Repositório RCAAP

O uso de modelos de manobras representa um auxilio importante no projeto de veículos marinhos, permitindo a verificação do desempenho destes veículos, desenvolver o sistema de piloto automático, dentre outras aplicações durante a fase de projeto. Na área de veículos submarinos, seus modelos são tradicionalmente baseados em equações de movimento que incluem expressões polinomiais para representar os esforços hidrodinâmicos. Estes modelos são derivados de uma expansão em série de Taylor de forças e momentos, sendo representados em função das variáveis de movimento. Entretanto, estes modelos limitam a representatividade dos esforços hidrodinâmicos, e, especialmente para os termos de segunda ou mais altas ordens, eles requerem ensaios custosos em tanque de provas para identificar corretamente cada um dos coeficientes polinomiais. Esta dependência em ensaios de tanque de provas tem um impacto critico, ou até mesmo não realístico, durante o desenvolvimento de veículos autônomos submarinos, AUVs, de baixo ou médio custo. Utilizando métodos atuais da fluidodinâmica computacional (CFD), este trabalho propõe um roteiro alternativo para definir os modelos de manobras não lineares para uma classe de AUVs. As simulações de CFD, verificados e validados por normas rigorosas, são utilizados como base para derivar as funções não lineares que representam os esforços hidrodinâmicos, devido variações na velocidade lateral, velocidade angular e deflexão dos lemes. A abordagem numérica é complementada pelo uso de modelos analíticos e semi-empíricos oriundos da indústria de mísseis, que tiveram que ser melhorados com informações retiradas das simulações de CFD. Ajustes adicionais e derivações nos intervalos de confiança para as estimativas produzidas por métodos numéricos também são fornecidos pelo uso de modelos analíticos e semi-empíricos. Adotando o AUV Pirajuba como caso de estudo, a validação dos modelos de manobra foi realizada em duas etapas. Primeiro, são comparadas as estimativas dos esforços hidrodinâmicos com as medições em tanque de provas de um modelo cativo, e em seguida a resposta dinâmica dos modelos de manobras são comparadas com aquelas obtidas por ensaios em mar, sempre utilizando critérios de verificação e validação. Este tipo de análise indicou uma validação dos esforços hidrodinâmicos e do movimento para grande parte dos ensaios, sendo que nos demais casos o AUV teve seu comportamento dinâmico bem reproduzido. Este resultado demonstra que a metodologia proposta pode ser utilizada para estimar o modelo de manobra de um AUV típico, gerando uma solução de menor custo para a fase de desenvolvimento destes veículos.

Neste trabalho foi utilizada a abordagem da dinâmica molecular para se estudar o fluxo de granalhas que ocorre no interior do reservatório de uma máquina de shot peening com sucção por indução. Com o auxílio do software LAMMPS, foram feitas oito simulações, variando o diâmetro das granalhas, o diâmetro da seção de saída do reservatório e o ângulo de inclinação das paredes da sua seção cônica. As forças entre as partículas foram modeladas de acordo com a teoria de Hertz-Mindlin e Coulomb. Utilizando-se o ensemble microcanônico granular, foram calculadas as coordenadas das partículas, que aliadas a considerações sobre as condições de contorno estabelecidas, eram utilizadas para estimar o fluxo de saída para cada conjunto de parâmetros. O cálculo foi realizado por um algoritmo implementado em Matlab, e seus resultados foram confrontados com aqueles obtidos através da aplicação da correlação de Beverloo. Para se estimar os efeitos da inclinação das paredes, dois coeficientes foram avaliados, o de Rose e Tanaka e o de Brown e Richards. Enquanto o erro máximo obtido através da aplicação do coeficiente de Rose e Tanaka foi igual a 13,07%, frente a 8,17% encontrados através da aplicação do coeficiente de Brown e Richards, os erros médios de ambas foram equivalentes (6,75% e 6,68%, respectivamente).

