Repositório RCAAP

O mercado de jogos eletrônicos online tem crescido em ritmo acelerado nos últimos anos, particularmente a partir do surgimento do modelo de negócio baseado em serviços. Como consequência, as publicadoras destes jogos passaram a compartilhar problemas comuns na área de serviços, como a erosão do lucro causada pela evasão de usuários. Modelos preditivos têm sido utilizados no combate à evasão em mercados como os de telefonia móvel e de cartões de crédito, setores que detêm um grande volume de informações demográficas e econômicas a respeito dos seus consumidores. Já os publicadores de jogos muitas vezes só possuem o endereço eletrônico dos jogadores. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de previsão de evasão com base exclusivamente nos padrões de acesso de usuários em jogos online, onde estes registros temporais são submetidos a um conjunto de operadores que analisam os dados no domínio do plano tempo-frequência, utilizando a Transformada Discreta de Wavelet. Sua principal contribuição está na proposta de parametrização dos dados de entrada para classificadores probabilísticos baseados no algoritmo k-Nearest Neighbors. Testados com dados reais de acessos de usuários ao longo de alguns meses em um jogo online, os classificadores foram avaliados com o uso de curvas ROC (Receiver Operating Characteristic) e de elevação. A abordagem proposta nesta tese, baseada na análise no domínio do plano tempo-frequência, apresentou resultados satisfatórios. Não apenas superiores se comparados com as abordagens no domínio do tempo ou da frequência, mas também comparáveis aos desempenhos encontrados por modelos com centenas de variáveis preditivas utilizados em outros mercados.

O presente trabalho propõe o estudo de dispositivos CMUTs fabricados através de métodos e materiais alternativos com potencial aplicação em ensaios não destrutivos. O CMUT é constituído por uma membrana condutiva colocada sobre uma cavidade com o fundo metalizado, formando uma estrutura capacitiva. Ondas acústicas incidentes criam uma vibração na membrana que modifica de forma detectável a capacitância do dispositivo (modo de detecção). De modo inverso, é possível aplicar tensão alternada sobre a estrutura do CMUT fazendo com que a membrana vibre gerando ondas acústicas (modo de emissão). Hoje as principais tecnologias utilizadas para detecção e emissão de ondas acústicas utilizam materiais piezelétricos que são de difícil obtenção, possuem baixa integrabilidade e restrições em aplicações em altas temperaturas. O transdutor proposto baseia-se na tecnologia MEMS onde efeitos elétricos e mecânicos são combinados de forma a atender uma determinada aplicação. Os dispositivos MEMS são fabricados por técnicas de microfabricação, o que diminui o custo de produção e possibilita o uso de diversos tipos de materiais. Antes da fabricação dos CMUTs, foram feitas modelagens analíticas e computacionais visando determinar as dimensões ideais dos dispositivos a serem fabricados e também quais materiais seriam melhores se aplicados como membrana. A partir dos resultados da modelagem foi possível determinar que CMUTs com membrana de cobre fossem fabricados. Com os resultados da modelagem foram propostos métodos de fabricação baseados em técnicas de wafer-bonding. Dois materiais foram utilizados para produzir as cavidades, um deles foi o fotorresiste SU-8 e outro uma resina adesiva de secagem rápida, material este não convencional para produção de CMUTs. No primeiro caso, as cavidades foram abertas por processo de fotolitografia, já no segundo foi utilizado um método de corrosão a laser, também não convencional. Diferentes métodos foram utilizados na colagem das membranas, sendo que membranas coladas com resina adesiva e membranas deixadas suspensas sobre as cavidades apresentaram melhores resultados. As caracterizações elétricas e acústicas realizadas nos dispositivos fabricados mostraram que os CMUTs obtidos possuem características capacitivas e podem emitir e receber, comprovando assim seu funcionamento. Isto indica que os roteiros de fabricação propostos são eficientes e que os materiais e métodos utilizados se mostraram adequados. Além disso, a partir das caracterizações acústicas é possível dizer que os CMUTs fabricados podem ser potencialmente aplicados em ensaios não destrutivos, principalmente em análise de vibrações.

