ABSTRACT The demand of the agricultural sector for more operationally efficient machines and implements motivated the development of alternatives for driving of this equipment. Aiming an electrical supply to apply in agricultural implements, this study proposes a system that uses the tractor power take off to activate a synchronous generator, using a fuzzy logic controller designed to regulate the generated voltage level. Different control architectures were tested and evaluated by simulations. In the initial stage were evaluated fuzzy PI, fuzzy PD and fuzzy PID controllers of multiple inputs and single output (MISO) and the error of the generated voltage as state variable. Subsequently, it was evaluated a fuzzy PI controller of single input and multiple outputs (SIMO) with a modified rule base for the system. In the final stage, the angular drive speed was included as state variable of the controller. The behavior of each architecture was analyzed by means of performance indexes. The results show that among the tested controllers, the modified fuzzy PI SIMO presented the best performance values while maintaining the operating variables within the established limits.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento, a simulação e a implementação de um sistema de controle, em malha fechada, baseado em lógica fuzzy, para regular e uniformizar a vazão mássica aplicada por um dosador de fertilizante do tipo helicoidal. A estratégia de controle foi desenvolvida, utilizando-se da ferramenta "Fuzzy Logic Toolbox", do programa MATLAB. Foi simulado, em linguagem Simulink - MATLAB, o sistema operando em malha aberta e em malha fechada. A variável manipulada pelo controlador foi a tensão do motor elétrico de corrente contínua (MECC), e as suas variáveis de entrada foram: o erro e a variação do erro entre a vazão mássica atual aplicada e o valor de referência (VR), além da velocidade de deslocamento e a variação da velocidade de deslocamento do equipamento. A sintonia e o projeto das regras das funções de pertinência da lógica fuzzy foram realizados por meio de simulações, além de verificação de que o sistema foi capaz de responder às mudanças no VR. Nos testes experimentais, o coeficiente de variação da vazão mássica ficou entre 6,32 e 13,18%, o erro em regime estacionário variou de -0,72 a 0,13 g s-1 e o tempo de resposta médio foi de 0,38 s. O sistema de controle foi capaz de reduzir a característica oscilatória da vazão mássica aplicada pelo mecanismo dosador e foi eficiente em acompanhar as mudanças do VR.

The present study shows the development, simulation and actual implementation of a closed-loop controller based on fuzzy logic that is able to regulate and standardize the mass flow of a helical fertilizer applicator. The control algorithm was developed using MATLAB's Fuzzy Logic Toolbox. Both open and closed-loop simulations of the controller were performed in MATLAB's Simulink environment. The instantaneous deviation of the mass flow from the set point (SP), its derivative, the equipment´s translation velocity and acceleration were all used as input signals for the controller, whereas the voltage of the applicator's DC electric motor (DCEM) was driven by the controller as output signal. Calibration and validation of the rules and membership functions of the fuzzy logic were accomplished in the computer simulation phase, taking into account the system's response to SP changes. The mass flow variation coefficient, measured in experimental tests, ranged from 6.32 to 13.18%. The steady state error fell between -0.72 and 0.13g s-1 and the recorded average rise time of the system was 0.38 s. The implemented controller was able to both damp the oscillations in mass flow that are characteristic of helical fertilizer applicators, and to effectively respond to SP variations.

O objetivo deste trabalho foi modelar matematicamente e simular o comportamento dinâmico de um dosador helicoidal de fertilizantes (DHF) a fim de utilizá-lo em aplicação a taxas variáveis (ATV)e reduzir o coeficiente de variação (CV) da aplicação, propondo uma forma de atuação na velocidade angular de acionamento θ' do seu eixo. A entrada do modelo foi θ' e a resposta foi a vazão mássica de fertilizante em função de suas características construtivas, densidade do fertilizante, fator de enchimento e posição do fim do helicoide. O modelo foi usado na simulação de um sistema de controle em malha aberta, com o acionamento do DHF feito por meio de um motor elétrico com atuação na tensão de armadura (V A). Introduzindo-se um sinal de excitação senoidal em V A com amplitude e defasagem otimizada, consequentemente variando-se θ' durante um ciclo de operação, obteve-se redução no CV de 29,8 % (V A constante) para 11,4 %. O desenvolvimento do modelo matemático foi um primeiro passo no sentido da introdução de acionamento elétrico e de sistemas de controle em malha fechada, visando à aplicação de DHF com baixos índices de CV em ATV.