Sistemas de computação têm se tornado maiores e mais complexos com o objetivo de lidar com a vasta quantidade de dados disponíveis. Uma tarefa decisiva em tais sistemas é classificar estes dados, bem como extrair informação útil destes. Nesta dissertação, testam-se as redes lógicas de Markov como linguagem para especificação e aprendizado de classificadores automáticos de dados. Esta linguagem combina fragmentos da lógica de primeira ordem e modelos probabilísticos gráficos (redes de Markov) em uma única representação. A junção destas duas técnicas permite a modelagem de conhecimento relacional através da lógica, e também de incertezas por meio de probabilidades e grafos não-direcionados. Neste trabalho, classificadores são aprendidos segundo dois paradigmas de aprendizado de máquina: o supervisionado, foco desta dissertação, e também o aprendizado semi-supervisionado com restrições determinísticas. Para investigar a utilidade das redes lógicas de Markov no treinamento de classificadores, uma série de experimentos de aprendizado é desenvolvida a partir de bases de dados de treino reais disponíveis em repositórios na internet. Como ferramenta auxiliar nos experimentos, esta dissertação testa também o pacote Alchemy, que provê um conjunto de algoritmos para tarefas gerais de aprendizado de máquina e inferência probabilística em redes lógicas de Markov. Para mensurar o desempenho dos classificadores aprendidos, três métricas tradicionais são empregadas: acurácia, precisão e revocação. Os resultados alcançados com classificadores semi-supervisionados com restrições indicam que a linguagem ainda não é própria para este paradigma de aprendizado. Por outro lado, o êxito obtido no desempenho dos classificadores treinados de forma supervisionada sugere que as redes lógicas de Markov são um formalismo lógico-probabilístico promissor para aplicações de classificação, e devem ser objeto de pesquisas futuras.

Fluid diodes are devices that inhibit the fluid to flow from one environment to another and allowing in some cases the opposite direction to occur. A well-known example is the Tesla valve. There is a particular type of fluid diode used to minimize leakage in turbines and compressors called labyrinth seals, which optimization can bring major improvement related to CO2 and CH4 emissions. Topology optimization is a powerful tool, which has already been applied to design some plane 2D fluid diodes. So, with this environmental issue in mind and in order to find new efficient labyrinth seals, the scope of this work is to develop a new formulation of topology optimization to obtain innovative and non-intuitive designs of fluid diodes focused on labyrinth seals. As a first contribution, the formulation of topology optimization proposed in this work is based on the integer linear programming. In the current implementation of topology optimization for fluids considering density methods, there are essentially two problems. First, the gray scale in the result makes it difficult to identify the fluid mesh outline, which can be a problem in some applications and also during the optimization process. Second, even for low Reynolds flow design problems, a continuation scheme of the material model penalty parameters is necessary to avoid gray scale and to obtain clear solid/fluid boundaries. This work proposes a new methodology that solves these two problems, that is, it avoids gray scale and obtains clearer solid and fluid boundaries. In the labyrinth seal design, on the other hand, it presents fixed parts (stator) and rotational parts (axis), as well as a second contribution, a classification algorithm is implemented to identify parts belonging to the shaft and, thus, apply rotational boundary conditions to every solid that appears during topolgy optimization. Finally, an objective function considering some fluid-structure interaction is defined to prevent the appearance of islands, which are very common in this type of project, however, they are not acceptable in axysymmetric designs of labyrinth seals. Thus the defined multi-objective function contains terms of dissipation energy, vorticity and structural functions. Regarding the geometry of the labyrinth seal, the problem is modeled with a 2D swirl finite element model. The calculation of sensitivities and the linearization of the problem for optimization in integer variables is described. Numerical implementation is done in Python with the aid of finite element libraries (FEniCS) to calculate the direct and adjoint problem. The IBM proprietary optimization library (CPlex) is used as an optimization algorithm. As results, optimized labyrinth seal designs obtained according to the project objective are presented, varying the rotation, leakage patterns and aspect ratio of the project domain.