Nos últimos anos, o ensino de fisiologia tem sido fortemente beneficiado pelo desenvolvimento de modelos matemáticos e simuladores de paciente capazes de reproduzir com segurança partes específicas ou sistemas fisiológicos completos. Estudos mostram que aulas teóricas aliadas a simulações conseguem potencializar o nível de compreensão dos conceitos envolvidos. O principal objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um simulador do sistema cardiovascular, capaz de representar de forma didática a dinâmica do ciclo cardíaco. A disponibilidade de simuladores deste tipo é reduzida, e limitada a modelos simplificados ou interfaces pouco amigáveis. De modo a conseguir maior flexibilidade nas situações simuladas e um adequado grau de proximidade com o sistema real, decidiu-se pela utilização de um modelo matemático da fisiologia cardiovascular para o cálculo das variáveis e parâmetros atuantes no plano de fundo do simulador. O desenvolvimento deste modelo constitui o segundo objetivo deste trabalho. Devido ao grau de complexidade desejado, optou-se pela utilização de um modelo existente na literatura, acrescido dos parâmetros que fossem considerados ausentes. O resultado foi um modelo com oito compartimentos vasculares e quatro compartimentos representando as câmaras do coração, todas com atividade pulsátil, controlados pelo mecanismo reflexo baroceptor, controle de curto prazo que atua na regulação da pressão arterial. O simulador (desenvolvido em Visual C# com interface em Macromedia Flash) permite a alteração individual dos parâmetros vasculares e a simulação de hemorragias, bem como a visualização de gráficos de pressão, fluxo e volume em qualquer compartimento, e a construção de alças pressão-volume para os átrios e ventrículos. Além disso, o aplicativo resultante possibilita a inclusão futura de novos recursos e ferramentas, como tutoriais e simulação de patologias.

O objetivo deste trabalho é desenvolver a arquitetura de um Sistema de Alarme Inteligente visando à aplicação deste em um Equipamento de Monitorização Multiparamétrica de Pacientes que deverá estar em conformidade com normas internacionais de segurança de equipamentos eletromédicos, tema este que surgiu durante o projeto de um Equipamento de Monitorização Multiparamétrica de Pacientes desenvolvido na Intermed Equipamento Médico Hospitalar Ltda. Esta arquitetura propõe o uso de um método robusto para fusão de sensores através de Filtro de Kalman, como apresentado por Ebrahim, Feldman e Bar-Kana (1997), onde a partir de diferentes sensores fornecendo valores de freqüência cardíaca obtemos um valor ótimo da freqüência cardíaca livre de artefatos e mais preciso do que o disponível por qualquer sensor individualmente. Os sinais fisiológicos do paciente, juntamente com o valor ótimo da freqüência cardíaca, são então transformados em variáveis semânticas e analisados através de lógica fuzzy a fim de se identificar condições de alarme presentes no paciente. O sistema desenvolvido é detalhado para um cenário clínico, correspondendo a uma Unidade de Tratamento Intensivo Cardíaca, onde os principais parâmetros de configuração do sistema foram obtidos através de entrevistas com profissionais da área de saúde. O desenvolvimento do sistema foi focado no atendimento às Normas Internacionais aplicáveis mais atuais, que passaram a permitir Sistemas de Alarme Inteligente em 2003. O sistema foi simulado para o cenário clínico detalhado, onde foram analisados três pacientes em diferentes casos. Durante a simulação foi mostrada a influência de um valor mínimo do grau de coincidência para validação das condições de alarme, onde obtivemos valores adequados utilizando para isso um valor de 50%. Ao final mostramos também a importância de se levar em consideração a prioridade das condições de alarme no sistema proposto, o que além de ser um requisito de norma, influencia diretamente no comportamento do sistema, e conseqüentemente na resposta esperada pelo operador em função da mensagem a ele apresentada.

