Linhas de Pesquisa

1) Sistemas de medição e instrumentação

Esta linha de pesquisa se preocupa com o desenvolvimento de instrumentos de medição que são usados nos sistemas de automação industrial. Com isto as pesquisas incluem temas relacionados a sensores, analisadores, processamento de sinais e imagens, filtragem, detecção de faltas e falhas, sensores virtuais, interface com hardware, etc. Também se investiga a influência dos sistemas de medição no monitoramento, controle e supervisão de processos industriais visando melhorias na produtividade, segurança, precisão, “reliabililty”, otimização e estabilidade de tais sistemas.

Projetos de pesquisa

• Sensores para o setor de petróleo e gás natural: Desenvolvimento de sensores e instrumentos dedicados ao setor de petróleo e gás, como por exemplo, para monitoração de escoamento multifásico (típico da exploração e produção de petróleo) e possibilidade de operação em condições adversas - altas temperatura e pressão (operações submarinas). Estes instrumentos são baseados em diferentes princípios físicos, como medidas de impedância, ultrassom e óptico. Aliado ao desenvolvimento de hardware está a aplicação de técnicas de processamento e análise de sinais para extração de parâmetros de interesse.
  
  

• Hardware e software para instrumentação industrial: O objetivo principal deste projeto de pesquisa é desenvolver sensores e instrumentos para o monitoramento on-line de processos industriais. Este desenvolvimento engloba a construção de hardware esoftware instalados diretamente na planta, bem como o desenvolvimento de instrumentos virtuais que podem funcionar a partir de simuladores de processos, banco de dados e outros softwares industriais.
  
  

2) Sistemas eletrônicos, microeletrônicos e componentes

Esta linha de pesquisa visa o desenvolvimento e implementação de soluções para problemas onde alternativas em hardware são desejadas, incluindo tanto circuitos analógicos quanto circuitos digitais.

Projetos de pesquisa

• Circuitos e sistemas eletrônicos / microeletrônicos digitais: Estudo e desenvolvimento de soluções utilizando dispositivos e circuitos digitais. Duas técnicas principais são aqui utilizadas: (i) soluções utilizando dispositivos lógicos programáveis (FPGAs - Field Programmable Gate Arrays), nas quais é empregada a linguagem de síntese de hardware VHDL, e (ii) soluções utilizando circuitos integrados dedicados (ASICs – Application Specific Integrated Circuits), projetados (e posteriormente testados) localmente e fabricados via Programa MOSIS (USA). Em ambos os casos, é usual a utilização de software embarcado, incluindo também sistema operacional embarcado (EOS – Embedded Operating System) quando necessário.
  
  
• Circuitos e sistemas eletrônicos / microeletrônicos analógicos: Pesquisa e desenvolvimento de sistemas de instrumentação eletrônicos com elevado índice de nacionalização aplicados no monitoramento de grandezas físicas nas áreas de energia, agrometeorologia, ciências exatas e outras. As atividades são direcionadas na busca de soluções alternativas não disponíveis no mercado ou de custo bastante elevado promovendo-se assim o desenvolvimento de tecnologia nacional e a diminuição da dependência externa.

3) Sistemas de controle e automação

As pesquisas relativas aos sistemas de controle e automação são realizadas considerando uma estrutura de controle hierárquica composta de quatro camadas: controle regulatório, controle supervisório, controle multi-variável (avançado) e otimização. Para cada uma destas camadas, são desenvolvidos teorias, algoritmos e tecnologias apropriadas que garantam melhorias de operação e produção, redução do consumo de energia, melhorias na segurança dos processos e redução de emissões ambientais, além de ganhos econômicos da indústria.

