acompanhamento dos Horários do Transporte Coletivo

    • Autor: Thales Godinho Kenne

    • Orientador: Rodrigo da Silva Guerra

    • Data de Defesa: 26/02/2018

    • Palavras-chave: Aplicativos Móveis; Mobilidade Urbana; Geofencing

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma startup e seu produto, um aplicativo para acompanhamento de horários de ônibus em função de dados de posição geográfica fornecidas pelos usuários. Por meio deste, visa-se facilitar o planejamento da utilização de transporte coletivo em centros urbanos, mostrando a posição, em tempo real, de cada ônibus em sua linha. O aplicativo utiliza conceitos de geofencing para o controle de movimentação dos usuários. Com o intuito de ser facilmente aplicável, o aplicativo possui baixo custo de expansão, pois não requer instalação de um dispositivo GPS em cada ônibus. O projeto também propõe implementar um sistema de crescimento orgânico baseado em crowdsourcing, no qual os usuários contribuem ativamente com o processo de cadastramento de paradas e linhas, além de participar no refino das informações, indicando erros no sistema, atrasos, acidentes e outras situações comuns no trânsito urbano. Este relatório descreve o processo de desenvolvimento do aplicativo, como os diagramas UML, a programação e o processo de criação da startup, analisando o mercado e os planos de negócios.


  • Desenvolvimento de um Dispositivo para Monitoramento do Consumo de Energia Elétrica através de um Aplicativo

    • Autor: Victor Panitz Magalhães

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 26/02/2018

    • Palavras-chave: Medição de Energia; Conectividade sem Fio; ESP8266; Aplicativos Móveis

    • Resumo
      • Tendo em vista a grande conectividade das pessoas com seus aparelhos móveis, este projeto sugere que a solução mais adequada para conectar o usuário com os dados do consumo de energia de sua residência, seja através de seu próprio dispositivo móvel. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um dispositivo capaz de medir o consumo de energia gerado por uma única fase (inicialmente), informando ao usuário de forma online dados como a tensão na rede, a potência ativa, potência aparente, fator de potência, kWh e o valor em Reais (R$). Além destes dados o aplicativo também disponibilizará um gráfico de forma online da potência ativa na fase medida. Para tal solução é necessário o desenvolvimento do circuito responsável pela alimentação e sensoriamento do sistema, de modo que controlador, ESP8266 07, possa fazer o devido processamento dos dados com as condições ideais. A programação do dispositivo utilizou a linguagem C. O código permite que o dispositivo ofereça para o usuário do mesmo informar sua própria rede Wi-Fi, se tornando assim, totalmente "plug and play", além disto os dados são sempre carregados em um banco de dados online para que o mesmo recupere os últimos valores obtidos em caso de falha ou corte da alimentação no circuito. Para facilitar a compreensão dos dados também foi desenvolvido um aplicativo para a plataforma iOS na sua linguagem nativa Swift 3.0 na IDE Xcode. O custo total do sistema desenvolvido foi de aproximadamente R$200,00.


  • Desenvolvimento de um Protótipo para a Medição e o Monitoramento da Temperatura de uma Pilha de CaC/PEM utilizando Sensor Matricial Infravermelho

    • Autor: Diogo Franchi

    • Orientador: Frank Gonzatti

    • Data de Defesa: 19/02/2018

    • Palavras-chave: Célula a Combustível; Sensor infravermelho; Sistemas de Automação

    • Resumo
      • Com o crescente aumento na demanda de energia elétrica, concomitante às ações que buscam minimizar a poluição do meio ambiente, busca-se apoio nas fontes de energias renováveis e limpas. Uma fonte geradora que mostra-se promissora é a célula de combustível, que unida a outros componentes, podem atuar como armazenadores de energia. Um protótipo com esta configuração foi montado no laboratório do CEESP/UFSM para fins de pesquisa e o emprego de diferentes tecnologias. Este protótipo conta com eletrolisador tipo alcalino, hidretos metálicos e células a combustível do tipo PEM. O funcionamento das CaC constitui-se basicamente de processos físico-químicos, onde a temperatura tem uma forte influência na sua operação, bem como na sua vida útil. Por isso é fundamental realizar o controle e o monitoramento da temperatura. Entretanto, este monitoramento não é trivial, uma vez que a distribuição da temperatura no perfil da pilha não é homogênea, e possuem partes de grafite, que é condutivo, ou seja, o sensor deve ser isolado para que o mesmo não curto-circuite as células. Uma solução adotada no protótipo foi a utilização de sensores termopares, devido às suas pequenas dimensões, permitindo serem inseridos nos canais das células. Porém, este sensor precisa de um condicionador de sinal individual, e se o objetivo for mapear a temperatura de toda a área da pilha, necessita-se de uma rede de termopares, que acaba elevando os custos e bloqueando o fluxo de ar nos canais que possuem os sensores. A proposta deste trabalho é o emprego de sensores infravermelhos para monitorar a temperatura da pilha de CaC do protótipo presente no CEESP. Desse modo, consegue-se obter um maior número de pontos de medições e evita-se o contato físico com a pilha. O sensor matricial infravermelho utilizado necessita de alguns tratamentos via software para calibrá-lo para esta aplicação específica. Os dados de temperatura do sensor, após calibrados, são exibidos na forma de uma imagem térmica em dois locais distintos: no supervisório de controle e monitoramento da planta armazenadora, e em um display junto ao gabinete da pilha de CaC. Com o uso deste sensor, obtém-se não somente a imagem térmica da pilha, que possibilita o estudo do comportamento da temperatura em toda sua extensão, mas também as temperaturas máxima e média, garantindo que a temperatura da pilha não atinja níveis críticos que possam comprometer sua vida útil ou mesmo inutilizá-la. Neste trabalho, são apresentados os componentes eletroeletrônicos utilizados, a comunicação entre eles, os códigos desenvolvidos e o projeto e dimensionamento de uma placa de circuito impresso modular e do suporte que garante a localização correta do sensor infravermelho junto ao gabinete da pilha de CaC. Por fim, são demonstrados os resultados alcançados com o uso deste sensor na pilha de CaC.


  • Projeto e Implementação de um Retificador Controlado a Tiristor para Bancada Didática de Eletrônica de Potência

    • Autor: Ricardo Cesar Pitol

    • Orientador: Rafael Concatto Beltrame

    • Data de Defesa: 20/12/2017

    • Palavras-chave: Ensino em Engenharia; Eletrônica de Potência; Retificador Controlado

    • Resumo
      • Este trabalho consiste em projetar e implementar um retificador controlado a tiristor para uma bancada didática para ensino em Eletrônica de Potência. Foi realizado um estudo de soluções comerciais presentes no mercado, as quais apresentam deficiências em relação aos propósitos do trabalho. Devido a isso, foi desenvolvido um retificador controlado a tiristor e uma placa de circuitos impresso (PCI), com configurações que permitem ao aluno realizar diferentes experimentos e comparar os resultados obtidos. Inicialmente é possível aos alunos reconhecer os componentes do retificador tanto no circuito de controle como de potência, pela inspeção da PCI onde todos itens são descritos e ilustrados. Em seguida, os alunos podem ligar o retificador e analisar os valores de tensão e corrente de saída. É possível modificar o ângulo de disparo do tiristor, variando o valor do potenciômetro presente na placa ou escolhendo pelo código no Arduino. Também foram propostas diferentes configurações de carga, onde os alunos poderão realizar diferentes projetos no retificador, já que é permitido combinar diferentes valores de indutor e resistor, a fim de obter e analisar formas de ondas e valores de tensão e corrente.


  • Desenvolvimento de um Sistema de Controle e Monitoração da Temperatura de Brassagem na Fabricação de Cerveja Artesanal

    • Autor: Milton César Villanova dos Santos Júnior

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 18/12/2017

    • Palavras-chave: Processo de Fabricação de Cerveja; Sistemas de Automação; Comunicação sem Fio; Controle Digital

    • Resumo
      • A cerveja é a bebida alcoólica mais consumida no mundo. Sua produção ocorre de duas formas: cervejarias multinacionais com produção de cervejas em larga escala e cervejarias artesanais que buscam produzir cervejas especiais. O processo de fabricação de cerveja possui diversas etapas desde a sua elaboração até seu engarrafamento. Um destes processos é a brassagem, sua função é viabilizar a atuação enzimática convertendo o amido dos grãos de malte em açúcares menores fermentáveis. Este trabalho tem como objetivo a construção de equipamentos que se comuniquem e sejam capazes de monitorar e controlar a temperatura de brassagem, no processo de fabricação de cerveja artesanal. São três equipamentos desenvolvidos ao longo do projeto, sendo um termômetro, um controlador e uma central de dados. Os equipamentos utilizam o protocolo de comunicação UDP para se comunicar, através de redes Wi-Fi. O termômetro é um cliente, que mede a temperatura de brassagem e envia os dados de para seus servidores. Os servidores, controlador e central de dados, recebem os dados e tratam de diferentes formas, o primeiro realiza uma malha de controle com a temperatura recebida e o segundo salva os dados em um banco de dados e os disponibiliza em uma interface gráfica. A temperatura de brassagem pode chegar perto de 80ºC, sendo necessário que todos componentes suportem essa temperatura e que os instrumentos trabalhem com precisão nesta faixa. Os equipamentos tiveram um bom desempenho nos testes e necessitam de algumas melhorias para que no futuro possam se tornar produtos úteis para cervejeiros artesanais.


  • Desenvolvimento de Comunicação e Supervisão para Processo de Fermentação Aplicado a Produção de Cerveja Artesanal

    • Autor: Gustavo Henrique Buuron

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 18/12/2017

    • Palavras-chave: Produção de Cerveja; Sistemas Supervisórios; Redes Industriais; Controle de Temperatura; Banco de Dados

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta uma solução em automação para o processo de produção artesanal de cerveja, focado na etapa de fermentação. O objetivo é utilizar um controlador de temperatura afirmado no mercado de refrigeração, fazendo um estudo sobre o protocolo de comunicação utilizado pelo mesmo, e integrando com uma aplicação para utilização do usuário. A motivação do trabalho se deve ao crescimento do mercado de produção de cerveja artesanal e na necessidade de um controle adequado da temperatura no processo de fermentação. Serão apresentados conceitos básicos e diretos necessários para o entendimento da metodologia empregada no trabalho. Estes se referem a automação, voltados a redes industriais e sistemas SCADA. A metodologia parte de estudo de referências bibliográficas, desde peculiaridades da produção de cerveja até aspectos técnicos da aplicação, seguida da escolha de materiais que cumpram as necessidades da aplicação, tais como: Controlador Full-Gauge® MT-512Ri plus, módulo conversor TTL-RS485. Por fim, foi criada uma aplicação, para utilização do usuário no controle e supervisão do processo. Durante o presente relatório, são mostrados exemplos de utilização de softwares para comunicação serial, UDP, além de aplicações da programação em C, seguindo uma estrutura que correlaciona métodos de simulação, utilização da aplicação real e resultados. Pode-se enquadrar o protótipo desenvolvido como baixo custo visto que utiliza equipamentos de baixo valor.


  • Sistema para Reaproveitamento de Calor e Automação em Chuveiro Elétrico

    • Autor: Daniel Caye

    • Orientador: Leandro Michels

    • Data de Defesa: 12/12/2017

    • Palavras-chave: Aquecimento Elétrico; Reaproveitamento de Energia; Sistemas de Automação

    • Resumo
      • Neste trabalho desenvolve-se o projeto de um sistema de reaproveitamento de calor em um chuveiro elétrico. Faz-se uso de uma serpentina e um sistema de automação a ser acoplado em chuveiros elétricos convencionais, que faz com que esse aparelho passe a ter um controle de temperatura e mostre estimativas de consumo de energia elétrica e água. Para a validação do projeto desenvolvido é implementado um protótipo, onde os resultados são analisados e o controlador é testado em diversos pontos de operação.