Escavadeiras hidráulicas são máquinas versáteis, amplamente utilizadas na construção civil e mineração. Máquinas melhores, mais produtivas, eficientes e que oferecem segurança ao operador são uma demanda constante da indústria. Devido a estes fatores, o controle para a automação de uma escavadeira hidráulica tem sido investigado. Este estudo tem o seu foco voltado para o controle do manipulador do equipamento, que é considerado como um dos elementos fundamentais para o desenvolvimento de uma escavadeira automática. Para desenvolver um sistema de controle viável, primeiramente, foi realizado a modelagem matemática dos subsistemas mecânico e hidráulico do manipulador; posteriormente esses modelos foram acoplados para representar a interação dos subsistemas. Todos os modelos desenvolvidos foram comparados com modelos de referência, obtidos a partir de softwares comerciais dedicados a modelagem de sistema dinâmicos. Tendo sido verificado a capacidade de representação física dos modelos, a fase de projeto do controlador para o manipulador foi iniciada. Para que o controlador seja eficiente, este deve ter duas propriedades essenciais: robustez para lidar com as incertezas e distúrbios severos, e adaptabilidade para lidar com um ambiente de operação altamente dinâmico. A fim de projetar um controlador que considera a dinâmica de cada subsistema do manipulador, a técnica de controle em cascata foi adotada. Esta consiste em dividir o sistema global em subsistemas, de tal forma que seja possível projetar um controlador para cada subsistema. Devido à complexidade do modelo matemático, técnicas avançadas de controle linear e não linear foram combinadas no projeto dos controladores dos subsistemas. O controlador sintetizado foi testado através de simulação numérica, em ambiente MATLAB/Simulink®, na execução de um ciclo completo de trabalho pelo manipulador. Os resultados obtidos foram considerados satisfatórios, mesmo na presença de incertezas, distúrbios severos e de ruídos. Posteriormente, na comparação desses resultados com os de outros controladores, ficou claro que o melhor desempenho foi obtido com o controlador proposto. Isto indica a possível aplicabilidade de tal controlador para a automação deste tipo de equipamento.

O estudo da Inteligência Artificial e de suas técnicas tem trazido grandes resultados para a evolução da tecnologia em diversas áreas. Técnicas já conhecidas como as Redes Neurais e Árvores de Decisão vêm sendo aprimoradas por técnicas de Boosting como o Adaptive Boosting. Esta técnica é uma das que apresenta maior perspectiva de crescimento devido a seu potencial, flexibilidade e simplicidade para ser implementada em diferentes cenários, como por exemplo, no tratamento de imagens para reconhecimento de padrões. Um mercado com grande potencial para se beneficiar da técnica de Boosting, e em especial do AdaBoost, é o mercado de sensores. É cada vez mais comum a utilização de sensores isolados ou sistemas de múltiplos sensores trabalhando concomitantemente para se atingir um objetivo comum. Na utilização de sistemas embarcados compostos por sensores para realização de análises e tomadas de decisão são cada vez mais requisitados, principalmente onde se requer algum tipo de reconhecimento de padrão. O objetivo desta dissertação é estudar e desenvolver o conhecimento do algoritmo AdaBoost para aplicação em sensores, de forma a aprimorar a sensibilidade e precisão das medições, tanto de sensores isolados como de sistemas complexos com vários sensores, sem que seja necessário realizar modificações no próprio sensor. O estudo estende-se também em como implementar o algoritmo inteligente a um dispositivo autônomo composto por sensores e um microprocessador que contenha um classificador embarcado de reconhecimento de padrões. Para demonstrar a utilidade da técnica, foi realizado um estudo de caso utilizando um sistema composto de sensores capacitivos interdigitalizados e microfabricados, sensores de temperatura e sensor a fibra óptica, para verificar adulterações em combustíveis automotivos, em especial, do etanol combustível. Sete experimentos são apresentados no trabalho. Índices acima de 90% de classificações corretas foram obtidos, indicando a viabilidade da utilização do algoritmo para calibração de sensores ou rede de sensores. Por fim, foi desenvolvida com sucesso uma forma de embarcar o classificador treinado em um microprocessador, confirmando assim ser possível desenvolver dispositivos embarcados contendo essa tecnologia.