With the increase of computational power, ship maneuvering simulations have become an important tool to improve the safety of the operations carried at the sea. In this context, one of the most important categories of simulations made by the Numerical Offshore Tank (TPN-USP) is the Real-Time simulations, carried out in a Virtual Reality environment at the same time scale as a real maneuver. These simulations are used to evaluate maritime maneuvers\' risks and viability, but since they take a long time, only a few can be made per day. This work focuses on applying machine learning to create a tool for the TPN-USP maritime simulator that will be used to choose environmental conditions of wind, currents, local sea waves and swell for these simulations.

Sistemas de controle distribuídos cujas malhas são fechadas através de uma rede de comunicação são chamados de sistemas de controle distribuídos em redes de comunicação (NCS - Networked Control System). Este tipo de arquitetura permite a divisão do sistema de controle em módulos interconectados através da rede de comunicação, proporcionando a divisão do processamento, a redução de custo e de peso, além de facilitar o diagnóstico e manutenção do sistema e de aumentar a sua exibilidade e agilidade; e por isso seu emprego na indústria está se tornando comum (e.g., y-by-wire e drive-by-wire). Porém, a distribuição do processamento e a inserção de uma rede de comunicação aumenta a complexidade da análise e do projeto deste tipo de sistema. Um dos fatores que contribui para esse aumento da complexidade é a presença de atrasos aleatórios nos sinais de controle, causados pela dinâmica do sistema computacional (conjunto de hardware e software) que serve como plataforma para implementação do sistema de controle digital. Este trabalho faz um estudo sobre este tipo de sistema sob a perspectiva destes sinais com atrasos. Para isso, faz-se uso dos toolboxes para MATLAB: TrueTime e Jitterbug. Através destas ferramentas, mostra-se a existência de uma relação de compromisso entre o desempenho do controle e o desempenho do sistema computacional. Através deste estudo, é proposto uma solução de um sistema de controle do tipo NCS para um ROV (do inglês Remotely Operated Vehicle), modelado através de 6 equações diferenciais desacopladas não-lineares. Este tipo de veículo tem uma relevância econômica significativa para o Brasil, visto que é utilizado em operações de manutenção e instalação de plataformas de extração do petróleo que está depositado em profundidades que variam de mil a 2 mil metros. Para este NCS proposto, são utilizados controladores do tipo PI com estrutura feedback-feedfoward cujos parâmetros de projeto são obtidos em função dos atrasos inseridos pelo sistema computacional.

Neste trabalho, estuda-se o sistema de controle distribuído de um veículo submarino não tripulado, assumindo-se um sistema com recursos computacionais limitados. A princípio, são discutidos as fontes e os efeitos dos atrasos de tempo introduzidos pela escassez de recursos. Após o detalhamento da modelagem do veículo LAURS, compara-se o desempenho de alguns compensadores de atraso encontrados na literatura. Para isso, um simulador do sistema de controle do veículo LAURS é desenvolvido com o auxílio de uma ferramenta para Matlab que permite simular os aspectos temporais de um sistema limitado. A partir dos resultados das simulações, incluindo-se o estudo de um cenário, conclue-se que embora os compensadores de atraso melhorem o desempenho do sistema de controle, o custo reduzido de um sistema computacional limitado não justifica a incerteza de desempenho que uma aplicação crítica, como é o caso do veículo submarino não tripulado, apresentará. O resultado das simulações é validado estatisticamente.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle de absorção ativa de ondas como parte integrante da implementação de um novo tanque de ensaios de estruturas oceânicas na Universidade de São Paulo. O tanque é equipado com 148 geradores de onda dispostos em todo o seu perímetro para propiciar a geração de ondas em quaisquer direções. O método de absorção de ondas implementado é baseado em filtros digitais utilizando como realimentação hidrodinâmica a leitura de sensores de nível solidários ao gerador de ondas. Foram estudados filtro recursivos e não recursivos, unidimensionais e bidimensionais. Também é apresentado um método para a análise da estabilidade do sistema de controle em malha fechada. Para avaliar o desempenho do sistema de controle de absorção foi executada uma série de experimentos com ondas regulares com direção de propagação normal ao gerador de ondas e algumas direções oblíquas. Também foram executados ensaios com ondas irregulares na direção de propagação normal ao gerador de ondas. O coeficiente de reflexão experimental obtido apresentou boa aderência aos valores teóricos, apresentado um máximo de 5,61% para um ângulo de incidência entre 0 e 45 graus na faixa de frequência de operação do tanque. Nos ensaios com ondas oblíquas foi observado o aparecimento de uma ressonância lateral de ondas com frequência mais alta que a da onda gerada, o que impossibilitou a execução de ensaios de longa duração de ondas com ângulo de incidência diferente de 0 grau. No final são apresentadas sugestões para a correção deste problema.