  • Projeto e Implementação de um Inversor de Topologia Meia Ponte utilizando Controle Digital

    • Autor: Felipe Wilke Neu

    • Orientador: Fábio Ecke Bisogno

    • Data de Defesa: 12/12/2017

    • Palavras-chave: Controlador Ressonante; Eletrônica de Potência; Instrumentação Eletrônica; Modelagem Matemática

    • Resumo
      • O presente trabalho relata o projeto e a implementação de um inversor de topologia meia ponte, utilizando técnica de controle digital. O projeto do inversor é descrito em etapas, onde primeiramente o filtro de saída é projetado, e em seguida é feita a modelagem dinâmica do circuito para se realizar o projeto dos compensadores através do software MATLAB. Um sistema de instrumentação é projetado a fim de se realizar a medição das variáveis de interesse do inversor, como também um circuito de acionamento com o intuito de garantir a operação dos dispositivos semicondutores de potência. Realizado o projeto dos componentes, compensadores, sistema de instrumentação e circuito de acionamento, resultados de simulação são obtidos através do software PSIM e análises dos resultados são feitas. Feitas as análises dos resultados obtidos através de simulação, um protótipo do inversor meia ponte foi desenvolvido a fim de se obter resultados experimentais. Por fim, os resultados experimentais são analisados e o desempenho do protótipo é comentando.


  • Projeto de um Retificador Controlado Aplicado a uma Fonte Ininterrupta de Energia de Dupla Conversão Monofásica sem Transformador

    • Autor: Ademar Dutra Ferreira Filho

    • Orientador: Fábio Ecke Bisogno

    • Data de Defesa: 11/12/2017

    • Palavras-chave: Retificação; Controle Digital; UPS

    • Resumo
      • Este trabalho propõe um retificador em meia ponte, controlado digitalmente, como estágio de entrada de uma UPS de dupla conversão, monofásica, sem transformador. O objetivo é que o retificador mantenha regulada e livre de distúrbios a tensão do barramento DC, efetuando, ainda, a correção do fator de potência no modo normal de operação do sistema. O controle digital e a viabilidade econômica são requisitos base do projeto. Após uma breve revisão bibliográfica, são apresentados os cálculos do projeto, as simulações, a construção, implementação e, por fim, os resultados do ensaio de um protótipo, em escala reduzida, construído nas dependências do Grupo de Eletrônica de Potência (GEPOC) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).


  • Desenvolvimento de um Sistema de Gerenciamento Eletrônico para Motores de Combustão Interna

    • Autor: Ricardo Jaeschke Jacobs

    • Orientador: Fábio Ecke Bisogno

    • Data de Defesa: 06/12/2017

    • Palavras-chave: Motor de Combustão Interna; Injeção Eletrônica; Gerenciamento Eletrônico do Motor

    • Resumo
      • O projeto tem por objetivo fazer com que um motor de combustão interna de quatro tempos seja acionado corretamente através de um sistema eletrônico, capaz de fazer a leitura de duas variáveis crucias para o processo, que são a velocidade do motor e a porcentagem da abertura da borboleta. Primeiramente o projeto visa implementar o sistema em uma plataforma de simulação, JimStim/Arduino, que apresenta as características com boa aproximação de um motor. O experimento no ambiente de simulação é validado através das formas de onda obtidos em osciloscópio, que apresentam as características necessárias para confirmar que o sistema, principalmente no que se refere ao algoritmo desenvolvido, é eficaz. Após o teste em ambiente de simulação, o sistema foi implementado no motor de combustão interna visando comparar os resultados experimentais com os de ambiente de simulação.


  • Sistema de Automação Residencial Baseado em Internet das Coisas

    • Autor: Vinícius Cilião Guilherme

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 05/09/2017

    • Palavras-chave: Internet das Coisas; Domótica; Redes sem Fio

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta um estudo sobre Internet of Things (IoT) e o desenvolvimento e implementação de um sistema de automação residencial baseado em Internet das Coisas. O sistema utiliza Wi-Fi como meio de comunicação entre os dispositivos, e deve permitir que usuários possam controlar e supervisionar a residência remotamente com um smartphone pela Internet. A central do sistema foi implementada utilizando a plataforma de desenvolvimento embarcado Raspberry Pi 3, e os dispositivos utilizam o chip ESP8266 que integra interface de comunicação Wi-Fi e um microcontrolador Tensilica L106. Ainda, foi desenvolvido o protocolo de comunicação utilizado entre os dispositivos, visando um protocolo compacto, que possibilite um processo simples de adesão de novos dispositivos. O sistema conta com uma interface de configuração que permite, aliada a características do protocolo de comunicação, a integração do sistema e a identificação e classificação dos dispositivos nos diferentes ambientes da residência. O trabalho apresenta também os testes realizados no sistema com auxilio do software Wireshark para análise da comunicação. O sistema apresentou um baixo custo, com total de R$ 295,79.


  • Projeto de uma Cadeira Elevatória de Baixo Custo para Escadas

    • Autor: Jander Clerici Wegner

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 22/08/2017

    • Palavras-chave: Acessibilidade; Cadeira Elevatória; Bluetooth; Inversor de Frequência; Inclusão Social

    • Resumo
      • A crescente expansão urbana, voltada à verticalização das cidades, demanda igual crescimento na oferta de soluções de acessibilidade para pessoas deficientes e com limitações motoras diversas. Assegurar a existência de equipamentos que adaptem o ambiente ao indivíduo é consolidar o direito de livre deslocamento, provendo inclusão social de modo amplo. No que tange ao cenário brasileiro, o limitador principal para difusão de instalações de equipamentos de acessibilidade é o custo de aquisição. Este trabalho traz o projeto de uma cadeira elevatória de baixo custo para escadas retas de lance único, com capacidade de atingir velocidade de deslocamento superior aos produtos comerciais. Para tal, foram analisadas algumas das soluções comerciais e as normas da ABNT inerentes à acessibilidade. Com base nas normas e nos comparativos com equipamentos comerciais, foi possível definir as partes constituintes principais para o projeto, tais como conjunto movimentador, inversor de frequência, placa controladora e módulo de comunicação bluetooth. O resultado foi a definição de um projeto possível para realizar deslocamento de pessoas com limitações motoras em escadas de edificações. O custo do protótipo inicial é inferior a R$ 2.000,00, o que é aproximadamente 10 vezes menor em relação ao custo de um produto comercial. Portanto, buscou-se neste trabalho, além de consolidar conhecimentos adquiridos na graduação, desenvolver um estudo na área de acessibilidade que possibilite um tratamento mais justo aos portadores de deficiência física e limitações motoras.


  • Projeto e Implementação de um Conversor CC-CC Elevador de Tensão para uma Bancada Didática de Eletrônica de Potência e Controle Digital de Sistemas

    • Autor: Alexandre Dellamora Piussi

    • Orientador: Rafael Concatto Beltrame

    • Data de Defesa: 11/08/2017

    • Palavras-chave: Eletrônica de Potência; Metodologia de Ensino; Conversor Boost; Controle Digital de Sistemas

    • Resumo
      • O presente trabalho tem por finalidade principal, o desenvolvimento de um conversor CC-CC elevador de tensão, também conhecido como conversor boost, o qual irá compor uma bancada didática que auxiliará no ensino da Eletrônica de Potência. Através de uma pesquisa de mercado referente a produtos que já são comercializados, é notável o alto custo necessário para equipar um laboratório de Eletrônica de Potência, por essa razão também há a preocupação com o custo do conversor a ser projetado, objetivando considerável economia em relação aos equipamentos disponíveis no mercado. Além da pesquisa de mercado referente aos kits didáticos, o trabalho também faz uma revisão sobre o funcionamento do conversor boost e uma pesquisa no que diz respeito a diferentes metodologias de ensino às quais foram implementadas no ramo da Eletrônica de Potência e outras áreas de engenharia. Além do conversor CC-CC elevador de tensão em si, a instrumentação de controle e o circuito de gate-driver, ambos necessários para que o conversor opere corretamente, são detalhados nesse trabalho. Com relação ao projeto do conversor, o software MATLAB® é adotado para dimensionamento e escolha dos componentes a ser utilizados na sua placa de circuito impresso, de maneira a permitir que o usuário do conversor possa realizar experimentos diversificados através da mudança de seus principais parâmetros. O trabalho relata os resultados práticos obtidos com a implementação do controle em malha aberta e em malha fechada do conversor boost, através do microcontrolador ATMEGA328p, fazendo uma comparação entre as respostas encontradas e o que era esperado segundo simulações e dimensionamentos. Por fim, é feito um levantamento dos gastos necessários ao projeto do kit (conversor boost, instrumentação de controle e circuito de gate-driver), permitindo uma comparação aos produtos comercializados atualmente.


  • Projeto e Implementação de um Conversor CC-CC Elevador-Rebaixador de Tensão para uma Bancada Didática de Eletrônica de Potência e Controle Digital de Sistemas

    • Autor: Tales Lemes Pedó

    • Orientador: Rafael Concatto Beltrame

    • Data de Defesa: 10/08/2017

    • Palavras-chave: Eletrônica de Potência; Controle Digital de Sistemas; Conversor Buck-Boost; Ensino em Engenharia

    • Resumo
      • O presente trabalho relata o projeto e a confecção de um conversor CC-CC rebaixador-elevador de tensão (também denominado conversor buck-boost), de baixo custo e tamanho reduzido, para uma bancada didática que poderá ser utilizada nas aulas experimentais das disciplinas de Fundamentos de Eletrônica de Potência e Controle de Sistemas da Universidade Federal de Santa Maria. Assim, o objetivo é proporcionar aos alunos um dispositivo que os ajudará, através da prática, a compreender melhor o funcionamento desta topologia de conversor CC-CC, além de conceder aos professores uma nova ferramenta que os auxilie no processo de ensino. Dessa forma, o conversor deve apresentar baixa potência e proporcionar segurança e proteção ao usuário caso o mesmo faça uso incorreto do dispositivo. Ainda, diferentes valores de capacitores, indutores e resistores podem ser selecionados, permitindo a realização de projetos distintos. Para a operação do conversor em malha-fechada é desenvolvida uma placa de circuito impresso (PCI) contendo os circuitos de instrumentação e controle. Outra PCI contendo um circuito de gate-driver para o acionamento da chave semicondutora também é necessária para o funcionamento do sistema. É realizado o projeto de controle digital do conversor, no qual é utilizado um microcontrolador modelo ATmega328P. Por fim, são mostrados os resultados experimentais obtidos.


  • Projeto e Desenvolvimento de um Sistema para Detecção da Fração Volumétrica de Água Contida no Etanol

    • Autor: Diego Disconzi Luceiro

    • Orientador: Mario Eduardo Santos Martins

    • Data de Defesa: 14/07/2017

    • Palavras-chave: Motor a Combustão Interna; Instrumentação; Fração Volumétrica; Arduino

    • Resumo
      • Em busca constante de novas tecnologias para auxiliar e minimizar os impactos econômicos e ambientais, as pesquisas sobre novos combustíveis e seus métodos de utilização para a geração de energia, através da queima destes, vem sendo desenvolvidas em grande escala. Levando em conta a preposição de custos, uma alternativa é a utilização de etanol combustível com elevado percentual de água. Sua produção é menos custosa em função de que não necessita um controle rígido sobre a quantidade de água junto ao etanol. O presente trabalho apresenta um método para a detecção da fração volumétrica de água contida no etanol. Será analisado a viabilidade do método proposto, a descrição de equipamento e métodos envolvidos e os resultados encontrados. A técnica envolvida para a modelagem do método, referente à utilização do efeito de Leidenfrost e o ponto de ebulição de cada mistura, apresentaram bons resultados, com intervalos de tempos bem definidos. A análise desse método é realizada através de um eletroinjetor aquecido. O aquecimento é energizado através de um conversor Buck e o controle deste é desenvolvido através do hardware Arduino. A partir da comparação aos métodos desenvolvidos por outros trabalhos, este apresenta resultados semelhantes ao mesmos e assim tornando viável o presente trabalho ser reproduzido como um produto e ser apresentado à indústria.