O presente trabalho reúne elementos para a análise dos principais problemas e dificuldades inerentes à implementação de um dispositivo para a aferição de velocímetros de veículos automotores, de forma a atender a legislação prevista no código nacional de Trânsito, determinada pela Portaria n.º 115 de 1998, que define erros máximos permitidos para velocímetros de ± 5km/h para velocidades de até 100km/h e de ± 5% para velocidades acima de 100km/h. Inicialmente são apresentados e comparados os principais métodos de medição de velocidade abordados na literatura. A partir desta análise, é implementado um método inovador decorrente do efeito de escorrimento ou blur, onde, através do estudo das características e regularidades contidas em uma única imagem borrada, será determinada a velocidade da superfície em análise. A partir de uma bancada que simula o solo em movimento e, utilizando-se uma câmera CCD (Charge Coupled Device) e um frame grabber, fez-se a aquisição de imagens da superfície asfáltica em movimento. A informação de velocidade pôde então ser determinada, através da análise das regularidades contidas na imagem dinâmica devido ao efeito de escorrimento ou efeito blur. Obteve-se resultados suficientes para a aferição de velocímetros, com erros máximos abaixo de 5%. A técnica desenvolvida e avaliada na prática através de uma bancada que simula o asfalto em movimento, demonstrou uma precisão de 0,8% numa faixa de velocidades de 0 a 20km/h , de 1,5% numa faixa de velocidades de 20 a 60km/h e de 2,5% numa faixa de velocidades de 60km/h a 80km/h. Finalmente foram investigados os fatores preponderantes que limitaram os erros nesta ordem de grandeza.

Este trabalho trata do estudo e aplicação da técnica de abertura focal sintética (SAFT) na geração de imagens por ultra-som em modo-B com transdutores matriciais lineares, para aplicação em ensaios não destrutivos. Sinais em modo-A são adquiridos e armazenados correspondentes ao meio inspecionado. Implementaram-se duas estratégias de processamento baseadas no método SAFT. A primeira consiste em um elemento central do array emitindo e todos recebendo, resultando em imagens com uma baixa energia acústica envolvida. A outra estratégia considera cada um dos elementos do array emissores e receptores gerando imagens de melhor qualidade, mas requer um maior tempo de processamento. Aplicaram-se técnicas de processamento digital de sinais como: filtragem, extração da envoltória, retificação, compressão logarítmica, interpolação e janelas de ponderação. Arquivos de dados foram gerados com um array de 128 elementos pelos pesquisadores da Universidade de Michigan e disponibilizados no site. Esses foram utilizados para a elaboração e otimização dos algoritmos no MatlabR. As imagens obtidas foram analisadas com relação a alguns parâmetros como a resolução axial e lateral, o contraste e o tempo de processamento. Foi confeccionado, no Laboratório de Ultra-Som da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, transdutor array de 16 elementos. Realizaram-se experimentos, adquirindo-se sinais que foram processados, gerando imagens referentes ao meio inspecionado.

O cenário competitivo e globalizado em que as empresas estão inseridas, sobretudo a partir do século XXI, associados a ciclos de vida cada vez menores dos produtos, rigorosos requisitos de qualidade, além de políticas de preservação do meio ambiente, com redução de consumo energético e de recursos hídricos, somadas às exigências legais de melhores condições de trabalho, resultaram em uma quebra de paradigma nos processos produtivos até então concebidos. Como solução a este novo cenário produtivo pode-se citar o extenso uso da automação industrial, fato que resultou em sistemas cada vez mais complexos, tanto do ponto de vista estrutural, em função do elevado número de componentes, quanto da complexidade dos sistemas de controle. A previsibilidade de todos os estados possíveis do sistema torna-se praticamente impossível. Dentre os estados possíveis pode-se citar os estados de falha que, dependendo da severidade do efeito associado à sua ocorrência, podem resultar em sérios danos para o homem, o meio ambiente e às próprias instalações, caso não sejam corretamente diagnosticados e tratados. Fatos recentes de catástrofes relacionadas à sistemas produtivos revelam a necessidade de se implementar medidas para prevenir e para mitigar os efeitos da ocorrência de falhas, com o objetivo de se evitar a ocorrência de catástrofes. De acordo com especialistas, os Sistemas Instrumentados de Segurança SIS, referenciados em normas como a IEC 61508 e IEC 61511, são uma solução para este tipo de problema. Trabalhos publicados tratam de métodos para a implementação de camadas SIS de prevenção, porém com escassez de trabalhos para camadas SIS de mitigação. Em função do desconhecimento da dinâmica do sistema em estado de falha, técnicas tradicionais de modelagem tornam-se inviáveis. Neste caso, o uso de inteligência artificial, como por exemplo a lógica fuzzy, pode se tornar uma solução para o desenvolvimento do algoritmo de controle, associadas a ferramentas de edição, modelagem e geração dos códigos de controle. A proposta deste trabalho é apresentar uma sistemática para a implementação de um sistema de controle para a mitigação de falhas críticas em sistemas produtivos, com referência às normas IEC 61508/61511, com ação antecipativa à ocorrência de catástrofes.

