Advanced Control for Energy Management of Grid-Connected Hybrid Power Systems in the Sugar Cane Industry

This work presents a process supervision and advanced control structure, based on Model Predictive Control (MPC) coupled with disturbance estimation techniques and a finite-state machine decision system, responsible for setting energy productions set-points. This control scheme is applied to energy generation optimization in a sugar cane power plant, with non-dispatchable renewable sources, such as photovoltaic and wind power generation, as well as dispatchable sources, as biomass. The energy plant is bound to produce steam in different pressures, cold water and, imperiously, has to produce and maintain an amount of electric power throughout each month, defined by contract rules with a local distribution network operator (DNO). The proposed predictive control structure uses feedforward compensation of estimated future disturbances, obtained by the Double Exponential Smoothing (DES) method. The control algorithm has the task of performing the management of which energy system to use, maximize the use of the renewable energy sources, manage the use of energy storage units and optimize energy generation due to contract rules, while aiming to maximize economic profits. Through simulation, the proposed system is compared to a MPC structure, with standard techniques, and shows improved behavior.Ministerio de Economía y Competitividad CNPq401126/2014-5Ministerio de Economía y Competitividad CNPq303702/2011-7Ministerio de Economía y Competitividad DPI2016-78338-

Teaching control with Basic Maths: Introduction to Process Control course as a novel educational approach for undergraduate engineering programs

In this article, we discuss a novel education approach to control theory in undergraduate engineering programs. In particular, we elaborate on the inclusion of an introductory course on process control during the first years of the program, to appear right after the students undergo basic calculus and physics courses. Our novel teaching proposal comprises debating the basic elements of control theory without requiring any background on advanced mathematical frameworks from the part of the students. The methodology addresses, conceptually, the majority of the steps required for the analysis and design of simple control systems. Herein, we thoroughly detail this educational guideline, as well as tools that can be used in the classroom. Furthermore, we propose a cheap test-bench kit and an open-source numerical simulator that can be used to carry out experiments during the proposed course. Most importantly, we also assess on how the Introduction to process control course has affected the undergraduate program on Control and Automation Engineering at Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC, Brazil). Specifically, we debate the outcomes of implementing our education approach at UFSC from 2016 to 2023, considering students' rates of success in other control courses and perspectives on how the chair helped them throughout the course of their program. Based on randomised interviews, we indicate that our educational approach has had good teaching-learning results: students tend to be more motivated for other control-related subjects, while exhibiting higher rates of success.Comment: 55 pages, 13 figures, Screening at the Journal of Control, Automation and Electrical System

Utilizando a Pesquisa Nacional de Saúde 2013 e 2019 para uma avaliação nacional do risco de diabetes

Brazil had, in 2021, almost 15.7 million people with diabetes (type 1 and 2). In this work, using the Pesquisa Nacional de Saúde (PNS) 2013 and 2019, the diabetes risk for the entire population covered by those surveys, with 18 years and older, was assessed applying the American Diabetes Association Risk Test. Only one question from that test, regarding relatives with diabetes, could not be answered from the PNS questionnaires. After applying the test to both PNS 2013 and 2019, 15.9% and 19.0% of the population with 18+ years was found to be at risk of developing diabetes, representing about 23 and 28 million people, respectively. Those with 65+ years were found to be more at risk, increasing from 42.3% in 2013 to 46.0% in 2019. A good result came from those with BMI > 30, whose percentage at risk dropped from 47.9% in 2013 to 42.5% in 2019. Brazilian states with the biggest risk increase were Tocantins, Mato Grosso do Sul, Piauí and Bahia, all with more than 4pp, while ten states had increases bigger than 3pp. The results obtained in this work corroborate recent findings in diabetes prevalence studies and also reinforce the great importance of such nationwide health survey, as it represent an invaluable resource to public health policies.O Brasil tinha, em 2021, cerca de 15.7 milhões de pessoas com diabetes (tipo 1 e 2). Neste trabalho, utilizando a Pesquisa Nacional de Saúde (PNS) 2013 e 2019, o risco de diabetes para a população abrangida por estas pesquisas, com 18 anos ou mais, foi avaliado, através do Teste de Risco de Diabetes da American Diabetes Association. Uma questão, sobre parentes com diabetes, não está presente nos questionários da PNS. Aplicando o teste às PNS 2013 e 2019, 15.9% e 19.0% da população com 18+ anos apresentou risco de desenvolver diabetes, o que representa cerca de 23 e 28 milhões de pessoas, respectivamente. Aqueles com 65+ anos foram os que apresentaram o maior risco, com os valores subindo de 42.3% em 2013 para 46.0% em 2019. Um bom resultado foi obtido para aqueles com IMC > 30, cujo percentual em risco diminuiu de 47.9% em 2013 para 42.5% em 2019. Os estados brasileiros com o maior aumento de risco foram Tocantins, Mato Grosso do Sul, Piauí e Bahia, todos com mais de 4pp. Dez estados tiveram aumentos maiores do que 3pp. Nossos resultados corroboram os que têm sido obtidos em estudos recentes de prevalência de diabetes e também reforçam a importância de pesquisas de abrangência nacional sobre saúde como um recurso importante para as políticas públicas