Atualmente existem diversos métodos e equipamentos disponíveis no mercado para análise da biomecânica do movimento humano. No entanto, mesmo uma equipe multidisciplinar, dispondo de um laboratório completo de análise do movimento, pode falhar na identificação de quais grupos musculares estão sendo recrutados durante um exercício. Sobretudo quando a musculatura de interesse é profunda. O objetivo desta tese é propor formas de detectar a contração muscular através da Tomografia por Impedância Elétrica (TIE). Um modelo de elementos finitos de condução elétrica é utilizado para resolver o problema inverso através do algoritmo de Newton-Raphson de forma a obter as imagens de TIE. Um novo modelo de eletrodo e o método de erro de discretização da malha são introduzidos como forma de melhorar as imagens de TIE. Além disso, a variabilidade da impeditividade de tecidos musculo-esqueléticos é medida experimentalmente, in vivo tanto em repouso quanto em exercício. Os resultados mostram que o sangue tem um papel importante nas mudanças de impeditividade e que as variações medidas durante as contrações musculares parecem estar relacionadas à taxa de contração do movimento. As imagens de TIE, obtidas in vivo de um voluntário, apresentam um aumento de resistividade durante a contração muscular.

O Serviço de Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo (ATFM) estabelece um controle de fluxo seguro, ordenado e eficiente de acordo com a capacidade da infraestrutura e dos serviços de controle. O Gerenciamento ´e realizado com o auxílio de sistemas automatizados. Tais sistemas implementam programas que ajustam a demanda de voos à capacidade do espaço aéreo. Algoritmos simples podem sugerir medidas ATFM para solucionar a saturação em um conjunto restrito de elementos regulados (aeródromos, regiões do espaço aéreo, fixos ou aerovias). A natureza interconectada dos elementos regulados, que compõem o fluxo de tráfego aéreo, demanda uma abordagem mais abrangente para atingir o uso ótimo desses recursos, uma vez que outros problemas podem surgir quando a otimização local é aplicada a um elemento sem levar em conta seus elementos relacionados. Nem sempre há a necessidade do planejamento estratégico ser um ótimo global, uma vez que cenários viáveis e sub-ótimos encontrados com menor custo computacional podem representar soluções satisfatórias. O aumento da demanda do tráfego aéreo, no entanto, tem fomentado a aplicação de programas de geração de medidas ATFM mais complexos. Esta pesquisa implementou um programa de otimização global para a geração de medidas ATFM em cenários de larga escala do mundo real. O problema ´e modelado como um problema de programa¸c~ao inteira e o modelo adotado ´e abrangente, pois prevê atraso em solo, em voo, alteração de velocidade e rerroteamento. O programa é capaz de balancear o fluxo atendendo restrições de capacidade dos aeródromos e dos setores. Além disso, foi desenvolvida uma interface de visualização e edição de dados para os cenários estudados. Dados de voos no espaço aéreo brasileiro foram processados e utilizados para testar a solução implementada e mostraram a viabilidade do método. A utilização de um programa de otimização que leva em conta mais restrições potencialmente irá contribuir com o aumento de eficiência no uso da infraestrutura e do espaço aéreo de forma segura.