    • Trabalho disponibilizado como PDF no repositório da Biblioteca (Manancial) no link:
      https://repositorio.ufsm.br/handle/1/11323

  • Conversor Boost para Rastreamento do Ponto de Máxima Potência de um Gerador Síncrono de Imãs Permanentes Empregado em Geração Eólica

    • Autor: Germano de Souza Krapf

    • Orientador: Rafael Concatto Beltrame

    • Data de Defesa: 14/07/2017

    • Palavras-chave: Conversor Boost; Modulação por Largura de Pulso (PWM); Gerador Eólico; Eletrônica de Potência

    • Resumo
      • Este projeto explora a atual necessidade de geração renovável de energia elétrica através do desenvolvimento de um conversor boost para extração da máxima potência de um gerador eólico de imãs permanentes (PSMG) empregado em geração eólica. Sistemas de geração descentralizados interessam o usuário por proporcionar flexibilidade e economia. No trabalho é considerado um gerador de 5 kW de potência, classificando-o como um sistema de geração de pequeno porte. O conversor utilizado tem como principal característica a elevação da tensão de saída em relação à entrada. Possui uma chave interruptora que pode ser controlada via modulação PWM, a qual é implementada na plataforma de microcontrolador Arduino, responsável pela aquisição e processamento dos dados de geração. São medidas a tensão e corrente do gerador para o cálculo da potência gerada, proporcionando o rastreamento do ponto de máxima geração. Os dados obtidos em laboratório mostram o correto rastreamento da máxima potência com variações devido às técnicas de medidas e utilização de componentes não ideais. Os níveis de corrente, tensão, e respectivos ripple’s obtidos ficaram dentro dos valores projetados.


    • Trabalho disponibilizado como PDF no repositório da Biblioteca (Manancial) no link:
      https://repositorio.ufsm.br/handle/1/12029

  • Kit Didático para o Ensino de Eletrônica de Potência e Controle Digital de Sistemas

    • Autor: Alexandre Baseggio

    • Orientador: Rafael Concatto Beltrame

    • Data de Defesa: 14/07/2017

    • Palavras-chave: Ensino em Engenharia; Eletrônica de Potência; Controle Digital de Sistemas

    • Resumo
      • Este trabalho faz uma breve introdução sobre métodos de ensino em engenharia, demonstrando que aulas em laboratório (experimentais) são eficazes no ensino, pois permitem aos alunos aplicar, compreender e fixar os conhecimentos obtidos nas aulas teóricas. Devido a isso, foi desenvolvido um kit de ensino didático para Eletrônica de Potência e Controle Digital de Sistemas, que é composto por um conversor CC-CC rebaixador de tensão (buck) e por uma placa de circuitos impresso (PCI) de instrumentação e controle, responsável por obter as medidas de corrente e de tensão e processá-las para o funcionamento do sistema em malha fechada, através da implementação de um algoritmo de controle. Ainda, completa o kit um circuito de acionamento da chave semicondutora do conversor (gate-driver). Com o uso deste kit, propuseram-se alguns experimentos para serem aplicados aos estudantes de Eletrônica de Potência e Controle Digital de Sistemas. Esses experimentos consistem em, inicialmente, conhecer o kit, onde cada item do conversor e da PCI de instrumentação e controle são descritos e ilustrados. O segundo experimento consiste em ligar o conversor em malha aberta, com duty-cycle variável de forma analógica. No terceiro experimento, os alunos poderão realizar diferentes projetos do conversor, já que este é preparado para diferentes combinações de resistores, capacitores e indutores. Outro experimento é o de modelagem matemática da planta, e, por fim, o projeto de controle em malha fechada (controle digital).


  • Desenvolvimento de Sistema para Inspeção Visual de Fibra Óptica

    • Autor: Marcelo Manfrin Mafalda

    • Orientador: Daniel Fernando Tello Gamarra

    • Data de Defesa: 10/03/2017

    • Palavras-chave: Processamento de Imagem; Fibra Óptica; Lógica Fuzzy; Redes Neurais; Raspberry Pi

    • Resumo
      • Este trabalho demonstra o desenvolvimento de um sistema para detectar visualmente defeitos em uma fibra óptica. Foram analisadas fibras de diferentes tipos e com diferentes deformações, buscando se aproximar de um caso real de defeito em uma fibra óptica. Alguns padrões contínuos na fibra foram detectados nas imagens capturadas com uma câmera microscópica. Usando técnicas de reconhecimento de imagem, como detecção de bordas, detecção de linhas e descritores de características foram procurados padrões. Para avaliar a fibra foram utilizados uma rede neural e um controlador fuzzy, treinado com os parâmetros que nos interessam da imagem obtidos através do algoritmo, classificando as imagens das fibras em boas e defeituosas. Também foi realizada a implementação do programa em um sistema embarcado raspberry pi 3 como um protótipo inicial do sistema.


  • Modelo de Rede Neural de Múltiplas Escalas de Tempo Aplicado ao Robô Dimitri

    • Autor: Gean Marciel dos Santos Stein

    • Orientador: Rodrigo da Silva Guerra

    • Data de Defesa: 22/02/2017

    • Palavras-chave: Aprendizado de Máquina; Redes Neurais; MTRNN; Robótica

    • Resumo
      • A proposta para a implementação e aplicação do modelo de rede neural recorrente de múltiplas escalas de tempo (MTRNN – Multiple Timescale Recurrent Neural Network) surgiu de experimentos na área de aprendizagem de máquina (Peniak et al. 2011; Nobuta et al. 2011), nos quais um robô humanoide aprende atividades complexas através da interação com humanos. O modelo MTRNN (Yamashita e Tani, 2008) se distingue por possuir dois tipos de unidades principais, os neurônios rápidos e os neurônios lentos. Essa característica da rede a torna capaz de codificar e reproduzir em detalhe fenômenos dinâmicos nos neurônios rápidos e ao mesmo tempo representar estes fenômenos em um grau de abstração mais alto nos neurônios mais lentos, trazendo ideia análoga à intencionalidade das ações observadas em humanos e em outros animais. O objetivo geral do trabalho é a aplicação do modelo MTRNN no robô Dimitri, recentemente desenvolvido no Centro de Tecnologia da UFSM. A rede neural foi implementada em Python, tendo sua implementação iniciada em um trabalho anterior. O treinamento da rede utiliza o algoritmo de aprendizagem Backpropagation Through Time (BPTT) otimizado pelo método de gradiente acelerado de Nesterov. Os dados usados para o treinamento da rede referem-se à posição dos servo-motores ao serem manipulados por um tutor, o qual irá executar movimentos cíclicos. Foram realizados experimentos a fim de testar a rede e suas características. A rede implementada foi capaz de aprender três padrões de movimentos diferentes, mas foi incapaz de operar em malha fechada devido à sensibilidade a distúrbios, sendo assim a rede não está pronta para ser aplicada diretamente no robô Dimitri.


    • Trabalho disponibilizado como PDF no repositório da Biblioteca (Manancial) no link:
      https://repositorio.ufsm.br/handle/1/11290

  • Desenvolvimento Incremental e Testes de Leis de Controle para VANTs Quadrirotores

    • Autor: Lucas Wilke Dalla Rosa

    • Orientador: André Luís da Silva

    • Data de Defesa: 21/12/2016

    • Palavras-chave: Quadrirotor; VANT; Piloto automático; Sistemas de Controle; Metodologia Incremental

    • Resumo
      • Este trabalho diz respeito à avaliação experimental de leis de controle através de testes incrementais por simulação e implementação em hardware para um veículo aéreo não tripulado (VANT) do tipo quadrirotor. Estas aeronaves são caracterizadas por realizarem pousos e decolagens verticais (Vertical Take-Off and Landing - VTOL) e possuírem grande flexibilidade e agilidade de movimentação. Comparado com outros princípios de voo, sistemas VTOL têm características únicas que permitem a execução de tarefas que seriam difíceis de outra maneira, como vigilância de edifícios e intervenção em ambientes hostis. Tais veículos consistem em um sistema com dinâmica acoplada, não linear e subatuado, dificultando o projeto de um sistema de controle de voo e tornando-o uma boa ferramenta para desenvolvimento de pesquisas na área. O objetivo do trabalho é realizar testes de complexidade incremental para validar o controle automático de voo do veículo já projetado em outro trabalho. Assim, é realizada a evolução de testes utilizando a metodologia de complexidade incremental a partir de modelos analíticos de mecânica de voo, concepção das leis de controle aplicadas, desenvolvimento de modelo CAD do quadrirotor para o software de simulação de voo X-Plane, simulação Software In The Loop (SITL) e simulação Hardware In The Loop (HITL). Esta metodologia já é consolidada na literatura para projetos de controle automático de voo, tanto para aeronaves tripuladas quanto VANTs. Primeiramente são utilizadas as equações da mecânica de voo de um VANT quadrirotor para realizar o projeto do controle automático de voo. Após, é desenvolvida a simulação SITL que conta com a utilização do software de simulação de voo X-Plane, que aplica técnicas de elementos finitos (Teoria do Elemento de Pá) para simulação da dinâmica de voo do veículo. Para este tipo de simulação é feita a comunicação do X-Plane, onde está a planta e dinâmica do sistema, com o software MATLAB/Simulink, onde o controle automático de voo é processado. A comunicação de dados é realizada utilizando User Datagram Protocol (UDP). Com a simulação SITL finalizada, o próximo passo é a simulação do tipo HITL. Para isso, através do gerador automático de código do MATLAB/Simulink, é feita a programação do processador embarcado (STM32), no qual é processado o controle automático de voo comunicando-se com o simulador de voo via comunicação serial. Com os testes de simulação SITL e HITL finalizados, é possível fazer a análise dos resultados e constatar se o projeto do piloto automático de voo pode ser aplicado a um quadrirotor no ambiente real.


  • Sistema de Aleitador Automático para Monitoramento e Bem Estar em Bezerras

    • Autor: Adriano Marques Jaime

    • Orientador: Leandro Michels

    • Data de Defesa: 20/10/2016

    • Palavras-chave: Automação de Processos; Aleitamento de Bezerras; Saúde Animal

    • Resumo
      • A maioria das fazendas de gado leiteiro no Brasil apresentam um gasto muito elevado na criação de bezerras por necessitarem de mão de obra excedente durante esse processo. Por outro lado, o investimento adequado nos primeiros meses de vida resulta em animais mais rentáveis e de maior valor comercial. Equipamentos automatizados podem ser utilizados para substituir a mão de obra excedente e escassa em fazendas do ramo. Contudo, os equipamentos atualmente disponíveis no mercado, são muito caros e não suprem todas as necessidades dos criadores quando há necessidade de autonomia e informações de rendimento individual de cada animal. Com o intuito de resolver esse problema, este trabalho propõe o desenvolvimento de um protótipo de aleitador automático de bezerras de baixo custo, com foco na amamentação de bezerras da raça holandesa. O sistema proposto, apresenta as características vantajosas já existentes nos equipamentos automatizados encontrados no mercado, e inclui duas características adicionais inovadoras. A primeira é o fornecimento da informação do ganho de peso diário de cada animal, cuja informação é muito relevante para identificação de problemas no desenvolvimento de bezerras. A outra é a inclusão de um sistema de autolimpeza, o que reduz a necessidade de manutenção do equipamento por parte do usuário. Além disso, o sistema proposto possui controle digital de temperatura e interface gráfica touch screen de 7”, de forma a tornar possível a obtenção do histórico individual de cada animal, bem como possibilitando o cadastramento e conferência de cada bezerra. Os resultados obtidos em laboratório demonstram que o protótipo é adequado para as funções propostas.