O estudo do movimento pulmonar é assunto de grande interesse na área médica. A observação direta do mesmo é inviável, uma vez que o pulmão colapsa quando a caixa torácica é aberta. Dentre os meios de observação indireta, escolheu-se o imageamento por ressonância magnética em respiração livre e sem uso de nenhum gás para melhorar o contraste ou qualquer informação de sincronismo. Esta escolha propõe diversos desafios, como: a superar a alta variação na qualidade das imagens, que é baixa, em geral, e a suscetibilidade a artefatos, entre outras limitações a serem superadas. Imagens de Tomografia Computadorizada apresentam melhor qualidade e menor tempo de aquisição, mas expõem o paciente a níveis consideráveis de radiação ionizante. É apresentada uma metodologia para segmentação do pulmão, produzindo um conjunto de pontos coordenados. Isto é feito através do processamento temporal da sequência de imagens de RM. Este processamento consiste nas seguintes etapas: geração de imagens temporais (2DSTI), transformada de Hough modificada, algoritmo de contornos ativos e geração de silhueta. A partir de um dado ponto, denominado centro de rotação, são geradas diversas imagens temporais com orientações variadas. É proposta uma formulação modificada da transformada de Hough para determinar curvas parametrizadas que sejam síncronas ao movimento diafragmático, chamados movimentos respiratórios. Também são utilizadas máscaras para delimitar o domínio de aplicação da transformada de Hough. São obtidos movimentos respiratórios que são suavizados pelo algoritmo de contornos ativos e, assim, permitem a geração de contornos para cada quadro pertencente a sequência e, portanto, de uma silhueta do pulmão para cada sequência.

A manipulação de materiais é uma das tarefas em que comumente empregam-se robôs para substituir o trabalho humano, dadas algumas vantagens como: maior precisão na manipulação de cargas e maior velocidade de execução da tarefa, bem como por aumentar a segurança do operador. Apesar dessas vantagens, os dispositivos robóticos são largamente empregados apenas em situações em que velocidade e precisão são indispensáveis, em outros casos, os equipamentos convencionais (como talhas, gruas e macacos hidráulicos) e os dispositivos específicos (aqueles fazem uso de molas e contrapesos), vêm sendo utilizados nas tarefas cotidianas, principalmente pelo fato de, entre outros, serem menos dispendiosos. Comparando-se estas duas soluções disponíveis, tem-se que os equipamentos tradicionais, apesar de sua simplicidade e versatilidade de movimentação, apresentam limitações quando são exigidas precisão e eficiência, enquanto os dispositivos robóticos apresentam alta complexidade tanto no projeto quanto na operação, representando uma solução cara e com movimentação restrita pela programação. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo estudar e propor uma solução intermediária entre a solução convencional e a robótica. O foco do estudo é o projeto de um dispositivo simplificado, que faz uso de molas e de um sistema de alavanca para manipular cargas. Um estudo preliminar desse mecanismo mostrou imperfeições quanto à força de contrabalanceamento. Com o intuito de corrigir esse erro foi usado um sistema de controle, que é constituído por um motor elétrico, um mecanismo de correção, sensores e um módulo controlador. O dispositivo proposto apresenta um controle simplificado, vez que a movimentação é feita exclusivamente pelo operador, possibilitando assim que o dispositivo apresente um baixo consumo de energia. Um protótipo é desenvolvido e os testes demonstraram a eficácia da solução.

