Orientador: Luciano Sindra Virtuoso
Orientador: Yara Luiza Coelho
Orientador: Nelson Henrique Texeira Lemes
Em andamento:
[1] Projeto Temático de Pesquisa (2025/2028): Explorando o uso do Cálculo Fracionário em problemas de Reação-Difusão (link). Edital PRPPG 09/2020
Higor V. Monteiro Ferreira, Doutorado em andamento (Seleção 2025-2): Projeto – Aplicação do Controle PID Fracionário (FOPID) em Sistemas Térmicos com Enfoque em Eficiência Energética. Resumo: Este projeto investiga a implementação prática e comparação de controladores PID clássico — um sistema de controle com realimentação ou malha fechada — e PID fracionário (FOPID) para sistemas térmicos e/ou luminosos, utilizando plataformas embarcadas como Arduino. O microcontrolador Arduino é um dispositivo, onde microcontrolador e periféricos estão “embutidos” na placa, versátil e fácil de programar, que tem encontrado muitas aplicações em robótica, eletrônica e inclusive em processos industriais.Focado em duas aplicações principais – controle de luminosidade com LED RGB/LDR e regulação térmica em banho-maria -, o estudo busca superar as limitações do PID tradicional em sistemas complexos através do Cálculo Fracionário, que utiliza derivadas e integrais de ordem não inteira ($\lambda$, $\mu$) para melhorar o desempenho em processos com memória ou não-lineares. A metodologia combina modelagem matemática, simulação computacional e implementação física, com ênfase na sintonia de parâmetros via otimização e na avaliação comparativa de métricas como tempo de resposta, {\it overshoot} e consumo energético. Os resultados esperados incluem a demonstração da superioridade do FOPID em precisão, estabilidade e eficiência energética, validando seu potencial para aplicações industriais e laboratoriais. Além de contribuir para o avanço da teoria de controle, o projeto visa desenvolver materiais didáticos e explorar possibilidades de patenteamento, destacando-se pela abordagem prática que considera desafios reais como atrasos, saturações e restrições de {\it hardware}. O projeto é original no sentido de propor implementações práticas de controladores fracionários (FOPID) em sistemas embarcados de baixo custo (Arduino/STM32), algo ainda pouco explorado na literatura, que geralmente permanece em simulações. O diferencial está em unir rigor matemático (cálculo fracionário), implementação física e aplicações reais, incluindo extensão comunitária (pasteurização artesanal).
Higor V. Monteiro Ferreira, Doutorado em andamento (início 2025/02): Aplicação do Controle PID Fracionário (FOPID) em Sistemas Térmicos com Enfoque em Eficiência Energética. Este projeto investiga a implementação prática e comparação de controladores PID clássico — um sistema de controle com realimentação ou malha fechada — e PID fracionário (FOPID) para sistemas térmicos e/ou luminosos, utilizando plataformas embarcadas como Arduino. Focado em duas aplicações principais – controle de luminosidade com LED RGB/LDR e regulação térmica em banho-maria -, o estudo busca superar as limitações do PID tradicional em sistemas complexos através do Cálculo Fracionário, que utiliza derivadas e integrais de ordem não inteira (lambda, mu) para melhorar o desempenho em processos com memória ou não-lineares. Mestrado Concluído: Projeto – Uso do Cálculo Fracionário no contexto da Química (link). TCC conlcuído: Projeto – Uso do cálculo fracionário no estudo de curvas de arrefecimento com dados coletados através de um dispositivo controlado por Arduíno(c) (link). IC conlcuído: Projeto – Uso de cálculo fracionário na construção de modelos epidemiológicos para estudo da COVID-19 (link).
Lucas Fernando Silva Alves Novais, Iniciação Científica em adamento (início 2026/01): Aplicação do Controle PID Fracionário em Fotoreatores. Este projeto investiga a implementação prática de controladores PID fracionário (FOPID) — um sistema de controle com malha fechada — para sistemas térmicos e luminosos de fotoreatores, utilizando plataformas embarcadas como Arduino. O microcontrolador Arduino é um dispositivo, onde microcontrolador e periféricos estão “embutidos” na placa, versátil e fácil de programar, que tem encontrado muitas aplicações em robótica, eletrônica e inclusive em processos industriais. O plano de trabalho é focado no controle de luminosidade com LED RGB/LDR e regulação térmica de fotoreatores, o estudo busca superar as limitações do PID tradicional em sistemas complexos através do Cálculo Fracionário, que utiliza derivadas e integrais de ordem não inteira (lambda,mu) para melhorar o desempenho em processos com memória ou não-lineares.
Graziela Silvestre Salvalaio, Iniciação Científica em adamento (início 2026/01): Estudo da Difusão de Corantes em Fibras no Processo de Tingimento da Indústria Têxtil Usando Cálculo Fracionário. O fenômeno da difusão está presente em nosso dia a dia em muitas situações como, por exemplo, quando percebemos o perfume de um frasco aberto; o padrão de manchas na pelagem de animais, ou ao fazer a customização de uma camiseta, num processo de amarrar e tingir, conhecido como tie-dye. O tingimento é um processo complexo, governado por diversos fenômenos simultâneos, envolvendo química, físico-química, mecânica dos fluidos e termodinâmica. Um processo eficiente requer considerar maquinário, escolha de corantes, e controle rigoroso de tempo e fluxo. A modelagem matemática é, portanto, uma ferramenta crucial, permitindo simulações que fornecem melhor compreensão dos fatores que afetam o tingimento. As atividades propostas têm por objetivo integrar a fundamentação teórica do Cálculo Fracionário com a modelagem físico-química do processo de difusão de corantes em fibras têxteis, articulando-se diretamente com o projeto “Explorando o uso do Cálculo Fracionário em problemas de Reação-Difusão”
Concluídos
[2] Projeto temático (01/01/2021 – 01/01/2025): Explorando o uso do Cálculo Fracionário no contexto da Química, 09/2020 – CHAMADA EM FLUXO CONTÍNUO PARA REGISTRO E ACOMPANHAMENTO DE PROJETOS DE PESQUISA CIENTÍFICA, COORDENADOS POR SERVIDORES, PROFESSORES VISITANTES, PROFESSORES SUBSTITUTOS E PÓS-DOUTORANDOS DA UNIFAL-MG. (finalizado)
Higor V. Monteiro Ferreira, Mestrado concluído (02/2024 – 02/2025): Projeto – Parte I: Modelagem usando Cálculo Fracionário de equações reação-difusão em experimentos de QCM e SPR. Parte II: Uma visão geral do Método de Descida Fracionária e suas Aplicações. Registro de Projeto de pesquisa 23087.019157/2023-04. (finalizado)
Leticia de Paiva Barbosa, IC concluído: Projeto (01/10/2023 – 30/09/2024) – EDITAL PRPPG Nº 13/2023 – CHAMADA PARA SUBMISSÃO DE PLANOS DE TRABALHO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA AOS PROGRAMAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA (PIBIC-CNPq E PIBICT/FAPEMIG), BOLSA Fundação de Apoio à Pesquisa de Minas Gerais – FAPEMIG. Desenvolvimento de um nariz eletrônico para Análise Sensorial do Café. O nariz eletrônico é um constituído de um arranjo de sensores, em geral pouco seletivos, para detecção de substância química voláteis, controlados por uma placa Arduino UNO. Os sensores geram sinais, ao longo do tempo, que são coletados pela placa Arduino UNO e armazenados em arquivo txt. Os dados são analisados por uma rede neural Perceptron de múltiplas camadas preparada para reconhecimento de padrão, previamente treinada em ensaios de análise sensorial. (finalizado)