A modelagem do campo acústico gerado por um transdutor ultra-sônico retangular é importante porque sua geometria é usada freqüentemente por transdutores multielementos (arrays). O conhecimento do campo acústico pode otimizar alguns parâmetros de projeto de transdutores ultra-sônicos, tais como: a sua geometria, a profundidade de foco, a largura do feixe acústico, bem como os parâmetros de focalização de um array (leis de retardos e de apodização). O modelo implementado neste trabalho calcula a pressão acústica e o potencial de velocidade gerados por transdutores de geometria retangular em um conjunto de pontos do espaço. A abordagem usa o método da integral de convolução e da resposta espacial impulsiva, cuja solução computacional do problema é exata e relativamente simples, o que normalmente não ocorre com outros métodos que apresentam um alto custo computacional (tempo de processamento). A resposta em pressão do transdutor em cada ponto do espaço é obtida com o modelo implementado em Matlab e é verificada experimentalmente. São realizadas medidas experimentais do campo de pressão gerado por transdutores retangulares monoelementos na faixa de freqüências de 400 kHz a 2,2 MHz e um array na freqüência de 1 MHz, em um tanque de imersão, utilizando um hidrofone pontual e um sistema computadorizado de varredura de campo. A comparação entre os resultados simulados e experimentais mostra uma boa concordância, bem como as suas limitações.

Os transformadores de potência elétrica produzem um elevado nível de ruído que em alguns casos gera desconforto à comunidade vizinha. O presente trabalho desenvolve um modelo estrutural de elementos nitos que, com carregamento adequado, é capaz de reproduzir o deslocamento, medido durante a operação, de um transformador de potência elétrica. Este modelo estrutural é utilizado para calcular a redução do deslocamento das superfícies deste transformador decorrentes do emprego de absorvedores dinâmicos de vibração. Este modelo estrutural foi desenvolvido para estimar o número de absorvedores dinâmicos, sua massa e sua localização que permitiria reduzir o ruído acústico emitido por este transformador de potência até alcançar níveis de intensidade de som em comformidade com a legislação brasileira.

Nesta tese, exploramos tomada de decisão com preferências parcialmente ordenadas: dadas duas ações, o indivíduo pode preferir uma ação a outra, julgá-las equivalentes, ou julgá-las incomparáveis. Tais preferências são originárias da incerteza sobre determinados estados do modelo de decisão e são reveladas pela imprecisão nos valores de probabilidade. Investigamos seis critérios de escolha de estratégias em problemas de decisão seqüenciais, representados por árvores de decisão e diagramas de influência, com probabilidades imprecisas: T-maximin, T-maximax, T-maximix, Dominação por Intervalos, Maximalidade e E-admissibilidade. Apresentamos novos algoritmos que geram estratégias para todos estes critérios. As principais contribuições deste trabalho estão na implementação dos algoritmos e na análise, sob o ponto de vista computacional, dos diversos critérios considerados como racionais em situações de incerteza representada por conjuntos de probabilidades.

Com o intuito de otimizar o projeto de unidades hidrogeradoras e, por conseguinte, aumentar a sua disponibilidade, uma previsão mais precisa do seu comportamento dinâmico é de fundamental importância. Assim, o presente trabalho se propôs a modelar uma unidade hidrogeradora de forma mais completa, considerando os efeitos do empuxo magnético, mancais, perturbações hidráulicas, desbalanceamento e selos labirintos de turbina Francis. A partir do modelo construído, foram realizadas análises modais, temporais e espectrais. Os resultados numéricos são comparados com os dados experimentais de uma unidade hidrogeradora de grande porte. Tanto sinais de tendência temporal, como órbitas, e espectros de frequência dos fenômenos envolvidos são analisados e comparados. Dessa forma, pretende-se obter o modelo menos complexo possível, mas que seja capaz de representar de forma aceitável a dinâmica da unidade hidrogeradora sujeita a diferentes condições de operação. A maior dificuldade encontrada foi na representação das excitações externas ao sistema, principalmente quando a máquina está operando em regime parcial. Constatou-se uma importante influência do selo labirinto na simulação do comportamento dinâmica da turbina Francis operando em carga parcial. Ao final, os aspectos do modelo que podem ser aprimorados são discutidos.

