Dissertações/Teses

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2020
Dissertações
1
  • GISLIANY LILLIAN ALVES DE OLIVEIRA
  • Uma abordagem orientada a dados para a criação de um indicador de habitabilidade baseado na API da UBER


  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PATRICIA TAKAKO ENDO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUCIANA CONCEICAO DE LIMA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 24/01/2020

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  • Um dos dilemas globais refere-se à acelerada transição urbana vivida nas últimas décadas. Por isso, é de suma importância a promoção de um desenvolvimento urbano sustentável para acomodar esse crescimento populacional. Nesse sentido, surge o conceito de habitabilidade, um princípio que combina atributos econômicos, sociais e ambientais a fim de promover a qualidade de vida e o bem-estar, e que é amplamente tratado na Nova Agenda Urbana (NAU) adotada pela Organização das Nações Unidas (ONU) em 2016. A NAU define políticas para promover a consolidação dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), particularmente o Objetivo 11, focado em um futuro pró-urbano. Para efetivar tais objetivos é preciso acompanhar o andamento da sua implementação através de indicadores, contexto em que a habitabilidade pode se enquadrar como um indicador para esse propósito. Todavia, há um impasse relacionado à indisponibilidade, má qualidade e agregação dos dados existentes, dificultando esse monitoramento. Nesse cenário, este trabalho propõe a criação de um indicador de habitabilidade que, além dos dados tradicionais dos censos, também utilize fontes de dados alternativas, como as disponibilizadas pela Uber, um serviço popular de viagens. Presumindo que o comportamento do serviço da Uber possa refletir a dimensão da habitabilidade, uma abordagem orientada à dados (ciência de dados) baseada na análise exploratória e espacial dos dados foi então conduzida, utilizando as Estimativas de Tempo até o Embarque (ETE) da Uber coletadas para o município brasileiro de Natal (RN). Essa abordagem objetiva, por fim, a criação de um indicador composto que possa representar, em algum nível, a habitabilidade para a cidade natalense. A metodologia proposta foi aplicada em dois diferentes níveis de agregação espacial: bairros e Unidades de Desenvolvimento Humano (UDH). Os resultados das análises mostraram como o serviço da Uber varia espacialmente e como ele reage a mudanças climáticas, festividades e outros eventos, além de apresentarem as relações desses dados com indicadores sociais e infraestruturais. Observou-se também que diferentes níveis de agregação espacial causam influências sobre as ETE da Uber e seu relacionamento com as variáveis socioeconômicas. Por fim, o indicador proposto foi criado para as UDH, podendo ser aplicado no monitoramento do desenvolvimento sustentável. Concluiu-se ainda que nas regiões administrativas Oeste e Norte de Natal há uma predominância de localidades com os piores indicadores de habitabilidade.



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  • One of the global dilemmas concerns the accelerated urban transition in the last decades. Therefore, promoting sustainable urban development to accommodate population growth is extremely important. Under those circumstances, the concept of liveability arises, being defined as a principle that combines economic, social and environmental attributes to promote quality of life and human well-being, and it is widely discussed in the New Urban Agenda (NUA) adopted by the United Nations in 2016. NUA defines policies to promote the consolidation of  Sustainable Development Goals (SDGs), with its Goal 11 focusing on a pro-urban future. To supervise SDGs implementation and ensure that these goals are met, it is recommended the use of indicators and the liveability concept can then be associated with an indicator for this purpose. However, there are known issues related to data unavailability, poor quality and aggregation, that make the SDGs monitoring difficult. Considering the described scenario, this work proposes a liveability indicator that combines traditional census data with alternative data sources, such as data  from Uber, a popular ride-sharing service. Assuming that Uber service behavior can act as a proxy to liveability, a data science approach based on exploratory and spatial data analysis was conducted using Uber’s Estimated Time of Arrival (ETA) data sourced for the Brazilian city of Natal (RN). This approach aims to build a composite indicator which can portray at some level the liveability for that city. The proposed methodology was applied at two different spatial aggregation levels: neighborhoods and Human Development Unities (HDUs). Results showed how the Uber service oscillates spatially and how it reacts to weather variations, festivals, and other events, as well as its relations with existing social and infrastructural indicators. It was also observed that different spatial aggregation levels affect the Uber ETA and its relations with socioeconomic variables. Finally, the proposed indicator was created at HDU scale to be applied in sustainable development monitoring. Furthermore, it was concluded that West and North administrative regions of Natal predominantly have localities with the worst liveability indicators. 