Materiais piezelétricos geram deslocamentos ao serem excitados com potencial elétrico, bem como potencial elétrico ao serem submetidos a força ou pressão. Eles são amplamente utilizados em aplicações relacionadas principalmente com a área de Mecânica de Precisão, Mecatrônica e aquisição de imagens por Ultra-Som. Por outro lado, os Materiais com Gradação Funcional (MGF) são materiais avançados compostos, os quais são projetados de forma que sua composição varie gradualmente numa direção espacial. Esses materiais combinam as vantagens de certas características de cada fase constitutiva; por exemplo, alta resistência à temperatura dos materiais cerâmicos com alta resistência mecânica dos metais. Vários trabalhos têm mostrado as vantagens de aplicar o conceito MGF ao projeto de transdutores piezelétricos. Entre essas vantagens podem-se mencionar: (i) atuadores flextensionais ou bilaminares sem interface entre materiais (ex: PZT e Alumínio); (ii) suavização da distribuição de tensões mecânicas; e (iii) aumento da largura de banda e redução das ondas refletidas em transdutores de ultra-som, principalmente. No entanto, na mesma literatura se observa uma carência de métodos computacionais para a sua modelagem e o seu projeto otimizado e sistemático. Baseado nessas idéias, esta tese propõe a formulação e desenvolvimento de modelos analíticos, algoritmos de elementos finitos, e algoritmos de otimização topológica para projetar Transdutores Piezelétricos com Gradação Funcional (TPGF) inovadores. Adicionalmente, amostras de TPGFs são fabricadas mediante Spark Plasma Sintering SPS, sendo estudado o seu comportamento dinâmico e as suas características micro-estruturais. Assim, através de modelagem, análise, simulação, projeto otimizado, fabricação e caracterização explora-se a potencialidade do conceito de MGF em TPGFs; em particular, evidenciam-se as melhoras que os TPGF podem trazer em aplicações de ensaios não-destrutivos e aquisição de imagens médicas por ultra-som, e no aumento da vida útil de transdutores piezelétricos flextensionais.

The Dynamic Positioning (DP) systems currently available employ a feedback controller based on the position and heading error, associated with a wind feed-forward control action to keep the vessel position. This last technology improves the eficiency of the DP by anticipating wind loads. However, there is no consolidated technology to feed the controller with wave loads information and the major issue is related to the wave measurement process. The present thesis aims at filling this technological gap by proposing an alternative approach for the measuring of waves near the vessel. Image-based measurement methods are noninvasive and can produce a spatial and temporal description of the surface, making them suitable for recovering the geometry of liquid surfaces. Nevertheless, these surface reconstruction methods, particularly those applying stereoscopic approaches, have dificulty in measuring waves produced in laboratory facilities, mainly because, in such conditions, the water surface is smooth, translucent and highly specular. Alternatively, intensity based image methods are capable of dealing with these surface characteristics, if employed under controlled conditions and if a suitable reflectance model is selected. In the present study, a well-known reflectance model is applied to recover the parameters of regular waves produced in an offshore basin. Firstly, an experimental setup is proposed, designed to grant appropriate conditions for the application of the reflectance model, even under conventional laboratory illumination. Later, the second set of experiments with a model scale DP vessel are presented, which applied the image-based method developed before as a wave feed-forward system. Three control methods are evaluated, namely: PID, PD (Proportional-Derivative) and the PD with the wave feed-forward. Results demonstrated that the presence of the wave feed-forward reduced the steady error of the PD controller. These are the first steps towards the practical use of the wave feed-forward, and several aspects remain pending. However, the promising results and discussions regarding the future steps define the contribution of this work.