A reação de óxido de etileno com substratos orgânicos é um dos principais processos empregados na obtenção de tensoativos. Apesar da grande importância comercial dessas reações, ainda existe muito a se explorar sobre o assunto. As publicações encontradas em geral tratam somente do estudo da cinética dessa reação, e existem poucos trabalhos sobre a aplicação dessas leis cinéticas e de solubilidade em reatores comerciais, de forma a estudar o mecanismo da reação integrado aos diferentes equipamentos usados nas plantas químicas. O principal objetivo desse trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo matemático que integra os mecanismos cinéticos, de solubilidade e de transferência de calor para reatores comerciais de etoxilação mecanicamente agitados. Devido ao grau de complexidade e das análises laboratoriais necessárias, optou-se por utilizar modelo cinético disponível para reações de etoxilação. A reação de etoxilação, modelada como uma reação de 2ª ordem, depende da concentração de óxido de etileno e catalisador no meio reacional. A solubilidade do óxido de etileno no substrato reacional foi estudada considerando-se a mistura entre óxido e substrato uma mistura não-ideal, e os coeficientes de atividade desses reagentes na mistura foram obtidos conforme o método de Wilson. A transferência de massa na interface entre gás e líquido foi modelada a partir da teoria de dois filmes de Whitman, na qual é considerada a existência de uma faixa fixa na fase gasosa e na fase líquida através da interface. O reator estudado é um reator mecanicamente agitado, com agitador de turbinas axiais inclinadas 45º. O controle de temperatura do reator é continuamente ativado através da abertura das válvulas de resfriamento da serpentina. A vazão de água de resfriamento é calculada através da análise iterativa da perda de carga na serpentina, considerando-se a possibilidade de escoamento líquido e bifásico.Com as equações obtidas foi elaborado um simulador dinâmico no software Matlab, e os gráficos obtidos comparados com as variáveis medidas no reator industrial.

O objeto de estudo deste trabalho é a construção de modelos que permitam a estruturação do projeto do controle de sistemas flexíveis de manufatura que considerem não somente estados de operação normal, mas também estados anormais, isto é, em situações de falhas. Entende-se como falha o desvio de pelo menos uma propriedade do sistema que leva o mesmo a um estado de defeito, que por sua vez se define como um comportamento incomum, não projetado, do sistema sob estudo, que finalmente é manifestado como um defeito. Sistemas flexíveis de manufatura são sistemas que executam múltiplos processos visando à produção de diversos bens. O processo é um conjunto de ações de transformação que por sua parte requerem um conjunto de recursos que são compartilhados por outros processos simultaneamente. Sistemas flexíveis de manufatura envolvem um número relativamente grande de componentes, máquinas, equipamentos e operadores humanos, que interagem de maneira diversificada manipulando um grande conjunto de informação e diferentes materiais em ambientes que podem até ser agressivos. Independentemente de qualquer programa de manutenção, falhas são eventos que são possíveis de acontecer em qualquer sistema de tal natureza. Num ambiente ideal, o funcionamento de todos os componentes poderia ser monitorado com o objetivo de detectar as falhas prematuras, mas devido ao custo envolvido, isso se torna inviável. Neste sentido surge o desafio de detectar as falhas a partir da observação do contexto do funcionamento do processo, mediante a monitoração de alguns parâmetros, em geral de fácil acesso, e tomando em consideração manifestações (sintomas) das falhas de um ponto de vista qualitativo. O presente trabalho propõe a utilização de redes Bayesianas para o diagnóstico de falhas em sistemas flexíveis de manufatura. As redes Bayesianas constituem uma ferramenta útil para a representação das relações que existem entre as causas (componentes em estado de falha) e os sintomas (observações anormais do processo). A partir deste modelo, inferências podem ser feitas para o diagnóstico do sistema.Por outro lado, nos últimos anos a rede de Petri tem sido utilizada exitosamente na representação dos aspectos de controle de sistemas produtivos e particularmente de sistemas de manufatura e, desta forma, considera-se aqui tal ferramenta para a modelagem do sistema não só em condições normais de funcionamento como também para a representação do tratamento de falhas, no contexto de um sistema tolerante a anomalias do processo. Especial ênfase é dada à estruturação de uma metodologia que permita a concepção de um procedimento eficaz para a construção de modelos de controle.