The objective of this study was to model mathematically and to simulate the dynamic behavior of an auger-type fertilizer applicator (AFA) in order to use the variable-rate application (VRA) and reduce the coefficient of variation (CV) of the application, proposing an angular speed controller θ' for the motor drive shaft. The input model was θ' and the response was the fertilizer mass flow, due to the construction, density of fertilizer, fill factor and the end position of the auger. The model was used to simulate a control system in open loop, with an electric drive for AFA using an armature voltage (V A) controller. By introducing a sinusoidal excitation signal in V A with amplitude and delay phase optimized and varying θ' during an operation cycle, it is obtained a reduction of 29.8% in the CV (constant V A) to 11.4%. The development of the mathematical model was a first step towards the introduction of electric drive systems and closed loop control for the implementation of AFA with low CV in VRA.

O processo de armazenamento refrigerado em câmaras contribui, em grande parte, para a qualidade e a longevidade dos produtos. Nos últimos anos, têm-se intensificado os estudos de estratégias de controle com a finalidade de diminuir a variação da temperatura dentro da câmara de armazenamento e de reduzir o consumo de energia elétrica. Neste trabalho, foi desenvolvido um sistema para aquisição de dados e controle do processo, em linguagem LabVIEW, para ser aplicado no sistema de refrigeração de uma câmara frigorífica de 30m³. A utilização da instrumentação e do aplicativo desenvolvido possibilitou a realização de experimentos científicos, com o objetivo de estudar o comportamento dinâmico do sistema de refrigeração, comparar o desempenho das estratégias de controle da máquina térmica, tanto em função da temperatura controlada, quanto ao consumo de energia elétrica. Neste sistema, foram testadas as estratégias de controle liga-desliga, PID e fuzzy. Em relação ao consumo de energia elétrica, o controlador fuzzy obteve o melhor resultado, economizando 10% em relação às outras estratégias testadas.

The process of cold storage chambers contributes largely to the quality and longevity of stored products. In recent years, it has been intensified the study of control strategies in order to decrease the temperature change inside the storage chamber and to reduce the electric power consumption. This study has developed a system for data acquisition and process control, in LabVIEW language, to be applied in the cooling system of a refrigerating chamber of 30m³. The use of instrumentation and the application developed fostered the development of scientific experiments, which aimed to study the dynamic behavior of the refrigeration system, compare the performance of control strategies and the heat engine, even due to the controlled temperature, or to the electricity consumption. This system tested the strategies for on-off control, PID and fuzzy. Regarding power consumption, the fuzzy controller showed the best result, saving 10% when compared with other tested strategies.

A água é um recurso cada vez mais escasso e também de alto custo em várias regiões. O beneficiamento de frutas e hortaliças, em geral, apresenta elevado consumo de água durante o processo de limpeza. A linha de beneficiamento e de classificação do tomate de mesa é constituída de: recebimento, limpeza, seleção, classificação e embalagem. Normalmente, o recebimento dos tomates em uma linha de beneficiamento ocorre com taxa de alimentação constante, porém com interrupções frequentes dos operadores, ocasionando desperdício de energia e água, e a eficiência de limpeza dos frutos. O objetivo deste trabalho foi avaliar um sistema de limpeza dos frutos, equipado com um controle automático de fluxo de água, visando ao uso racional de água. Para a avaliação da eficiência do processo de limpeza, aplicou-se uma metodologia que utiliza o turbidímetro. Observou-se que o índice de limpeza foi, segundo critérios estatísticos, semelhante nos sistemas automatizado e tradicional, todavia o consumo de água no sistema automatizado foi quatro vezes inferior quando comparado ao sistema tradicional, indicando o potencial de aplicação comercial deste sistema.

Water is a natural resource becoming scarce in many regions. Cleaning fruits and vegetables, generally demands high water consumption. A fresh market tomato packing-line is composed of: receiving, cleaning, sorting, classifying and packing. Normally, the receiving process for tomatoes in a packing line happens in a constant flow, however often interruptions of operators cause loss of water, energy and also fruits cleaning efficiency. The main goal of this study was to develop an automation system for cleaning fruits, with a rational water use. For evaluating cleaning efficiency it was developed a methodology using a turbidimiter. The results showed that the cleaning efficiency index was statistically similar between the two systems; however, water consumption for the automated system was four times lower than the traditional system, suggesting a potential for commercial application on this system.