A capacidade de reconfiguração de sistemas de manufatura tem sido procurada pelas empresas para assegurar características de agilidade, eficiência e exibilidade para atender as mudanças de tipo/quantidade de produtos, processos, recursos e, além disso, para assegurar a devida reação à ocorrência de falhas. Por outro lado, a Indústria 4.0\" impõe novos desafios para os sistemas de controle, tais como a integração de tecnologias de interação entre homem e máquina em cadeias de valor compondo uma rede de plantas industriais geograficamente dispersas. O controle de sistemas reconfiguráveis de manufatura deve considerar: (i) funcionalidades de sistemas distribuídos e dispersos, tais como agilidade de resposta às mudanças, autonomia e colaboração entre os componentes para alcançar os objetivos do sistema de forma conjunta; (ii) interfaces para sua interoperabilidade e portabilidade; (iii) modularização para facilitar a manutenção, expansão e atualização do sistema, evitando a sobreposição de escopos; e (iv) mecanismos de controle para supervisionar as ações e interações dos componentes, o diagnóstico e a tomada de decisão. O pleno atendimento a estes requisitos não é trivial e formalismos para o desenvolvimento de soluções devem ser adotados. Uma solução é combinar técnicas voltadas para sistema multiagente e holon com arquitetura orientada a serviço através de uma adequada técnica de modelagem usando extensões de rede de Petri: Production Flow Schema e Input Output Place Transition. Portanto, este trabalho prop~oe uma arquitetura de controle e o método de modelagem de seus componentes para sistemas reconfiguráveis de manufatura combinando estas técnicas e considerando os aspectos de personalização, convertibilidade, escalabilidade, modularidade, integrabilidade, diagnosticabilidade, interoperabilidade e colaboração entre os componentes do sistema de controle, inclusive do homem. Um exemplo de aplicação é apresentado para demonstrar a viabilidade da proposta e comprovar os resultados alcançados.

Computer simulations have become a great tool to assist the medical field. The present work is a study of a non-invasive patient-specific methodology to evaluate the hemodynamic importance of coronary stenosis using computer simulations. The severity of the lesion is evaluated by the Fractional Flow Reserve, calculated by the pressure gradient before and after the lesion. The geometry models are obtained from medical images of Computed Tomography Angiography exams, and the simulations considers the pulsatile flow and the blood as a non-Newtonian fluid. The governing equations of the blood flow are solved by using Finite Element Method applied to the numerical method called Incremental Pressure Correction Scheme, and with the aid of the libraries from the open-source software FEniCS. Computer simulations of three different patients are performed and the results are compared with the invasive FFR measurements. The methodology proposed shows to be feasible in the study and analysis of stenosed coronaries.

O desenvolvimento de sistemas de controle em plataformas de tempo real é uma tarefa que envolve Engenharia de Controle e Ciência da Computação. Nas últimas décadas, estas áreas se desenvolveram como áreas independentes. Este trabalho busca diminuir distância entre as áreas propondo a utilização de métodos de Engenharia de Software em uma fase de modelagem do software de controle. Uma das propostas apresentadas no trabalho é a utilização de frameworks orientados a objetos no processo de Rapid Control Prototyping (RCP) para substituir a geração automática de código, eliminar os problemas de integração com código legado e tornar o processo RCP mais interativo. Outra proposta é a utilização de plataformas para RCP composta por uma camada de hardware real, uma camada SOTR e uma camada de aplicação formada pelo framework para análise e desenvolvimento de sistemas de controle centralizado ou distribuído.

The dynamics of an underwater vehicle is intrinsically nonlinear. Hence, when it is desirable to reproduce various types of maneuvers of an underwater vehicle, such as straight line, zigzag and turning in circles; a nonlinear mathematical model is required. Usually, for vehicles such as an autonomous underwater vehicle (AUV), the dynamics is modeled as a decoupled-nonlinear system which considers that the vehicle is maneuvering in the horizontal plane or in the vertical plane. This work proposes a new method for identification of the AUV Dynamics combining an analytical and semi-empirical (ASE) approach and a system identification approach to estimate the hydrodynamic coefficients related to the horizontal maneuvering of the vehicle. The ASE method is used to initialize the parameter estimation process, assuming a simplified geometry of the AUV. The system identification phase adopted nonlinear estimators, such as the Extended Kalman Filter (EKF) and the Unscented Kalman Filter (UKF), to estimate the hydrodynamic coefficients according to the type of maneuver in which they are relevant. The experimental data were obtained with the sensors of the Pirajuba AUV during sea-trials. The identified model is used to simulate the vehicle maneuver and the movement variables are compared to the experimental data, thus validating the identified model. The method is applied to the estimation of the complete set of hydrodynamic coefficients included in the equations of motion.