Projetos de pesquisa

• Modelagem e projeto de sistemas de automação: Investigação de metodologias e padrões da indústria nos temas Controle Supervisório, Sistemas a Eventos Discretos, Robótica, Redes Industriais e Redes de Sensores Sem Fio. O desenvolvimento de metodologias envolve aspectos formais tanto da modelagem e projeto de sistemas de automação, quanto da análise de desempenho. Aplicações são também desenvolvidas com o objetivo de validar as metodologias propostas, assim como contribuir para a solução de problemas da indústria nacional.
• Identificação, controle e modelagem de processos: Estudam-se técnicas (clássicas e baseadas em inteligência computacional) para obtenção de modelos de processos industriais com o intuito de se desenvolver simuladores e / ou controladores para estes processos. O desenvolvimento destes controladores são também objetivos desse projeto, e para isso estuda-se principalmente técnicas de controle PID, controle baseado em modelo, controle robusto, controle RTO (Real Time Optimization) e controle inteligente.

4) Sistemas de energia

Esta linha de pesquisa aborda os aspectos relativos à geração, à conversão, ao controle, ao processamento e à qualidade de energia. As pesquisas envolvem o desenvolvimento de conversores estáticos de elevado desempenho para diversas aplicações, soluções para a utilização de fontes renováveis de energia isoladas e conectadas com a rede elétrica, geração distribuída de energia e tecnologia de “smart grids”. Os aspectos relacionados com a modelagem, desenvolvimento e aplicação de técnicas de controle utilizados no processamento de energia também são abordados nesta linha de pesquisa.

Projetos de pesquisa

• Geração distribuída de energia elétrica: Desenvolvimento de tecnologias aplicadas à geração distribuída de energia utilizando fontes renováveis. Proposta de novos conceitos na etapa de potência do sistema de conexão das fontes renováveis ao sistema elétrico, bem como dos processos de controle empregados para a operação destes sistemas.
• Maximização da energia gerada por painéis solares fotovoltaicos em sistemas isolados da rede elétrica: Desenvolvimento de hardware e software para o processamento da energia gerada por painéis fotovoltaicos, buscando a elevação da eficiência neste processo através de uma nova proposta de conexão paralela com a carga, destinada a sistemas isolados da rede elétrica.

5) Otimização de sistemas

Esta linha de pesquisa aborda o desenvolvimento de modelos e métodos matemáticos e
computacionais para apoio a tomada de decisões sobre o planejamento, scheduling e operação de sistemas de grande porte. Envolve o uso e elaboração de modelos matemáticos, técnicas de otimização, simulação, métodos (meta) heurísticos, algoritmos, inteligência computacional, pesquisa operacional, engenharia econômica e gestão.

Projetos de pesquisa

• Planejamento e scheduling de processos petroquímicos e de gás natural: Esta linha de pesquisa propõe o estudo e desenvolvimento de modelos para auxiliar o gerenciamento de operações de transferência e estocagem em refinarias e redes de terminais portuários. Em especial, aplicam-se técnicas de otimização (Programação linear inteira mista, programação lógica por restrições, técnicas heurísticas, entre outras) em problemas de planejamento e scheduling relacionados ao transporte e armazenagem de petróleo e produtos refinados. A escolha das aplicações caracteriza de um modo geral a maior parte das operações de transporte / armazenamento de produtos em refinarias e demais atores da cadeia de suprimento do petróleo e bio- combustíveis.
• Otimização de sistemas de grande porte: Planejamento e otimização de sistemas de grande porte, tais como sistemas de distribuição de energia elétrica, sistemas de abastecimento de água, redes de dutos, redes de telecomunicações, etc.
• Sistemas Logísticos e de Manufatura: Esta linha de pesquisa utiliza conceitos de Pesquisa Operacional (PO) - métodos exatos e heurísticos - com o objetivo de otimizar problemas da indústria de manufatura, em especial problemas de logística / gerenciamento da cadeia de abastecimento, problemas de balanceamento de linhas de produção, sequenciamentos em gargalos produtivos, minimizações de set-ups, problemas de flow-shop e job-shop, dentre outros