Visou-se, neste trabalho, realizar a predição de sinais de radiofrequência para a aplicação de Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) de monitoramento e controle em uma granja de frango de corte. A tecnologia de comunicação sem fio utilizada foi a Zigbee, com o padrão IEEE 802.15.4 compondo a camada física e de enlace. Desenvolveu-se, para automatizar a leitura de potências, um aplicativo em linguagem Delphi e, para a predição de sinais de RF (Radiofrequência), utilizou-se o modelo Shadowing adaptado. Todos os testes foram realizados em granja comercial, no Município de Tuiuti, estado de São Paulo, Brasil. Os resultados obtidos demonstraram boas condições de transmissão até 131 m, indicando que a tecnologia Zigbee é adequada, segundo a perspectiva de propagação de sinais, para a implementação de RSSF em granjas de frango de corte.

This study aimed to conduct an evaluation for the implementation of Wireless Sensors Network (WSN) of tracking and control in a poultry farm. The wireless technology used was Zigbee, with the IEEE 802.15.4 standard forming the physical layer and link layer. To automate the power measurement a DELPHI language software was developed and, for the prediction of RF signals, an adjusted model of the shadowing was used. All tests were performed in a commercial broiler farm, in the city of Tuiuti in the State of São Paulo, Brazil. The results of this study indicate that Zigbee technology is appropriate, from the perspective of signal propagation, to implement WSN in poultry housing.

A produção em ambientes protegidos é uma técnica por meio da qual se objetiva proteger flores e hortaliças contra a ação dos elementos meteorológicos que a afetam, além de permitir ambientes favoráveis de produção durante todo o ano, com vantagens produtivas e comerciais. Um fator importante da produção em estufas é o controle da temperaturae da umidade relativa do ar. A automação do controle do ambiente possibilita o aumento da qualidade dos produtos, maior eficiência e uso racional dos recursos. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver um sistema de controle de temperatura e umidade relativa do ar para o protótipo de uma ambiente protegido em escala reduzida, utilizando-se dos conceitos da lógica Fuzzy. As variáveis de entrada foram a temperatura e a umidade do ar e as variáveis de saída foram as atuações nos sistemas de aquecimento e de umidificação do ambiente. O processo de controle do ambiente foi simulado e os parâmetros do projeto foram ajustados. Os resultados obtidos na simulação demonstraram que os ajustes das variáveis Tar e UR, baseados no sistema de inferência Fuzzy desenvolvido, foram satisfatórios para o desempenho do sistema de controle do ambiente protegido.

Production in greenhouses is a technique that aims at protecting flowers and vegetable production against meteorological agents that affect production adversely, as well as allowing favorable environments throughout the year with productive and commercial advantages. One important issue regarding greenhouse systems is the control of the air temperature and relative humidity. The automatic environmental control allows the improvement of quality, and the efficient and rational use of resources. The aim of this work was to develop a system of temperature and humidity control for a greenhouse prototype in reduced scale, by using the concepts of Fuzzy Logic. The input variables were: air temperature and humidity, and the output variables were: changes in the environmental heating system and humidification. The environmental control was simulated and project parameters were adjusted. The results of the simulation showed that the air temperature and humidity adjustment based on the inference developed Fuzzy system, was satisfactory for the performance of the greenhouse environmental control.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um equipamento microprocessado, de baixo custo, para geração de sinal de correção diferencial para GPS, em tempo real, e configuração e supervisão do receptor GPS base. O equipamento desenvolvido possui um microcontrolador dedicado, display alfanumérico, teclado multifunção para configuração e operação do sistema e interfaces de comunicação. O circuito eletrônico do equipamento tem a função de receber as informações do GPS base e interpretá-las, transformando-as numa sentença no protocolo RTCM SC-104. O software do microcontrolador é responsável pela conversão do sinal recebido pelo GPS base, do formato proprietário para o protocolo RTCM SC-104. A placa processadora principal possui duas interfaces seriais padrão RS-232C. Uma delas tem a função de configuração e leitura das informações geradas pelo receptor GPS base. A outra atua somente como saída, enviando o sinal de correção diferencial. O projeto do equipamento microprocessado mostrou que é possível a construção de uma estação privada para a geração do sinal de correção diferencial, de baixo custo.