A brain-machine interface (BMI) is a system that allows the communication between the central nervous system (CNS) and an external device (Wolpaw et al. 2002). Applications of BMIs include the control of external prostheses, cursors and spellers, to name a few. The BMIs developed by various research groups differ in their characteristics (e.g. continuous or discrete, synchronous or asynchronous, degrees of freedom, others) and, in spite of several initiatives towards standardization and guidelines, the cross comparison across studies remains a challenge (Brunner et al. 2015; Thompson et al. 2014). Here, we used a 64-channel EEG equipment to acquire data from 19 healthy participants during three different tasks (SSVEP, P300 and hybrid) that allowed four choices to the user and required no previous neurofeedback training. We systematically compared the offline performance of the three tasks on the following parameters: a) accuracy, b) information transfer rate, c) illiteracy/inefficiency, and d) individual preferences. Additionally, we selected the best performing channels per task and evaluated the accuracy as a function of the number of electrodes. Our results demonstrate that the SSVEP task outperforms the other tasks in accuracy, ITR and illiteracy/inefficiency, reaching an average ITR** of 52,8 bits/min and a maximum ITR** of 104,2 bits/min. Additionally, all participants achieved an accuracy level above 70% (illiteracy/inefficiency threshold) in both SSVEP and P300 tasks. Furthermore, the average accuracy of all tasks did not deteriorate if a reduced set with only the 8 best performing electrodes were used. These results are relevant for the development of online BMIs, including aspects related to usability, user satisfaction and portability.

O grande avanço das técnicas de Planejamento em Inteligência Artificial fez com que a Engenharia de Requisitos e a Engenharia do Conhecimento ganhassem extrema importância entre as disciplinas relacionadas a projeto de engenharia (Engineering Design). A especificação, modelagem e análise dos domínios de planejamento automático se tornam etapas fundamentais para melhor entender e classificar os domínios de planejamento, servindo também de guia na busca de soluções. Neste trabalho, é apresentada uma proposta de um ambiente integrado de modelagem e análise de domínios de planejamento, que leva em consideração o ciclo de vida de projeto, representado por uma ferramenta gráfica de modelagem que utiliza diferentes representações: a UML para modelar e analisar as características estáticas dos domínios; XML para armazenar, integrar, e exportar informação para outras linguagens (ex.: PDDL); as Redes de Petri para fazer a análise dinâmica; e a PDDL para testes com planejadores.