  • Controle de Atitude por Atuação Magnética de um Satélite da Classe Cubesat 3U

    • Autor: Felipe de Souza Nogueira Coelho

    • Orientador: André Luís da Silva

    • Data de Defesa: 16/09/2016

    • Palavras-chave: Controle de Atitude; Controle Ótimo; Controle Magnético; Cubesat

    • Resumo
      • Este Trabalho de Graduação apresenta uma metodologia de projeto para sistemas de controle baseados na estrutura PID para sistemas LTI-MIMO aplicada ao problema de controle de atitude por atuação magnética de satélites de baixa órbita da classe Cubesat 3U. Primeiramente é apresentada a modelagem matemática de um satélite nadir-apontado magneticamente atuado. É mostrado que, devido ao princípio de atuação por momento dipolo magnético, satélites magneticamente atuados apresentam limitações de controle pelo fato de realizarem manobras existentes apenas na direção perpendicular ao vetor de indução magnética local do campo geomagnético. Consequentemente, também é discutido que, devido à influência do campo geomagnético, não linearidades e incertezas paramétricas são inseridas no modelo do sistema. Como solução, obtém-se um modelo magnético linear invariante no tempo a partir de uma aproximação periódica do modelo do campo geomagnético. Na metodologia de projeto, são apresentadas as formulações para os problemas LQ e H∞ com realimentação de saída compatíveis com a estrutura geral PID proposta. Para análise de desempenho do sistema de controle, consideram-se na simulação o modelo não linear do satélite, torques externos devido ao Gradiente de Gravidade, e um modelo quasi-real do campo geomagnético. Como resultado, obteve-se um controlador com estrutura PD robusto à não linearidades e incertezas paramétricas de atuação magnética, apresentando desempenho satisfatório para todos os casos simulados. A partir dos resultados alcançados na realização deste trabalho, obteve-se um modelo conceitual compatível para o sistema de controle de atitude proposto para a Missão Espacial SERPENS-II


  • Desenvolvimento de Sistema Completo para Agendamento Médico

    • Autor: Ana Elisa Marchesan Ramos

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 22/07/2016

    • Palavras-chave: Sistema de Agendamento Eletrônico; Banco de Dados; Aplicações para Sistemas Móveis; Serviços Web

    • Resumo
      • Este projeto propõe um sistema completo para agendamento e organização de consultas médicas. Ele é composto de Aplicativo para Médicos e Pacientes desenvolvido para dispositivos móveis, como celulares ou tablets, e uma interface Web para uso do médico e/ou seus funcionários, desta forma compondo um sistema capaz de substituir os atuais sistemas usados nas clínicas que são caros e muitas vezes ineficientes. O dispositivo móvel que possui o aplicativo permite que o paciente faça seu cadastro e agendamento de consultas, além disso, é possível acompanhar através do aplicativo funcionalidades que facilitam o relacionamento entre médico-paciente em relação aos métodos atuais. A interface Web disponível no sistema possibilita ao médico ou seus funcionários acessarem o agendamento de consultas, permitindo assim a gestão dos horários, através de edição, confirmação e correção de consultas. A base de dados utilizada pelo sistema é localizada na nuvem e consiste em um conjunto de tabelas que podem ser combinadas para a extração de uma informação mais completa ou sofrerem buscas individuais para pesquisas mais simples. O serviço de banco de dados utilizado para este sistema é o Google Fusion Tables, que é acessado via Interface de Programação de Aplicações (API) do Google para PHP, no caso da interface Web, e API Android, no caso do dispositivo móvel. Todas as informações que circulam entre o banco de dados e as aplicações estão protegidas por criptografia e autenticação.


  • Determinação da Característica de Saída para um Aerogerador de Pequeno Porte Segundo Norma IEC 61400-12-1

    • Autor: André Jaques Ramos

    • Orientador: Claiton Moro Franchi

    • Data de Defesa: 08/07/2016

    • Palavras-chave: Laboratório de Ensaio; Aerogerador de Pequeno Porte; Supervisão Remota; Determinação de Característica de Saída; IEC 61400-12-1

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta um estudo de compreensão teórica e prática dos procedimentos necessários para a implantação de um laboratório para ensaios de desempenho de potência em aerogeradores de pequeno porte de maneira a certificá-los para que atendam a norma ABNT NBR IEC 61400-12-1 e a portaria do INMETRO N° 168/2015, que trata dos requisitos de avaliação da conformidade para aerogeradores. São apresentados os procedimentos de avaliação do local quanto à velocidade média e direção do vento, características do terreno, avaliação de obstáculos, quais equipamentos devem ser utilizados e como devem ser dispostos no local de ensaio e o sistema medição e supervisão empregados. Para avaliação prática, foi realizado um ensaio com uma turbina eólica de 3 kW de um fabricante nacional onde são avaliados a sua curva de potência, a potência produzida em relação à velocidade do vento, o coeficiente de potência, e uma estimativa de sua produção energética. Para estes, são apresentadas análises quanto às incertezas associadas aos sensores, datalogger. Nos anexos deste trabalho são mostrados dois modelos de relatório, os quais atende aos requisitos da norma ABNT NBR IEC 61400-12-1 e a portaria do INMETRO N° 168/2015.


  • Implementação de um Sistema de Automação Residencial Sem Fio com Interface Baseada em Android

    • Autor: Marcos Rabaioli

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 29/04/2016

    • Palavras-chave: Automação Residencial; Comunicação Sem Fio; Sistemas baseados em Android; Protocolo de Comunicação

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de um sistema de automação residencial sem fio que utiliza como interface homem-máquina um dispositivo com o sistema operacional Android. Este dispositivo comunica-se com uma central via Wi-Fi por meio de um switch com interface Ethernet e Wi-Fi. Esta central, por sua vez, comunica-se com os atuadores sem fio usando como meio físico um módulo de rádio frequência NRF24L01. Visou-se o desenvolvimento de um protocolo de comunicação baseado no protocolo Z-wave, bem como o desenvolvimento de um procedimento de configuração fácil e intuitivo dos novos dispositivos adicionados à rede. Ao final, os dispositivos eletrônicos de baixo custo desenvolvidos foram instalados na Casa Popular Eficiente, localizada no parque de exposições da Universidade Federal de Santa Maria. Com o sistema de automação desenvolvido é possível monitorar o consumo elétrico, controlar a temperatura e a iluminação do interior da casa e contribuir para o baixo consumo de energia e sustentabilidade.


  • Sistema de Envio de Dados Remotos de uma Turbina Eólica via GPRS

    • Autor: Mauro Mendes de Mello Júnior

    • Orientador: Claiton Moro Franchi

    • Data de Defesa: 23/03/2016

    • Palavras-chave: GPRS; GSM; Aquisição de Dados; Supervisão; Aerogerador

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta estudos para o desenvolvimento de um sistema de supervisão e aquisição de dados, baseado em uma comunicação sem fio que utiliza a rede GSM (Global Mobile for System) com conexão via Internet através do serviço GPRS (General Packet Radio Service), onde, a cada 11 segundos, é enviada uma determinada quantidade de dados do sistema supervisionado. O sistema de supervisão desenvolvido é hospedado em um servidor, e com isso pode ser acessado pelos mais diversos dispositivos que possuem acesso à Internet. A principal aplicação é o monitoramento de sistemas que se encontram em locais que não possuem uma infraestrutura de comunicação com fio instalada, como neste caso, um aerogerador.


  • Desenvolvimento de Bancada Automatizada para Suporte ao Ensino e Treinamento em Sistemas Fotovoltaicos

    • Autor: Christoffer Daniel Schwertner

    • Orientador: Leandro Michels

    • Data de Defesa: 10/03/2016

    • Palavras-chave: Bancada Didática; Simulador Solar; Sistemas Fotovoltaicos

    • Resumo
      • Este documento apresenta o trabalho de conclusão de curso no qual o objetivo principal era o desenvolvimento de uma bancada didática para ser utilizada em treinamento de pessoal. O treinamento requer uma mudança nas competências do indivíduo e portanto, é necessário que ele desenvolva suas competências em um ambiente prático e que reproduza ao máximo um sistema real no qual este indivíduo irá trabalhar posteriormente. Por se tratar de um protótipo, é priorizado o baixo custo de materiais e o consciente uso de materiais. Uma estrutura metálica é construída para acomodar os demais sistemas que fazem parte da bancada. Um estudo de homogeneidade de irradiação é realizado para verificar a viabilidade do uso de lâmpadas de halogênio nesta aplicação. Este trabalho mostra também se o tipo de acionamento desta lâmpada tem influência na geração de energia pelos módulos. É desenvolvido um circuito para medição da tensão da rede e uma interface homem-máquina para enviar comandos e receber informações do microcontrolador utilizado. O sistema proposto é montado em um protótipo de bancada e resultados experimentais validam esta proposta.


  • Metodologia para Identificação e Controle de Processos Aplicada a uma Coluna de Destilação

    • Autor: João Pedro Palmeira Castro

    • Orientador: Flávio Dias Mayer

    • Data de Defesa: 08/03/2016

    • Palavras-chave: Identificação de Sistemas; Controle de Processos; Destilação

    • Resumo
      • Estudos estimam que 80% das malhas de controle industriais estão mal sintonizadas. A partir dessa questão, procurou-se entender motivos para a ocorrência de um fato tão alarmante. Com o propósito de tentar minimizar esses erros, se propõem uma metodologia integrada de identificação de sistemas e controle de processos. Partindo-se do pressuposto que o modelo identificado seria usado para controle do processo, estudou-se a área de identificação relevante para controle. Utilizou-se o método assintótico (ASYM), desenvolvido por Zhu (Multivariable System Identification for Process Control), que tem como objetivo estruturar e encontrar soluções para os problemas relacionados à identificação relevante para controle. Ainda na parte de identificação apresentam-se etapas para garantir que nenhuma restrição do processo seja violada. Por fim, para comprovar a eficácia da metodologia aplicou-se a mesma em uma simulação de uma coluna de destilação binária de propano/isobutano. Apresentam-se diferentes estruturas de controle, em que a melhor estratégia de controle a ser adotada depende, basicamente, das especificações técnicas do processo e dos distúrbios envolvidos no processo. A estrutura de controle utilizando-se analisadores, quando exposta ao distúrbio na composição de alimentação, apresenta um erro máximo de -0,37% na composição do destilado (em fração molar) e -0,58% na composição do produto de fundo. Pela semelhança entre os resultados da simulação e implementação dos controladores é possível afirmar que a metodologia é válida, pois o modelo do processo foi identificado corretamente.


  • Projeto de um Conversor Boost para Rastreamento do Ponto de Máxima Potência de um Painel Solar Fotovoltaico

    • Autor: Jeferson Machado Callai

    • Orientador: Rafael Concatto Beltrame

    • Data de Defesa: 25/02/2016

    • Palavras-chave: Conversor Boost; MPPT; Painel Fotovoltaico

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta o projeto e a implementação de um conversor boost aplicado ao rastreamento do ponto de máxima potência de um painel solar fotovoltaico. O conversor opera no Modo de Condução Contínua (CCM - Continuos Conduction Mode), com entrada de tensão de 17,56V (proveniente de um painel solar fotovoltaico de 10 W). O método para o rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) aplicado é o P&O (Perturba e observa). São abordados os projetos do estágio de potência do conversor proposto - dimensionamento dos dispositivos semicondutores, indutor boost e capacitor de saída. O controle digital é implementado em uma plataforma Arduino Mega 2560. Também são discutidos o projeto e a implementação de uma placa de instrumentação responsável pela interface entre as medidas de corrente e tensão e os conversores analógico-digitais do microcontrolador. De modo mais sucinto, apresenta-se o projeto de uma fonte de tensão auxiliar (conversor flyback) responsável pela alimentação dos sistemas de controle e instrumentação. Para a validação do projeto e do algoritmo de MPPT, foi utilizado o emulador de arranjos fotovoltaicos Keysight E4360.