Um modelo para o ensino de controle estatístico da qualidade

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de ProduçãoO Controle Estatístico da Qualidade -CEQ (constituído por Controle Estatístico de Processos, Estudos de Capabilidade de Processos, Inspeção por Amostragem e Planejamento de Experimentos) compreende um conjunto de ferramentas muito importantes para aobtenção, manutenção e melhoria da Qualidade de produtos e serviços produzidos por uma organização. Por esse motivo é imprescindível que suas técnicas sejam corretamente aplicadas, pois a Avaliação da Qualidade é crucial para a organização e o CEQ é parte importante não somente da Avaliação, mas também do processo de melhoria da Qualidade. Não obstante sua importância, o CEQ vem sendo empregado de forma inadequada em muitas empresas. Como o CEQ é ensinado nos mais diversos cursos técnicos e superiores, bem como nos setores de treinamento das empresas, possivelmente a abordagem utilizada não é totalmente apropriada, por causar o mau uso das técnicas envolvidas. O objetivo deste trabalho é tornar o ensino de CEQ realmente efetivo, através da elaboração de um modelo para o ensino do CEQ que capacite os egressos a aplicarem corretamente as técnicas. O modelo incorpora uma aplicação computacional, com uma abordagem baseada na Inteligência Artificial, que tem obtido bons resultados em aplicações educacionais. Para desenvolver o modelo foram feitos os diagnósticos da atual forma como o CEQ é empregado nas empresas, e de como está sendo ensinado nas instituições de ensino e dentro das próprias empresas. A partir desses resultados foram definidos os conceitos a serem incluídos no modelo, e o detalhamento da abordagem de Inteligência Artificial que será utilizada na aplicação computacional. A aplicação computacional tem características de um Sistema Tutorial Inteligente, e o protótipo foi implementado inicialmente para os conceitos de Controle Estatístico de Processos e Estudos de Capabilidade de Processos

Linear Parameter Varying Approaches as Advanced Control Techniques: Application to Vehicle Dynamics

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia de Controle e Automação.Ce travail de Fin-d’études présente plusieurs techniques de modélisation, identification et de la commande avancée appliqués a l’étude des systèmes de suspensions semi-actifs. Ce travail est divisé en trois domaines principaux: développement et l’application des techniques LPV pour l’identification des défauts sur les actionneurs dans les systèmes de suspension; développement et mise-en-œuvre d’un système de contrôle prédictif basé sur modèle appliqué en temps réel sur des suspensions semi-actifs; développement des techniques LPV de reconfiguration pour la commande tolerant aux défauts des systèmes de suspension. Les stratégies de commande développées sont analysées par simulation et validation et se montrent satisfaisantes.This End-of-Studies Work presents a range of techniques of Modeling, Identification and Advanced Control applied to the study of Semi-Active Suspensions in Vehicular Systems. This work is divided into three main branches: i) development and application of LPV fault identification techniques on actuators of suspension systems; ii) development and implementation of a real-time model predictive control scheme applied the control of semi- active suspensions; iii) development and application of LPV reconfiguration techniques for fault tolerant control of suspension system. The developed control strategies are analysed through simulation and validation on a mechatronic test-bench and prove themselves satisfactory.Este Trabalho de Conclusão de Curso apresenta diversas técnicas de Modelagem, Identifi- cação e Controle Avançado aplicadas ao estudo de Suspensões Semi-Ativas em Sistemas Veiculares. Este trabalho é divido em três eixos principais: i) Desenvolvimento e aplicação de técnicas LPV de Identificação de Falhas em amortecedores de sistemas de suspensão; ii) Desenvolvimento e implementação de um sistema de Controle Preditivo baseado em modelo aplicado em tempo-real para o controle de suspensões semi-ativas; iii) Desenvolvimento e aplicação de técnicas de reconfiguração LPV para o Controle Tolerante a Falhas de sistemas de suspensão. As técnicas e o desenvolvimento feito são analisados através de simulação e validação em uma plataforma mecatrônica experimental e demonstram-se satisfatórios

Parkia multijuga (fabaceae): interações multi-espécie e estratégias que maximizam a sobrevivência nos estágios iniciais de sua história de vida