This work presents the development of low cost microprocessor-based equipment for generation of differential GPS correction signal, in real time, and configuration and supervision of the GPS base. The developed equipment contains a dedicated microcontroller connected to the GPS receiver, alphanumeric display and multifunction keyboard for configuration and operation of the system and communication interfaces. The electronic circuit has the function of receiving the information from GPS base; interpret them, converting the sentence in the RTCM SC-104 protocol. The microcontroller software makes the conversion of the signal received by the GPS base from the specific format to RTCM SC-104 protocol. The processing main board has two serials RS-232C standard interfaces. One of them is used for configuration and receiving the information generated by the GPS base. The other operates as output, sending the differential correction signal for the transmission system. The development of microprocessor-based equipment showed that it is possible the construction of a low cost private station for real time generation of differential GPS correction signal.

O presente trabalho teve o objetivo de desenvolver uma servoválvula de baixo custo, que respondesse a um sinal eletrônico de controle, para a aplicação de insumos líquidos a taxas variáveis. Depois de realizada pesquisa na literatura das opções de válvulas existentes para a dosagem de líquidos a baixas pressões, partiu-se para o desenvolvimento de uma válvula proporcional com acionamento mecânico por intermédio de um servomotor controlado eletronicamente. Uma vez desenvolvida a servoválvula, o sistema foi submetido a um conjunto de testes, realizados em bancada desenvolvida especificamente para esse fim, onde se procurou avaliar seu comportamento em termos de repetitividade, histerese e linearidade. Como resultados, obtiveram-se três curvas de vazão em função do percentual de abertura, descrevendo três incrementos de abertura e fechamento em duas pressões diferentes de trabalho. A servoválvula apresentou boa repetitividade, razoável histerese e curva tipicamente quadrática, bem como manteve a proposta de baixo custo. Esses resultados apresentaram-se bastante satisfatórios, uma vez que a não-linearidade e a histerese podem ser facilmente corrigidas por meio de software.

The present work aimed the development of a low cost servo-valve that answers to an electronic control signal, for variable rates liquid inputs application. A literature research to define which valve type should be used was made. A mechanically activated proportional valve with an electronically controlled servo-engine was designed and evaluated. Since developed the servo-valve, the system was submited to a number of tests .The evaluation of its behavior was obtained in terms of repeatability, hystheresis and linearity. The test was accomplished in a bench, specially developed for this aim. As a result, were obtained three curves of opening percentage as function of flow rate, describing three opening and closing increments in two different work pressures. The servo-valve presented a good repeatability, reasonable hysteresis and a typically quadratic curve. This one maintained the low cost target. These results were very satisfied because the non-linearity and the hysteresis could be easily corrected by software.

Com este trabalho, objetivou-se o desenvolvimento e avaliação de um sistema de controle para compensar a variação na rotação de acionamento dos dosadores de fertilizantes sólidos de um equipamento para formulação, dosagem e aplicação de fertilizantes sólidos no sulco, a taxas variáveis, em função da alteração da temperatura do óleo hidráulico. Desenvolveram-se controladores do tipo PID, para assegurar a manutenção precisa das rotações desejadas nos motores hidráulicos de acionamento dos dosadores de fertilizante. O equipamento foi testado em laboratório, utilizando-se sinais de testes padronizados, onde foi avaliado o seu comportamento em função do aquecimento do óleo hidráulico. Os testes realizados mostraram que o sistema de controle de rotação implementado foi adequado, mantendo inalterado o comportamento do sistema hidráulico, mesmo na ocorrência de variação da temperatura do óleo hidráulico.

The objective of this research was the development and evaluation of a control system used to compensate variation on angular speed of dosers in an equipment for formulation, dosing and application of solid fertilizers in the furrow, at variable rates, by monitoring the hydraulic oil temperature changes. PID controllers were designed to guarantee the desired angular speed of the hydraulic motors dosing shaft. The equipment was tested in laboratory using standard signal tests procedure, being able to analyze the machine behavior as a function of the hydraulic oil temperature variations. The accomplished tests showed that the implemented control system was suitable and exhibited a steady behavior even during hydraulic oil temperature changes.