  • Agrupamento de produtos Industriais utilizando denoising autoencoders: um estudo de caso

    • Autor: Marcelo dos Santos Canaparro

    • Orientador: Rodrigo da Silva Guerra

    • Data de Defesa: 15/02/2016

    • Palavras-chave: Mineração de Dados; Redes Neurais Artificiais; Backpropagation; Denoising Autoencoder

    • Resumo
      • O presente trabalho objetiva o desenvolvimento de um sistema eficaz para agrupamento de produtos por meio de uma arquitetura especifica de redes neurais artificiais, chamadas denoising autoencoders. Este problema é dividido em duas etapas: o pré-processamento dos dados de produtos e o treinamento da rede. O pré-processamento dos dados é realizado com o apoio de um software de mineração de dados, transformando-os de forma a permitir o acoplamento dos dados à rede. Esta, por sua vez, é arquitetada com base em estudos recentes na área e treinada camada a camada utilizando-se uma aprendizagem não supervisionada. Desta forma, tendo seu erro minimizado com o uso de um algoritmo de backpropagation sem necessitar de dados previamente classificados. Objetiva-se que, após treinada, a rede encontre associações entre as características dos produtos e, baseadas nestas associações, conceba classificações abstratas destes produtos.


  • Desenvolvimento de um Sistema de Medição de Vibrações para uma Torre de um Aerogerador

    • Autor: Matheus Felipe Schöne

    • Orientador: Claiton Moro Franchi

    • Data de Defesa: 11/02/2016

    • Palavras-chave: Sistema de Medição; Vibrações Mecânicas; Turbinas Eólicas; Sistemas Embarcados

    • Resumo
      • O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de medição de vibrações, isolado da rede de energia elétrica, disponibilizando em um cartão de memória micro SD as medições realizadas. O sistema é composto de um microcontrolador concerto, uma placa de interface, dois painéis fotovoltaicos, duas baterias, um controlador de carga e quatro acelerômetros ICP. O microcontrolador é o cérebro do sistema de aquisição, responsável pelo processamento das informações e gravação na memória externa. A placa de interface foi desenvolvida para interligar o microcontrolador aos acelerômetros e ao controlador de carga. Os painéis fotovoltaicos, as baterias e o controlador de carga são o sistema de geração e armazenamento de energia, fornecendo energia para o funcionamento do sistema. Com a intenção de validar o sistema desenvolvido, foram realizados testes utilizando vibrações com intensidade e frequência conhecidas.


  • Projeto de Cama Inteligente para Atendimento Domiciliar

    • Autor: Franthiescolly Vieira de Carvalho

    • Orientador: Rodrigo da Silva Guerra

    • Data de Defesa: 05/02/2016

    • Palavras-chave: Computação Ubíqua; Ambientes Pervasivos; Sistemas Ciberfísicos; Instrumentação; Atendimento Domiciliar

    • Resumo
      • O presente projeto objetiva a criação de uma cama inteligente para atendimento domiciliar, que tem por finalidade, a medição do peso, além da qualidade do sono de pessoas com disfunções físicas ou que possuem dificuldade de locomoção, geralmente caracterizados em pessoas com idade mais avançada. Levando isto em consideração, o sistema fará estas medições relacionadas à saúde da pessoa, utilizando um sistema de computação pervasiva, que coletará dados através de um software, que disponibilizará no computador um gráfico para análise. Neste gráfico, será possível observar e analisar as etapas do sono da pessoa em questão, e identificar problemas relacionados ao peso. As medições de peso e qualidade do sono serão feitas através de quatro células de cargas, distribuídas nos pés da cama e um acelerômetro, cuja captação dos movimentos está relacionada à uma das fases do sono profundo conhecida como rapid eye movement (REM), que é caracterizada por uma aceleração dos movimentos de globo ocular acompanhada por uma notável diminuição da atividade muscular. Ou seja, caso o acelerômetro registre pouca movimentação, a pessoa entrou em REM. Ao final, espera-se que o projeto possua um baixo custo devido à utilização de componentes de baixo valor comercial.


  • Controlador de Carga para Sistema Fotovoltaico Autônomo incluindo Sistema para Identificação de Falhas nos Módulos

    • Autor: Charles Andre Haab

    • Orientador: Leandro Michels

    • Data de Defesa: 27/01/2016

    • Palavras-chave: Controlador de Carga; Conversor Buck; Sistema Antifurto para Painéis Fotovoltaicos; Controle Digital

    • Resumo
      • O aproveitamento da energia gerada pelo sol, inesgotável na escala terrestre de tempo, tanto como fonte de calor quanto de luz, é hoje, sem sombra de dúvidas, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milénio e com isso, a energia solar fotovoltaica tornar-se-á uma das fontes mais adotadas da matriz energética mundial. Os sistemas fotovoltaicos configurados em qualquer topologia possível devem garantir a extração da máxima potência fornecida pelos painéis a fim de aumentar a eficiência do sistema e compensar os custos de forma mais rápida possível. Com a grande difusão de painéis fotovoltaicos no mercado somado ao elevado preço, nos últimos anos, observou-se ultimamente um crescente aumento em tentativas de furto destes painéis. Com base nisso, o presente trabalho apresenta o projeto e o desenvolvimento de um conversor buck com extração da máxima potência de painéis para o carregamento de baterias a partir da energia solar fotovoltaica, juntamente com um sistema de detecção de falhas ou furtos de painéis fotovoltaicos. A maior contribuição deste trabalho é o método para a identificação de circuito aberto; curto circuito; painel conectado durante o dia e a noite; e bateria conectada à entrada do conversor.


  • Projeto e Implementação de um Regulador Linear Quadrático (LQR) aplicado a um Pêndulo Invertido

    • Autor: Carla Mauricio Gasparetto

    • Orientador: Rodrigo Padilha Vieira

    • Data de Defesa: 26/01/2016

    • Palavras-chave: Pêndulo Invertido; Regulador Linear Quadrático; Sistemas de Controle; Modelagem de Sistemas

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta o projeto e implementação de um algoritmo Regulador Linear Quadrático (LQR do inglês Linear Quadratic Regulator) aplicado a um pêndulo invertido. O pêndulo invertido é um sistema subatuado, não linear e instável em malha aberta e devido tais características o projeto de seu controlador é considerado uma tarefa desafiadora. O sistema consiste numa haste cilíndrica que pode rotacionar livremente para ambos sentidos, presa a um carrinho motorizado capaz de se mover na horizontal. O objetivo do controlador é manter o pêndulo invertido na posição vertical superior, que é um ponto de equilíbrio crítico, uma vez que qualquer distúrbio faz com que o pêndulo fique instável. A estratégia de controle proposta neste trabalho é o LQR que é baseada na realimentação de estados e este algoritmo é implementado no microcontrolador da Intel Galileo Gen2. Em linhas gerais, o Galileo calcula e fornece a lei de controle para um servoacionamento que por sua vez é responsável pelo movimento do carrinho. Um segundo microcontrolador é conectado ao encoder o qual fornece as leituras do ângulo do pêndulo. Essa malha fechada corresponde ao funcionamento geral do sistema. Modelagem, simulação e projeto do controlador são apresentados ao decorrer do trabalho, assim como a descrição dos componentes mecânicos e eletrônicos que compõe a bancada. Finalmente, resultados experimentais são obtidos para a validação e verificação de desempenho da lei proposta.


  • Metodologia de Projeto para a Maximização da Eficiência do Conversor Buck CC-CC

    • Autor: Rafael dos Santos

    • Orientador: José Renes Pinheiro

    • Data de Defesa: 08/01/2016

    • Palavras-chave: Conversor Buck; Otimização de Sistemas; Maximização de Eficiência

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta uma metodologia de projeto para a maximização da eficiência do conversor Buck CC-CC, uma vez que a otimização de equipamentos e sistemas tem se tornado uma busca constante no setor industrial e por parte de pesquisadores. A metodologia desenvolvida analisa o conversor de forma integrada, ou seja, todos os componentes (chave, diodo, indutor e capacitor de saída) são projetados em função de um par de variáveis comum (ripple de corrente e frequência de chaveamento) buscando um ponto de operação no qual o rendimento do conversor seja o maior possível dentro das especificações de projeto. Para isso, o conversor foi modelado em um software matemático onde são realizadas iterações na busca dos melhores resultados. Neste trabalho utilizou-se para análise, uma tensão de entrada de 35 V e uma tensão de saída de 21 V, uma potência de 175 Watts, ripple de corrente variando de 5% até 20%, frequência de chaveamento variando de 20 kHz até 60 kHz, utilizou-se três tecnologias de núcleos toroidais, um diodo de potência, uma chave e um capacitor de saída com o intuito de avaliar qual arranjo de tecnologias se torna mais atrativo quando o objetivo é a maximização da eficiência do conversor Buck CC-CC.


  • Estratégias de Controle de Conversores Boost Aplicados em Sistemas Fotovoltaicos

    • Autor: Mauro Fernando Basquera Júnior

    • Orientador: Leandro Michels

    • Data de Defesa: 07/01/2016

    • Palavras-chave: Sistemas Fotovoltaicos; Conversor Boost; Controle Digital

    • Resumo
      • A energia fotovoltaica é a fonte de energia de maior crescimento no mundo e em breve irá se tornar uma das fontes mais significativas da matriz energética mundial. Os sistemas fotovoltaicos, sejam eles autônomos, conectados à rede ou móveis, devem sempre extrair a máxima potência fornecida pelo arranjo de painéis fotovoltaicos, a fim de aumentar a eficiência do sistema e reduzir os custos de instalação. No caso de sistemas fotovoltaicos de dois estágios (CC-CC/CC-CA), o conversor CC-CC tem por função a extração da máxima potência disponível nos terminais dos módulos. Diversas estratégias de controle vêm sendo apresentadas na literatura para este fim, entretanto os sistemas fotovoltaicos apresentam certas características que dificultam o projeto dos controladores e prejudicam o desempenho regime transitório e permanente dos mesmos. Uma destas características é a variação do comportamento e do modelo equivalente do sistema para diferentes irradiâncias. Outro problema é o distúrbio gerado pela operação do inversor, que desvia a operação do ponto máxima potência. Assim, a fim de contribuir no estudo de técnicas de controle que sejam capazes de atenuar ou até mesmo eliminar tais problemas, o presente trabalho apresenta o estudo, simulação, implementação e comparação de três estratégias de controle do conversor Boost aplicado em sistemas fotovoltaicos de duplo estágio. A primeira técnica trata-se do tradicional algoritmo de rastreamento de máxima potência (MPPT), baseado no princípio de perturbação e observação (P&O), variando diretamente a razão cíclica do conversor. A segunda estratégia apresenta o algoritmo de MPPT associado a um controlador de tensão. E por fim, a terceira é composta pelo algoritmo MPPT, um controlador de tensão e um controlador não-linear de corrente.


  • Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados com Interface Web Aplicado à Microgeração de Energia Hidráulica

    • Autor: Vanessa Furtado de Lima

    • Orientador: Robinson Figueiredo de Camargo

    • Data de Defesa: 06/01/2016

    • Palavras-chave: Sistema Supervisório; Modbus; Sistemas Embarcados; Interface Web; Microgeração de Energia Hidráulica

    • Resumo
      • Com o recente aumento de interesse no tema de geração distribuída, a microgeração de energia hidráulica, mesmo já desenvolvida nos primórdios da geração de energia elétrica, tornou-se novamente interessante objeto de estudo. Sendo assim, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema de supervisão e aquisição de dados aplicado a microgeração de energia hidráulica. Por ser livre de taxas e se adequar facilmente a diversos meios físicos, o protocolo de comunicação Modbus TCP/IP foi implementado utilizando o kit de desenvolvimento F28M36x Concerto para troca de dados com o sistema de supervisão desenvolvido. O kit de desenvolvimento possui um DSP multinúcleos de excelente desempenho onde também são desenvolvidas aplicações para aquisição e tratamento de dados das placas de instrumentação do sistema de microgeração de energia hidráulica. Através do sistema de supervisão é possível visualizar os dados do sistema em tempo real com uma interface amigável utilizando um driver Modbus. Os dados adquiridos pelo sistema de supervisão são armazenados em um banco de dados de um servidor Web. É possível monitorar as variáveis do sistema remotamente a partir de uma interface Web que foi desenvolvida utilizando as linguagens de programação PHP e HTML.


  • Controle de Velocidade Variável e Técnica de Start/Stop para Grupo Motor-Gerador a Etanol

    • Autor: Henrique de Souza Magnago

    • Orientador: Humberto Pinheiro

    • Data de Defesa: 15/12/2015

    • Palavras-chave: Controle de Velocidade Variável de um MCI; Desenvolvimento de Sistemas de Controle Discreto; Simulação de Controladores Adaptativos

    • Resumo
      • Este trabalho de conclusão de curso tem como objetivo realizar o controle de velocidade variável de um Motor de Combustão Interna (MCI) a etanol conectado a um Gerado Síncrono de Ímã Permanente (PMSG), operando com diferentes cargas. Além disto, são implementadas rotinas para ligar e desligar o motor e malhas de segurança. Para isto, é necessário realizar o controle da posição da válvula do corpo de borboleta, o qual controla a entrada de ar no MCI. Inicialmente é realizado uma busca na literatura procurando-se encontrar soluções adequadas para este problema. Um modelo do corpo de borboleta é apresentado, onde é possível verificar a forte influência de não-linearidades no sistema. Devido a estas não-linearidades, decidiu-se utilizar compensadores com ações feedforward (FF) a fim de usar técnicas de controle lineares para a parte linear do sistema. Inicialmente é proposto a utilização de controladores adaptativos para eliminar a necessidade da identificação dos parâmetros da planta. Apresenta-se a simulação de controladores adaptativos clássicos e de um controlador adaptativo encontrado na literatura, utilizado para controlar a posição da borboleta. Após analisar os resultados da simulação, decidiu-se utilizar um controlador PI com compensadores FF devido a sua simplicidade de implementação e bom desempenho. Em um segundo momento é abordado o controle de velocidade do MCI, onde a função de transferência no domínio do ângulo do virabrequim, encontrada na literatura, é utilizada para realizar a identificação do sistema. O sistema identificado é utilizado para auxiliar o projeto do controlador. Em um primeiro momento desejava-se utilizar a mesma topologia de controle adaptativo utilizada para o controle da posição da borboleta, entretanto optou-se por também utilizar um controlador mais simples. O controlador implementado é um PID com ganho proporcional variável, devido ao fato de que o ganho da planta varia consideravelmente com a velocidade e carga. Finalmente é abordado questões relativas à implementação do sistema de controle, como: Desenvolvimento do hardware e software, escolha de componentes, etapas de operação do MCI, malhas de segurança.


  • Modelagem, Simulação e Controle de um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) de Asa Fixa

    • Autor: Willian Rigon Silva

    • Orientador: André Luís da Silva

    • Data de Defesa: 11/12/2015

    • Palavras-chave: Mecânica de Voo; Modelagem; VANT; Simulação; Controle

    • Resumo
      • O trabalho apresenta uma metodologia para modelagem matemática, simulação de voo, e projeto de controle (piloto automático) da dinâmica longitudinal de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) de asa fixa. A metodologia apresentada já é consolidada na literatura para projetos de aviões e sua adaptação foi investigada para uso em VANTs. Aeronaves de asa fixa apresentam uma dinâmica acoplada e não-linear. Portanto, para simplificação do projeto de modelagem e controle, algumas considerações são feitas (ângulo de derrapagem igual a zero, a estrutura é considerada rígida, o ângulo de arfagem é pequeno, e o voo é nivelado). O modelo da dinâmica longitudinal do VANT foi obtido por dois métodos: Cálculo analítico (utilizando derivadas de estabilidade e controle) e simulação de voo no software X-Plane (que utiliza a Teoria de Elemento de Pá para calcular o modelo de voo). Ambos modos de oscilação da dinâmica longitudinal foram analisados, sendo eles: Período Curto e Período Longo (Fugoidal). As equações da dinâmica longitudinal foram linearizadas ao redor de um ponto de equilíbrio (voo nivelado em altitude e velocidade escolhidas). Para o cálculo analítico das forças aerodinâmicas é necessário a obtenção do modelo aerodinâmico da aeronave, obtido através de métodos semi-empíricos sintetizados pelo software USAF DATCOM. O VANT utilizado no estudo foi o modelo University of Toronto Explorer (UT-X), projetado e construído pelo University of Toronto Aerospace Team (UTAT), de Toronto, Canadá. O autor foi integrante ativo do UTAT durante intercâmbio na University of Toronto (UofT), pelo programa Ciências Sem Fronteiras (CsF). A simulação de voo foi realizada tanto analiticamente (utilizando o software MATLABSIMULINK), quanto no X-Plane. Este último método de simulação permite a visualização do voo através de computação gráfica. O X-Plane possui uma ferramenta para criação e customização de aeronaves chamada Plane-Maker, esta ferramenta permitiu a inserção do VANT UT-X (com suas características físicas reais) no simulador de voo X-Plane. Neste simulador, as forças aerodinâmicas são calculadas utilizando a Teoria de Elemento de Pá (Blade Element Theory). Através de ensaios em voo no simulador X-Plane e simulações analíticas no MATLAB/SIMULINK, foi possível a comparação da dinâmica longitudinal do UT-X por destes dois métodos de análise. Uma vez obtidos o modelo analítico da dinâmica longitudinal e respectiva resposta na simulação de voo do X-Plane, foi realizado o projeto de controle (piloto automático). Por se tratar de um sistema multivariável (Multiple Input Multiple Output - MIMO), para cada malha de controle fechada foi necessário recalcular o modelo da planta (sistema aumentado). Foram implementadas 4 malhas de controle com o objetivo final de mantenimento de altitude (Altitude HOLD Autopilot) e de velocidade (MACH HOLD Autopilot). Os controladores (reguladores e compensadores) utilizados foram do tipo Proporcional-Integral-Derivativo (PID) e suas variações. Resultados de simulação analítica (malha aberta e malha fechada) e Software In The Loop - SITL (com inclusão de vento, rajada e turbulência) são apresentados. Palavras-chave: Quadrirotor; Modelagem; Sistemas de Controle; Modos deslizantes; Robustez.


  • Sistema de Automação Residencial com Configuração de Cenas

    • Autor: Kevim Iochims

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 11/12/2015

    • Palavras-chave: Automação Residencial; Android; Arduino; Raspberry Pi

    • Resumo
      • O presente trabalho tem como objetivo propor um sistema de automação residencial modular, expansível e de baixo custo, onde o usuário poderá controlar via Internet elementos da residência, como lâmpadas, eletrodomésticos e condicionadores de ar, além de visualizar valores medidos por sensores e streaming de vídeo em tempo real. O sistema é composto de duas interfaces homem-máquina, uma central de automação e módulos sensores/atuadores e de monitoramento. A interface homem-máquina principal é um aplicativo desenvolvido para a plataforma Android, que proporciona ao usuário todas as funções do sistema. Como interface secundária foi desenvolvida uma tela de supervisão embarcada no microcomputador central Raspberry Pi para dispositivos com conexão HDMI. Através desta tela é possível visualizar o estado de oito módulos sensores/atuadores, e ainda visualizar o streaming de vídeo em tempo real fornecido pelo módulo de monitoramento. A central, além de fornecer a tela de supervisão via HDMI, é responsável por executar as requisições advindas do usuário via protocolo TCP/IP, comunicando-se com os módulos sensores/atuadores através de radiofrequência. Os módulos sensores/atuadores são responsáveis por medir variáveis do ambiente como temperatura e umidade ou alterar estados de dispositivos como lâmpadas, tomadas e dispositivos controlados por infravermelho. O protocolo é do tipo Plug & Play, com adição e remoção automática de dispositivos. O sistema também possui agendamento de eventos e configuração de cenas, onde o usuário pode configurar uma combinação de estados de atuadores para serem alterados simultaneamente. O custo aproximado do sistema completo é de R$ 941,94.


  • Algoritmo de Caminhada Capture Step para Robô Humanoide DARwIn-OP

    • Autor: Rafael Sebastião Miranda

    • Orientador: Rodrigo da Silva Guerra

    • Data de Defesa: 11/12/2015

    • Palavras-chave: Robótica; Robô Bípede; Algoritmo de Caminhada; Omniwalking; Capture Step

    • Resumo
      • Robôs humanoides bípedes têm despertado crescente interesse em pesquisadores de robótica devido à possibilidade de adaptação a ambientes originalmente projetados para o homem. Este trabalho visa desenvolver um algoritmo de caminhada utilizando capture step e implementá-lo em robô humanoide de projeto aberto, chamado DARwIn-OP. Ao longo do trabalho foram estudadas duas abordagens para efetuar esta tarefa: (1) omniwalk e (2) controle do centro de massa extrapolado. O objetivo do trabalho é unir ambas abordagens de forma a aproveitar: a geração contínua de referências do omniwalk; e o ponto de contato desejado (target), gerado pelo controle em malha fechada do centro de massa extrapolado.


  • Desenvolvimento de uma Fonte de Tensão Regulada para a Alimentação de Equipamentos Eletrônicos a partir de Painéis Solares Fotovoltaicos

    • Autor: Pedro Henrique Carlesso

    • Orientador: Rafael Concatto Beltrame

    • Data de Defesa: 10/12/2015

    • Palavras-chave: Fonte Renovável de Energia; Painel Solar Fotovoltaico; Fonte de Tensão Regulada

    • Resumo
      • O presente trabalho descreve o projeto e a implementação de uma fonte de tensão regulada a partir de painéis solares fotovoltaicos, com saída de 5 V em corrente contínua (CC) – mesmo nível de tensão das portas USB dos computadores pessoais –, para alimentar equipamentos eletrônicos, como celulares, tablets, mp3 players, HDs externos, entre outros. Para isso, além de conhecimentos em Eletrônica de Potência, conceitos de controle digital e eletrônica analógica deverão ser empregados no desenvolvimento desta fonte de tensão regulada. O sistema de controle desenvolvido deve amostrar constantemente os valores do sensor de corrente (para fins de proteção) e do sensor de tensão (variável esta a ser controlada). Salienta-se que um conversor Buck rebaixador de tensão é empregado. Adicionalmente, um conversor do tipo Flyback é empregado para alimentar os circuitos auxiliares (gate-driver e instrumentação). A partir disso, com a implementação de uma lógica de controle adequada, disponibiliza-se o valor de tensão de 5 V em um conector USB para permitir essa ampla compatibilidade com equipamentos eletrônicos. O controle do conversor Buck é realizado com o auxílio de um microcontrolador Arduino Mega 2560, no qual é implementada uma técnica de controle proporcional-integral (PI) a fim de garantir que não haja erro em regime permanente no valor de tensão da fonte. Salienta-se que, além da gama de aplicações práticas, o presente projeto possui um apelo ambiental por fazer uso de uma fonte renovável de energia.