The period of seed maturation and dispersal is a crucial moment in the life history of plants. Antagonistic interactions that cease light can compromise the natural regeneration of the species. Pre-dispersion and post-dispersal seed predation is common in most Fabaceae, which develop strategies to minimize the impact of predators. Parkia multijuga Benth. (Fabaceae: Caesalpinioideae), is an Amazonian mainland tree that grows massively and synchronously with other individuals at long intervals from one season to the next, and has independent fruits with large seeds that are predated by bruquídeos before being dispersed and submitted to a primary dispersion. The latter are also seed dispersers. These multispecies ecological interactions are fundamental to a species' life history. In order to understand, describe and evaluate the advantages and disadvantages of these interactions for the plant, fruits were collected from 15 individuals from the central region of Amazonas, measuring the distance of primary dispersion and quantifying the fruits and predated seeds pre and post-primary dispersion, in addition to levels of seed predation. In addition, germination experiments with simulated predation were carried out under greenhouse conditions. In the field experiments were carried out that measured the secondary dispersion and tested the fruiting strategy of the mast and model of Janzen-Connel. Photographic traps were used to determine which animals interacted with the fruits and to identify which of them were seed predators / dispersers. The mean values of the primary dispersion measures varied between 4.36 m and 8.57 m, while the secondary dispersion recorded distances between 3.00 m and 54.60 m with an average of 16.23 m. Before primary dispersion, about 31.70% of the seeds are reached by bruquídeos, 18.32% are aborted and 49.97% are inside the pods, to be predated or dispersed/buried by scatter-hoarding rodents. Of the seeds predated by the bruquids, 75% had a predation level lower than 31%, and 58% of these seeds survive and generate normal seedlings under greenhouse conditions. Five animals were recorded interacting with the fruits and seeds of P. multijuga evidencing that they were responsible for the removal of all the fruits and seeds arranged under the canopy of the trees. In order of frequency in the records are the following animals (only the first two were seen opening the fruits); Myoprocta acouchy, Proechimys sp. cuvieri/guyannensis, Dasyprocta leporina, Metachirus nudicaudatus and Didelphis marcupialiO período de maturação e dispersão de sementes é um momento crucial na história de vida das plantas. Interações antagônicas que ocorrem nesta fase podem comprometer a regeneração natural da espécie. A predação pré-dispersão e pós-dispersão de sementes é comum na maioria das Fabaceaes, que desenvolveram estratégias para minimizar o impacto dos predadores. Parkia multijuga Benth. (Fabaceae: Caesalpinioideae), é uma árvore amazônica de terra firme que frutifica em massa e em sincronia com outros indivíduos em longos intervalos de tempo entre uma estação e outra, e possui frutos indeiscentes com grandes sementes dormentes que são predadas por bruquídeos antes de serem dispersas e por roedores após a dispersão primária. Estes últimos também são dispersores das sementes. Estas interações ecológicas de multiespécie são fundamentais para a história de vida da espécie. Com o objetivo de entender, descrever e avaliar as vantagens e desvantagens dessas interações para a planta, coletou-se frutos de 15 indivíduos na região central do Amazonas, medindo-se a distância de dispersão primária e quantificando os frutos e sementes predados e não predados pré e pós dispersão primária, além de se verificar os níveis de predação por semente. Também se realizou experimentos de germinação com predação simulada em casa de vegetação. Em campo foram feitos experimentos que mediram a dispersão secundária e testaram a estratégia de mast-fruiting e modelo Janzen-Connel. Armadilhas fotográficas foram utilizadas para determinar que animais interagiam com frutos e identificar quais deles eram predadores/dispersores das sementes. As médias das medidas de dispersão primária variaram entre 4.36 m e 8.57 m, já a dispersão secundária registrou distâncias entre 3.00 m e 54.60 m com uma média de 16.23 m. Antes da dispersão primária, cerca de 30% das sementes são atingidas por bruquídeos, 20% são abortadas e 50% ficam dentro das vagens sobre o solo, para depois serem predadas ou dispersas/enterradas por roedores scatter-hoarding. Das sementes predadas pelos bruquídeos, 75% apresentaram um nível de predação menor que 31%, e 58% destas sementes sobrevivem e geram plântulas normais em condições de casa de vegetação. Cinco animais foram registrados interagindo com os frutos e sementes de P. multijuga evidenciando que estes foram os responsáveis pela remoção de todos os frutos e sementes dispostos sob a copa das árvores. Em ordem de frequência nos registros estão os seguintes animais (só os dois primeiros foram vistos abrindo os frutos); Myoprocta acouchy, Proechimys sp. cuvieri/guyannensis, Dasyprocta leporina, Metachirus nudicaudatus e Didelphis marcupialis