Este trabalho é dedicado ao desenvolvimento teórico e algorítmico de processos de decisão markovianos com probabilidades imprecisas e representações relacionais. Na literatura, essa configuração tem sido importante dentro da área de planejamento em inteligência artificial, onde o uso de representações relacionais permite obter descrições compactas, e o emprego de probabilidades imprecisas resulta em formas mais gerais de incerteza. São três as principais contribuições deste trabalho. Primeiro, efetua-se uma discussão sobre os fundamentos de tomada de decisão sequencial com probabilidades imprecisas, em que evidencia-se alguns problemas ainda em aberto. Esses resultados afetam diretamente o (porém não restrito ao) modelo de interesse deste trabalho, os processos de decisão markovianos com probabilidades imprecisas. Segundo, propõe-se três algoritmos para processos de decisão markovianos com probabilidades imprecisas baseadas em programação (otimização) matemática. E terceiro, desenvolvem-se ideias propostas por Trevizan, Cozman e de Barros (2008) no uso de variantes do algoritmo Real-Time Dynamic Programming para resolução de problemas de planejamento probabilístico descritos através de versões estendidas da linguagem de descrição de domínios de planejamento (PPDDL).

Este trabalho apresenta três principais contribuições: i. a proposta de uma nova lógica de descrição probabilística; ii. um novo algoritmo de inferência em primeira ordem a ser utilizado em terminologias representadas nessa lógica; e iii. aplicações práticas em problemas reais. A lógica aqui proposta, crALC (credal ALC), adiciona inclusões probabilísticas na popular lógica ALC combinando as terminologias com condições de aciclicidade, de Markov, e adotando uma semântica baseada em interpretações. Como os métodos de inferência exata tradicionalmente apresentam problemas de escalabilidade devido à presença de quantificadores (restrições universal e existencial), apresentamos um algoritmo de loopy propagation em primeira-ordem que se comporta bem para terminologias com domínios não triviais. Uma série de testes foi feita com o algoritmo proposto em comparação com algoritmos tradicionais da literatura; os resultados apresentados mostram uma clara vantagem em relação aos outros algoritmos. São apresentadas ainda duas aplicações da lógica e do algoritmo para resolver problemas reais da área de robótica móvel. Embora os problemas tratados sejam relativamente simples, eles constituem a base de muitos outros problemas da área, sendo um passo importante na representação de conhecimento de agentes/robôs autônomos e no raciocínio sobre esse conhecimento.

A maior parte dos mapas empregados em tarefas de navegação por robôs móveis representam apenas informações espaciais do ambiente. Outros tipos de informações, que poderiam ser obtidos dos sensores do robô e incorporados à representação, são desprezados. Hoje em dia é comum um robô móvel conter sensores de distância e um sistema de visão, o que permitiria a princípio usá-lo na realização de tarefas complexas e gerais de maneira autônoma, dada uma representação adequada e um meio de extrair diretamente dos sensores o conhecimento necessário. Uma representação possível nesse contexto consiste no acréscimo de informação semântica aos mapas métricos, como por exemplo a segmentação do ambiente seguida da rotulação de cada uma de suas partes. O presente trabalho propõe uma maneira de estruturar a informação espacial criando um mapa semântico do ambiente que representa, além de obstáculos, um vínculo entre estes e as imagens segmentadas correspondentes obtidas por um sistema de visão omnidirecional. A representação é implementada por uma descrição relacional do domínio, que quando instanciada gera um campo aleatório condicionado, onde são realizadas as inferências. Modelos que combinam probabilidade e lógica de primeira ordem são mais expressivos e adequados para estruturar informações espaciais em semânticas.