  • Controle do Bico Injetor e Centelha de Ignição de um Motor-Gerador a Etanol

    • Autor: Giovane Daros

    • Orientador: Fábio Ecke Bisogno

    • Data de Defesa: 09/12/2015

    • Palavras-chave: Controle de Combustão; Motor a Etanol; Injeção de Combustível; Ignição; LabVIEW

    • Resumo
      • A crescente preocupação em relação à geração de energia elétrica e por grande parte desta energia ser baseada em um sistema de redes integradas que possuem como base a geração de energia hidroelétrica, motivou a realização deste estudo. Sendo assim o trabalho proposto tem como objetivo realizar o controle do bico injetor e da centelha de ignição de um motor-gerador movido a etanol. O controle deste tipo de geração é importante para situações em que não é possível utilizar a rede elétrica, ou em casos onde o custo da utilização desta torna-se alto, ou ainda onde a falta de energia gera prejuízos, como exemplo, hospitais, indústrias e comércio. O controle utilizado no projeto é baseado na geração de tabelas. Estas tabelas representam os pontos de funcionamento do motor e a partir destas é possível realizar os comandos de atuação sobre o bico injetor e a centelha de ignição. As tabelas utilizadas baseiam-se nos sensores necessários para o funcionamento do motor, tendo como foco principal a sincronização do motor a partir do sensor de posição. Outros sensores que são utilizados neste tipo de controle são relacionados a pressão do coletor de admissão e a temperatura do ar admitido na câmara de combustão, além disso, ainda há o sensor de oxigênio, responsável pela identificação do tipo de combustível utilizado e pelo tipo de queima que está ocorrendo na câmara.


  • Modelagem e Desenvolvimento de Controlador de Voo de um Veículo Quadrirotor

    • Autor: Germano Henz

    • Orientador: Fábio Ecke Bisogno

    • Data de Defesa: 04/12/2015

    • Palavras-chave: Quadrirotor; Modelagem; Sistemas de Controle; Modos deslizantes; Robustez

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta um estudo a respeito do desenvolvimento de leis de controle de voo para um veículo aéreo não tripulado do tipo quadrirotor. Estas aeronaves são caracterizadas por realizarem pousos e decolagens verticais, possuírem grande flexibilidade e agilidade de movimentação. Este tipo de veículo consiste em um sistema acoplado, não-linear e subatuado, dificultando o projeto de um sistema de controle de voo e tornando-o uma ferramenta interessante para desenvolver pesquisas na área. Um modelo dinâmico do quadrirotor foi desenvolvido para auxiliar no projeto dos controladores e fornecer um melhor entendimento da dinâmica da planta e das forças presentes no sistema. Além disso, através das equações diferenciais que compõem este modelo, é possível realizar simulações do comportamento do quadrirotor em diversas situações e com diferentes controladores de voo. Em um primeiro momento os controladores desenvolvidos foram do tipo proporcional-derivativo (PD) devido a sua simplicidade e facilidade de projeto. Entretanto, este tipo de controlador possui certas desvantagens significativas que impactam sua performance em quadrirotores, como sensibilidade a incertezas paramétricas e necessidade de realizar simplificações no modelo dinâmico para possibilitar o projeto do controlador. Portanto, em um segundo momento foi realizado o projeto de controladores por modos deslizantes que possuem como uma de suas características principais a robustez contra incertezas paramétricas. Além disto, este tipo de controlador apresenta ótima performance mesmo na presença de distúrbios não modelados. Uma aplicação do software MATLAB/Simulink foi montada para realizar as simulações do sistema. Esta ferramenta possibilitou comparar as performances dos diferentes controladores em diversas situações.


  • Biblioteca de Comunicação para Monitoramento de Sistemas Fotovoltaicos empregando o Protocolo Modbus SunSpec

    • Autor: Rogers Guilherme Reichert

    • Orientador: Leandro Michels

    • Data de Defesa: 28/08/2015

    • Palavras-chave: Sistemas de Comunicação; Energia Fotovoltaica; Supervisão; Integração

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma biblioteca de comunicação totalmente compatível com o protocolo Modbus SunSpec, que possibilite o completo monitoramento e controle de sistemas fotovoltaicos. A utilização do padrão SunSpec possibilita a interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes, aumentando consideravelmente o controle do projetista para com as funcionalidades implementadas no sistema e o melhor dispositivo para cada função. A adoção em larga escala desta tecnologia permite substancial economia em projeto e integração, o que representa um enorme passo na direção de sistemas fotovoltaicos competitivos e cada vez mais presentes no mercado mundial. A padronização SunSpec é detalhada em sua organização, funcionalidades e modos de uso, a fim de explicar esse padrão e como ele foi integrado na biblioteca desenvolvida neste trabalho. Testes práticos foram realizados para validação da biblioteca desenvolvida, tendo com resultado uma ferramenta versátil, otimizada e de uso simples, que abrevia substancialmente a adesão de um sistema de monitoramento a esse novo padrão.


  • Projeto e Implementação de um Controlador por Modos Deslizantes Aplicado a um Pêndulo Invertido

    • Autor: Leandro Tomé Martins

    • Orientador: Rodrigo Padilha Vieira

    • Data de Defesa: 14/08/2015

    • Palavras-chave: Pêndulo Invertido; Sistemas de Controle; Controle por Modos Deslizantes

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta o projeto e implementação da técnica de controle por modos deslizantes para um sistema pêndulo invertido simples. O pêndulo invertido é um sistema muito utilizado para avaliação de diversos esquemas de controle. Este sistema é composto por um carrinho que se desloca linearmente e é acionado por um sistema de transmissão, como por exemplo um fuso de esferas, o qual é acoplado ao eixo de um motor. Este motor, acionado por um sistema eletrônico, é capaz de controlar a aceleração, velocidade ou posição linear do carrinho, no qual uma haste é fixada através de um pivô, de forma a controlar indiretamente a posição angular desta haste. Utilizando-se uma estratégia de controle, o objetivo do sistema é manter o pêndulo equilibrado para cima, bem como manter o carrinho em uma posição intermediária do seu curso possível. A estratégia de controle abordada neste trabalho é o controlador por modos deslizantes, a qual possui como principais características a robustez frente a dinâmicas não conhecidas e variações paramétricas da planta. Ao longo do trabalho é apresentado um modelo matemático do pêndulo invertido utilizado para o projeto do controlador e para simulações do sistema. O trabalho apresenta também o desenvolvimento dos sistemas eletrônicos utilizados para acionamento, instrumentação e processamento das equações do controle, que compõem o equipamento utilizado para ensaios práticos. Por fim, resultados de simulação e experimental são obtidos para verificação e análise do comportamento da lei de controle proposta.


  • Controlador RMRAC Aplicado ao Controle de Rotação Através do Ângulo de Passo das Pás de uma Turbina Eólica

    • Autor: Ricardo Bortoluzzi Morim

    • Orientador: Hilton Abílio Gründling

    • Data de Defesa: 17/07/2015

    • Palavras-chave: Turbina Eólica; Controle Adaptativo; RMRAC; Ângulo de Passo

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta o projeto de uma lei de Controle Adaptativo Robusto por Modelo de Referência (do inglês, Robust Model Reference Adaptive Controller, RMRAC) aplicado ao controle de velocidade de rotação do gerador através do ângulo de passo das pás de turbinas eólicas de baixa potência. Foi realizada uma revisão bibliográfica a respeito de sistemas de controle aplicado à turbinas eólicas, sistemas de Controle Adaptativo Robusto por Modelo de Referência e também estudos relativos ao funcionamento, características e tipos de turbinas eólicas. Foi realizada a modelagem da turbina, que contempla o gerador, sistema atuador de passo, motor de corrente contínua e obtenção da potência mecânica em função da velocidade do vento e do ângulo de passo das pás da turbina. Foram realizadas simulações em malha aberta das diversas etapas modeladas e projetado um controlador Proporcional Integral para o controle da corrente de armadura do motor de corrente contínua do atuador de passo. Após, foram descritos os passos para a implementação da lei de controle aplicada à planta, simulação em malha fechada e apresentação dos resultados. Através das simulações realizadas, foi mostrado que o controlador RMRAC atinge o objetivo de controle com bom desempenho. A conclusão mostra os objetivos atingidos e descreve sugestões para continuidade desse trabalho.


  • Modelagem de um Míssil Balístico para Aplicação de um Controlador RSLQR

    • Autor: Anna Cássia Vasconcellos de Siqueira Brandão

    • Orientador: Hilton Abílio Gründling

    • Data de Defesa: 17/07/2015

    • Palavras-chave: Sistemas de Controle de Míssil Balístico; Variáveis de Estado; Modelagem Matemática; Controle RSLQR; MatLab

    • Resumo
      • A trajetória de um míssil depende de dois parâmetros principais: da aceleração proporcionada e de um ângulo de inclinação vertical que o nariz do projétil exerce em relação ao eixo transversal do modelo. À este ângulo, dá-se o nome de Atitude ou Pitch. Através do equacionamento do sistema linear invariante no tempo, este trabalho visa analisar a dinâmica deste ângulo, desenvolvendo e analisando uma lei de controle para um servo-regulador linear quadrático robusto (Robust Servo Linear Quadratic Regulator – RSLQR), empregando um controlador proporcional integral, que atenda robustez, estabilidade e performance. Deste modo, evita-se a utilização de sistemas que sejam demasiadamente complexos e que tornam obrigatório um maior processamento. Tendo em vista a existência de projetos de controladores para projéteis guiados, este trabalho tem como propósito: (i) a modelagem da dinâmica de um míssil balístico; (ii) desenvolver um servo-controlador LQR aplicado à condução de um míssil balístico; (iii) projetar e simular tal controlador em MATLAB®, onde a programação aplicada será embasada em técnicas obtidas durante o bacharelado em Engenharia de Controle e Automação; (iv) otimizar o controlador visando a redução do custo de maquinário e combustível e, (v) comparar o regulador desenvolvido à outras leis de controle. Sabendo que diferentes empresas aéreas desenvolvem seus próprios projetos de controle para mísseis balísticos, é relevante enfatizar que este trabalho terá como referência dados utilizados em projetos da empresa The Boeing Company.


  • Sistema de Monitoramento Remoto e Gerenciamento de Consumo de Água em Condomínios

    • Autor: Ricardo Liebich Reinke

    • Orientador: Rafael Concatto Beltrame

    • Data de Defesa: 14/07/2015

    • Palavras-chave: Medição Remota; Sistema Monitoração Web; Automação em Condomínios; Arduino

    • Resumo
      • Este trabalho objetiva implementar um sistema de automação para a leitura de água em condomínios. O sistema proposto apresenta baixo custo e emprega um microcontrolador Arduino Uno como central de processamento e transmissão, através da internet, dos dados coletados pelos sensores de vazão. Desenvolveu-se um website com uma interface amigável (gráfico de barras) para exibir a leitura dos dados de consumo em um dado período. Para a criação deste website, empregou-se o software Adobe Dreamweaver CS6, em linguagem de programação PHP. De modo geral, o sistema apresenta baixo custo, se comparados às soluções comerciais.


  • Robô de Telepresença Portátil para Aplicações Clínicas e Pedagógicas

    • Autor: Matheus Nothen de Medeiros

    • Orientador: Rodrigo da Silva Guerra

    • Data de Defesa: 13/07/2015

    • Palavras-chave: Robô de Telepresença; Robótica Educacional; Processos de Fabricação; Lógica Fuzzy; Android; Python

    • Resumo
      • Este trabalho de conclusão de curso apresenta a construção de um novo modelo de robô de telepresença, um robô portátil em forma de mochila, o qual foi projetado, desenhado, a partir da ideia de possibilitar que crianças com câncer, saindo de confinamento de hospitais, para que possam realizar suas tarefas normais, visitando seus familiares, indo a escola e conversando com seus amiguinhos através do robô. Também são mostrados métodos de fabricações mecânica, o processo de montagem e os componentes elétricos e eletrônicos que foram utilizados. Envolve o desenvolvimento de um aplicativo para Android o qual possibilita que o usuário ligue este robô sem mesmo tocá-lo. Este trabalho também inclui um sistema de controle para equilíbrio do robô em duas rodas utilizando lógica fuzzy (difusa), uma lógica inteligente para equilíbrio de fácil aplicação a qual foi programada na linguagem Python.