Este trabalho apresenta duas metodologias para avaliar os níveis de resistência mecânica à penetração e auxiliar na tomada de decisão quanto à necessidade de se proceder à operação de subsolagem. A tomada de decisão baseia-se no volume de solo a ser mobilizado em função da resistência mecânica à penetração considerada crítica para o caso. O primeiro método, denominado probabilístico, utiliza-se de técnicas estatísticas para a definição do volume de solo a ser mobilizado. O segundo método, denominado determinístico, utiliza-se do cálculo da porcentagem do volume de solo a ser mobilizado e de sua distribuição espacial. Em ambos, são construídas curvas de porcentagem de pontos experimentais com níveis de resistência mecânica à penetração igual ou superior ao nível estabelecido como crítico, curvas de volume de solo a ser mobilizado em função do nível e, finalmente, o método determinístico apresenta ainda uma distribuição espacial dos pontos com resistência à penetração igual ou superior ao nível crítico. Uma comparação entre as curvas de volume de solo a ser mobilizado em função do nível crítico, obtidas por cada um dos métodos, mostra que os métodos são equivalentes. O método determinístico tem a vantagem de mostrar a distribuição espacial dos pontos críticos.

This paper presents two techniques to evaluate soil mechanical resistance to penetration as an auxiliary method to help in a decision-making in subsoiling operations. The decision is based on the volume of soil mobilized as a function of the considered critical soil resistance to penetration in each case. The first method, probabilistic, uses statistical techniques to define the volume of soil to be mobilized. The other method, deterministic, determines the percentage of soil to be mobilized and its spatial distribution. Both cases plot the percentage curves of experimental data related to the soil mechanical resistance to penetration equal or larger to the established critical level and the volume of soil to be mobilized as a function of critical level. The deterministic method plots showed the spatial distribution of the data with resistance to penetration equal or large than the critical level. The comparison between mobilized soil curves as a function of critical level using both methods showed that they can be considered equivalent. The deterministic method has the advantage of showing the spatial distribution of the critical points.

O presente trabalho relata o desenvolvimento de um penetrógrafo, construído para operar de forma automática, executando um ensaio de penetração com um simples toque no botão de partida. Ele possui incorporado, um sistema dedicado de aquisição de dados, que pode armazenar até 187 ensaios e uma interface de comunicação, dispensando a conexão ao microcomputador ou "datalogger". As condições do ensaio como, por exemplo, data, localização (latitude e longitude) e profundidade, podem ser atualizadas, assim como a aferição da célula de carga, via teclado com mostrador de duas linhas. Verificou-se variação de velocidade < 5% com relação à do padrão ASAE, para índices de cone entre 500 e 5.684 kPa. O equipamento é compacto, de fácil manuseio e com capacidade operacional de até um ensaio por minuto.

This paper presents the development of an automatic recording penetrometer, which operates at the touch of a button. It incorporates a data acquisition system, which can store data of 187 tests and has a serial PC interface. The test characterization such as dates, location (latitude and longitude) can be recorded as well. The maximum working depth may be set and the load cell calibration can be verified through a keyboard with 2 lines display. A speed variation error of < 5% compared to ASAE standard was verified for cone indices between 500 and 5,684 kPa. The equipment is compact, easy to handle and can realize one test every minute.

Este trabalho descreve a construção, a calibração e os testes de um Push Cone Eletrônico de baixo custo, para utilização em estudos da resistência mecânica à emergência e ao desenvolvimento das raízes das plantas. O equipamento pode ser usado para determinar Índice de Cone até 40 mm de profundidade. O push cone desenvolvido é constituído de três partes: dispositivo mecânico, circuito eletrônico e software. A parte mecânica é composta, basicamente, de um corpo confeccionado em alumínio, que abriga um cone cuja força para penetração no solo é suprida por uma mola de característica linear; a parte eletrônica é formada por um sensor de deslocamento, utilizado para medir a deflexão da mola, além de um circuito eletrônico, que faz o interfaceamento do sinal do sensor de deslocamento com um microcomputador; o software, tem a função de controlar a aquisição, o armazenamento e o processamento dos dados. O equipamento apresentou bons resultados na calibração e nos testes de campo.

This work describes the construction, calibration and tests of a Low Cost Electronic Push Cone (LCPC) for the study of mechanical impedance to root growth and plant emergence. The LCPC may be used to determine Cone Index up to a 40 mm depth. The LCPC developed is made up of three parts: mechanical device, electronic circuit and software. The mechanical part is composed, basically, of an aluminium body that shelters a cone. The force for penetration in the soil is supplied by a spring of linear characteristic. The electronic part consists of a displacement sensor that is used to measure the spring's displacement. An electronic circuit makes the interface of the signal with a microcomputer. The software has the function of controlling the acquisition, storage and processing of the data. The LCPC presented good results in the calibration and in the field tests.