Este documento é resultado de uma pesquisa que envolve a proposta de uma arquitetura com orientação a serviços de um sistema que integra e coordena um conjunto de sistemas produtivos teleoperados e geograficamente dispersos, no qual se adota uma abordagem de modelagem baseada em uma ferramenta formal, como é a rede de Petri, a fim de estruturar um procedimento não só para a construção dos modelos como também para a análise funcional das partes que compõem o sistema e que, posteriormente, são implementadas em uma arquitetura de controle distribuído. O texto apresenta a motivação e justificativa da pesquisa envolvendo o histórico do desenvolvimento dos sistemas produtivos (SPs); uma revisão da literatura onde, entre outros aspectos, mostram-se abordagens de outros pesquisadores para assegurar uma flexibilidade estrutural dos SPs; a proposta de uma arquitetura baseada numa formulação com orientação a serviços; a proposta de um procedimento de modelagem; e um exemplo de implementação dessas propostas. O desenvolvimento deste trabalho contribui para a área de SPs permitindo-lhes assegurar uma flexibilidade estrutural que facilita a reconfiguração do sistema frente a mudanças do ambiente produtivo. Neste sentido, considerando a heterogeneidade dos SPs, este trabalho propõe uma abordagem modular, com orientação a serviços, onde são conciliadas duas importantes características: o alto grau de autonomia dos módulos e a ampla interoperabilidade dos mesmos. Adicionalmente, a proposta desenvolvida assegura uma especificação precisa da troca de mensagens entre os módulos do SP.

Um material piezocompósito é resultante da combinação de um material piezelétrico com outros materiais não-piezelétricos, oferecendo vantagens substanciais em relação aos materiais piezelétricos convencionais. Diferentes propriedades efetivas podem ser obtidas alterando-se a fração de volume dos constituintes ou a própria topologia da célula unitária do piezocompósito. Materiais com Gradação Funcional (MGF) são materiais compósitos avançados, projetados de tal forma que sua composição varie gradualmente numa direção espacial. A vantagem do conceito MGF é não apresentar interface convencional entre os materiais da inclusão e da matriz, reduzindo assim um problema comum em materiais compósitos laminados, como por exemplo, o surgimento de concentração de tensões mecânicas. O Método de Otimização Topológica (MOT) é uma técnica computacional utilizada para se determinar a distribuição de materiais em uma estrutura ou material de forma sistemática, a fim de se extremizar uma determinada função objetivo. Assim, esse trabalho propõe uma metodologia sistemática e genérica para o projeto de materiais piezocompósitos com gradação funcional (MPGF) utilizando o MOT, tanto para aplicações quasi-estáticas, quanto para aplicações dinâmicas. Dessa forma, divide-se o projeto de materiais piezocompósitos em três grupos. O primeiro grupo consiste em um método de projeto de materiais baseado na combinação do método de homogeneização com o MOT para o projeto de MPGF para aplicações quasi-estáticas, onde o objetivo é projetar materiais piezocompósitos que, de modo geral, maximizem a conversão de energia mecânica em elétrica. A aplicação utilizada como exemplo neste trabalho são materiais empregados em dispositivos de coleta de energia. O segundo grupo visa aplicações dinâmicas de materiais piezocompósitos fonônicos, onde a propriedade de interesse é a possibilidade de se ter faixas de frequência, mais conhecidas por band gaps, nas quais ondas elásticas não se propagam. Assim, neste estudo visa-se o projeto de MPGF fonônicos com largura e posição de band gaps prescritos, empregando estruturas unidimensionais, e a maximização de diversos band gaps, empregando estruturas bidimensionais. O terceiro grupo explora o conceito de gradação geométrica, baseado em repetições de padrão ao longo do domínio de projeto, porém cada repetição tem um ou mais comprimentos modificados, de forma gradual. Dessa forma, suas propriedades alteram-se progressivamente ao longo da estrutura, embora a distribuição de materiais seja discreta, contornando assim possíveis dificuldades de manufatura. Esta abordagem é empregada visando à aplicação na coleta de energia, onde se procura maximizar a potência elétrica gerada em um resistor acoplado aos eletrodos, através da obtenção da topologia otimizada de estruturas piezocompósitas. Exemplos numéricos são apresentados de forma a ilustrar as metodologias de projeto propostas, bem como, analisar a influência dos parâmetros de otimização nos resultados.