  • Implementação de um Conversor Estático de Potência para Conversão de Sistema Monofásico para Trifásico

    • Autor: Ricardo Jochann Franceschi Bortolini

    • Orientador: Leandro Michels

    • Data de Defesa: 23/02/2015

    • Palavras-chave: Conversores Estáticos; Instrumentação Eletrônica; Automação de Sistemas

    • Resumo
      • Este trabalho propõe a implementação de um protótipo de um sistema conversor estático de potência para conversão de redes monofásicas para trifásicas com capacidade de regulação de tensão no ponto de conexão do sistema através da compensação de reativos. O presente trabalho constitui uma parte do projeto de pesquisa intitulado “Desenvolvimento de Conversores Estáticos de Potência para Conversão de Sistema Monofásico para Trifásico” envolvendo as Centrais Elétricas de Carazinho (Eletrocar) e o Grupo de Eletrônica de Potência e Controle (GEPOC) da Universidade Federal de Santa Maria. É apresentado o projeto, a implementação e os testes experimentais dos sistemas de instrumentação de variáveis elétricas, do sistema de processamento de sinais, do sistema de proteção, do sistema de partida, bem como de toda a bancada de ensaios desenvolvida para a validação do sistema.


  • Desenvolvimento de um Protocolo de Comunicação aplicado a Micro-redes Residenciais

    • Autor: Clécio Fischer

    • Orientador: Cassiano Rech

    • Data de Defesa: 06/02/2015

    • Palavras-chave: Supervisório; Controle; Rede de Comunicação

    • Resumo
      • Para controlar redes inteligentes de energia normalmente se utiliza um controle hierárquico em que é necessária a troca de informações entre os níveis de controle. Dessa forma, são necessárias redes de comunicação para viabilizar esse tipo de controle. Neste trabalho será apresentado o desenvolvimento de duas redes de comunicação, uma RS-232 e a outra RS-485. Estas serão implementadas em DSP’s, uma para comunicar DSP’s entre si, e outra para comunicar um DSP central com um sistema de supervisão de uma micro-rede residencial. Também será apresentado o desenvolvimento de um sistema de supervisório programado na linguagem Pascal.


  • Projeto do Produto - Estufa para Sistemas Adesivos Dentais com Controle de Temperatura

    • Autor: Lucas Sangoi Mendonça

    • Orientador: Fábio Ecke Bisogno

    • Data de Defesa: 05/01/2015

    • Palavras-chave: Odontologia Adesiva; Projeto do Produto; Controle de Sistemas Térmicos

    • Resumo
      • Este trabalho tem por escopo o projeto do produto de uma estufa com controle de temperatura para sistemas adesivos dentais, devido ao fato de que a solução que forma estes, possui monômeros que melhoram as características de adesão na retina quando submetidos ao pré-aquecimento. Este trabalho apresenta técnicas de projeto de produto, gestão estratégica, projeto de circuitos eletrônicos e projeto de um controlador PID discreto. O principal resultado foi o desenvolvimento de um protótipo para testes laboratoriais, dos quais, a partir dos resultados obtidos, foi projetada uma estufa com controle PID para temperatura e design em formato de dente molar por questões de estética e atração por parte de possíveis clientes da área da odontologia adesiva.


  • Implementação de Interface de Comunicação Seguindo Norma IEC 61400-25 para Aerogeradores

    • Autor: Juliano Grigulo

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 19/12/2014

    • Palavras-chave: IEC 61400-25; Smart Grid; Energia Eólica; Sistemas Embarcados; DNP3; RTOS; Raspberry Pi

    • Resumo
      • Com o desenvolvimento econômico acelerado do país, a perspectiva é de um aumento significativo no consumo de energia para os próximos anos. Em função disto, torna-se importante a busca de novas tecnologias e alternativas viáveis para a diversificação da matriz energética brasileira. A geração de energia através do vento, chamada geração eólica, apresenta-se como a energia alternativa mais viável atualmente, em função de sua eficiência e custo (se comparado com a energia solar, por exemplo). A comunicação entre os componentes e dispositivos de uma planta eólica é essencial para uma operação segura e eficiente. Isto inclui aquisição de dados e supervisão do sistema. A norma IEC 61400-25 especifica os componentes da rede de comunicação para plantas eólicas, como protocolos, modelos de informação e etc. O protocolo DNP3, inicialmente utilizado por concessionárias de energia elétrica, empresas de óleo/gás, água/esgoto e indústria de segurança, é um grande candidato para implementação da norma IEC 61400-25, pois apresenta grandes vantagens para a aplicação em sistemas de geração de energia eólica. Este trabalho apresenta o projeto, desenvolvimento e implementação da rede de comunicação de um aerogerador, seguindo as diretrizes da norma IEC 61400-25, por meio dos protocolos DNP3 e TCP/IP. Resultados experimentais são apresentados ao final, comprovando a funcionalidade da interface de comunicação.


    • Trabalho disponibilizado como PDF no repositório da Biblioteca (Manancial) no link:
      https://repositorio.ufsm.br/handle/1/12031

  • Sistema de Automação Residencial de Baixo Custo com uso de Rádio Frequência

    • Autor: Gilberto Schneider

    • Orientador: Frederico Menine Schaf

    • Data de Defesa: 15/12/2014

    • Palavras-chave: Automação Residencial; Android; Arduino; Criptografia

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta uma proposta de um sistema de automação residencial, que utilizará como interface homem-máquina um dispositivo que possua o sistema operacional Android. Este celular/tablet se comunica com uma central instalada na residência, via Internet. A central por sua vez faz a comunicação com um microcontrolador central via Bluetooth. A partir do microcontrolador central a mensagem é distribuída por uma rede de comunicação sem fio que conecta diversos controladores. Os controladores são dispositivos dotados de microcontroladores e com comunicação sem fio que executam as tarefas enviadas via interface homem-máquina. Para a finalidade de demonstrar a topologia do trabalho alguns dispositivos possuem LED’s infravermelhos para controlar equipamentos com controle remoto convencional e outros possuem relés para acionamento de cargas diversas. Com estes controladores, o sistema é capaz de comandar dispositivos acionados por controle remoto do tipo infravermelho, como por exemplo, televisões, aparelhos de DVD, condicionadores de ar entre outros. Também é possível controlar a iluminação da casa, ligando e desligando as lâmpadas que compõem esse sistema. Através do controle dos sistemas de iluminação, condicionadores de ar e multimídia de cada ambiente, o aplicativo é capaz de gerar modos de cena. A rede de comunicação sem fio utilizada possui uma arquitetura tipo arvore fazendo o roteamento da mensagem desde a central até o ponto desejado, através dos outros controladores. Toda a comunicação sem fio recebeu criptografia baseada em uma senha gerada por data afim de proteger o pacote de dados assim garantido que o usuário fique a salvo de possíveis invasões intencionais ou não ao seu sistema. O principal aspecto do projeto é a modularidade dos seus controladores, pois no momento em que a rede é implementada pode haver outros dispositivos desse tipo com diferentes funções para controlar diferentes aparelhos do nosso ambiente. O sistema se mostrou economicamente viável e de simples instalação já que não é necessário cabeamento entre os controladores e a central. O algoritmo de criptografia na comunicação conferiu segurança para as mensagens enviadas via rádio frequência e o roteamento das mensagens garantiu o aumento no alcance da rede.


    • Trabalho disponibilizado como PDF no repositório da Biblioteca (Manancial) no link:
      https://repositorio.ufsm.br/handle/1/12030

  • Projeto e Desenvolvimento de um Conversor CC-CC para Gerenciamento de Energia de um Pico-Satélite (Cubesat)

    • Autor: André Pacheco Meurer

    • Orientador: Mário Lúcio da Silva Martins

    • Data de Defesa: 11/12/2014

    • Palavras-chave: Conversor CC-CC; Pico-Satélite; Cubesat

    • Resumo
      • Em 1999 o padrão CubeSat foi criado para facilitar e reduzir os custos para lançamento de pico-satélites, na sua maioria de cunho didático. Dadas às restrições de volume, peso e custo, os sistemas de energia devem primar pela eficiência e simplicidade. Para alcançar estes objetivos os sistemas devem operar com um reduzido número de estágios de conversão de energia, principalmente se estes estiverem operando em série, empregar um estágio com algoritmo para rastrear o ponto de máxima potência do gerador fotovoltaico e regular de forma eficiente a tensão de alimentação das cargas. Este projeto propõe a utilização de um sistema de energia baseado num conversor CC-CC para extração da máxima energia do arranjo fotovoltaico que também mantém o controle da carga das baterias do sistema. De maneira geral o conversor CC-CC opera em três modos distintos: O modo MPPT, quando há energia solar disponível; o modo regulação de corrente, quando a energia do arranjo fotovoltaico é grande o suficiente para exceder a máxima corrente de carga das baterias e o modo de regulação de tensão, quando a tensão nas baterias alcança seu valor de equalização. Em todas estas condições o sistema de energia é alimentado principalmente pelo arranjo fotovoltaico. Quando a energia das células fotovoltaicas não é suficiente para manter o funcionamento do sistema, as baterias passam a descarregar sua energia, por meio de um segundo conversor que regula um barramento de 5V CC, no qual encontram-se conectadas as cargas do CubeSat. Este projeto visa o projeto e o desenvolvimento de um o conversor CC-CC que faz o gerenciamento da energia absorvida pelas células fotovoltaicas (fonte primária) e a carga das baterias que são a fonte auxiliar do sistema.


  • Desenvolvimento de Sistema de Automação Residencial de Baixo Custo com Acesso Remoto

    • Autor: Marcos Eduardo Tretter

    • Orientador: Claiton Moro Franchi

    • Data de Defesa: 14/01/2014

    • Palavras-chave: Supervisório; Arduino; Domótica

    • Resumo
      • Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de automação residencial que possui o objetivo de proporcionar os mesmos benefícios dos sistemas disponíveis no mercado, além disso apresenta o custo final reduzido, tornando o sistema acessível para população de classe média. No trabalho é desenvolvido um sistema de supervisão em PHP, para gerenciar as principais atividades da residência, este sistema é disponibilizado na Internet através do servidor Web Apache, os controladores utilizados foram dois Arduinos, versão Uno. No desenvolvimento do trabalho optou-se pela utilização de softwares livres e hardwares de código aberto que deixaram o valor final do produto acessível, tornando o objetivo do trabalho concluído com sucesso.


  • Integração de Sistemas Open-Source para a Supervisão e Controle de Conversores Estáticos

    • Autor: Luiz Paulo Pietta Júnior

    • Orientador: Leandro Michels

    • Data de Defesa: 07/01/2014

    • Palavras-chave: Conversores Estáticos; Supervisão; Integração

    • Resumo
      • Este trabalho relata o projeto e implementação de um sistema de automação, que integra componentes open-source, para ser utilizado em conversores estáticos. Dentre as ferramentas implementadas foi desenvolvido um sistema de supervisão com comunicação em rede do tipo mestre-escravo, que utiliza o protocolo MODBUS. Todo o sistema de supervisão é executado sobre um sistema embarcado Linux, a BeagleBone Black, que se inicializa somente para a aplicação, sem possibilitar acesso a outros recursos do Sistema Operacional ao usuário. Como linguagem de programação, no sistema supervisório, foi utilizado C++ com auxílio do framework Qt para criação das telas. Foi utilizada ainda a biblioteca libmodbus, que implementa praticamente todas as funções do protocolo, para realização da comunicação. Para a obtenção dos resultados experimentais emulou-se um escravo MODBUS a partir de uma plataforma Arduino.