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  • TALINE DOS SANTOS NÓBREGA
  • Análise de Sinais Eletroencefalográficos para a Classificação de Atividades: Uma Solução via Aprendizado de Máquina e Imagética Motora

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANDRÉ MENDES CAVALCANTE
  • EDGARD MORYA
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 31/01/2020

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  • As atividades motoras do corpo humano, assim como aquelas relacionadas a tomada de
    decisões e questões emocionais e psíquicas, podem ser compreendidas por meio da análise
    dos sinais elétricos provenientes do cérebro, também conhecidos como sinais
    eletroencefalográficos (EEG). O estudo e aplicação desses dados vem crescendo dentro da
    comunidade científica. Sabe-se que o emprego desses sinais constitui a base do
    desenvolvimento das Interfaces Cérebro Computador (ICC), e que essas representam o futuro
    das tecnologias assistivas, especialmente aquelas direcionadas às pessoas que não possuem
    controle motor. Contudo, a extração de características e padrões desses sinais ainda é um
    processo complexo. Algoritmos de aprendizagem de máquina vem mostrando excelentes
    resultados na interpretação de sinais EEG, sendo empregados como ferramenta para
    classificação e análise. Suas aplicações abrangem desde estudos na área de neurociências,
    engenharia neural e até mesmo aplicações comerciais. Com isso, a proposta desse trabalho é
    analisar os sinais advindos da atividade neural de indivíduos submetidos a protocolos que
    envolvem tarefas do tipo motora e imagética. Entende-se que tarefas de imagética,
    especificamente imagética motora, são técnicas neurocognitivas nas quais o sujeito imagina a
    realização de uma ação motora sem executar o devido movimento, ou seja, trata-se de um
    processo mental no qual se imagina o movimento do corpo sem executa-lo. A interpretação e
    classificação desse tipo de sinal permite desenvolver ferramentas de controle que podem ser
    ativadas por meio de processos cognitivos. Desta forma, utilizou-se como
    instrumentação dois tipos de sensores para coleta dos sinais, um eletroencefalograma de 16
    canais e um sensor de baixo-custo, de um eletrodo, com tecnologia de conexão sem
    fio, wireless. Como resultados, identificou-se que os algoritmos empregados para análise dos
    sinais EEG dos indivíduos submetidos a tarefas motoras e imagéticas mostraram-se bastante
    eficientes no processo de classificação. Os resultados permitiram atestar a viabilidade de
    utilizar esses sinais em aplicações envolvendo controle de dispositivos, especialmente aqueles
    empregados para pessoas com deficiência motora.


  • Mostrar Abstract
  • The motor activities of the human body, as well as those related to decision making and emotional and psychic issues, can be understood through the analysis of electrical signals from the brain, also known as electroencephalogram (EEG) signals. The study and application of electroencephalographic data has been growing within the scientific community. It is known that the use of these signals forms the basis of the development of the Computer Brain Interface (ICC), and that these represent the future of assistive technologies, especially those aimed at people who do not have motor control. However, the extraction of characteristics and patterns of these signals is still a complex process. Surveys involving ICC and EEG signals usually implement event related potentials (ERP) analyzes; being the main ones: the static potentials evoked visually (SSVEP) and the potential P300. In general, they are responses to external stimuli (visual, auditory, tactile), and are widely used to recognize patterns in EEG signals associated with changes in brain activity. The purpose of this paper is to analyze the signs of the neural activity of individuals who are exposed to external stimuli using the identification of potential SSVEP and P300. The project uses a low-cost, non-invasive EEG signal sensor with wireless, wireless technology. It is expected to extract EEG data to the point of making possible the correlation of these with characteristics that can be applied in control tools.

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  • IAGO DIÓGENES DO RÊGO
  • Solução para concentração de usuários (hotspots) aplicando Q-Learning em técnicas ICIC baseadas em FFR

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ MENDES CAVALCANTE
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 31/01/2020

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  • Este trabalho tem como objetivo explorar técnicas de coordenação de interferência (ICIC) baseadas em reúso fracionário de frequência (FFR) como solução para um cenário multi-celular que apresenta concentração de usuários variante ao longo do tempo. Uma técnica de aprendizado por reforço (Q-Learning) é utilizada para configuração dinâmica dos parâmetros da técnica ICIC. Inicialmente, apresenta-se o problema da alta concentração de usuários e quais suas consequências. Em seguida, algumas soluções clássicas para o problema são discutidas, levando à introdução do reúso fracionário de frequência e apresentação de técnicas existentes. Análises preliminares são apresentadas com o objetivo de comparar o desempenho das técnicas, justificar a escolha de parâmetros relevantes e apresentar estudos realizados no cenário proposto a fim de evidenciar o impacto da alta concentração de usuários. Por fim, são apresentados os resultados referentes à implementação do Q-Learning no cenário dinâmico.


  • Mostrar Abstract
  • This work aims to explore interference coordination techniques (ICIC) based on fractional frequency reuse (FFR) as a solution for interference in a multicellular scenario. The system presents a dynamic variation on the density of its users. Therefore, the Q-Learning algorithm performs the dynamic configuration of the ICIC parameters. The first chapter discusses the problem of high user density and its consequences. The following chapter presents some classic solutions, leading to the introduction of Fractional Frequency Reuse (FFR) and existing FFR techniques. Prior results are presented for performance evaluation. These also serve to guide the choice of relevant parameters and to highlight the impact of high user density. The final chapters present the results regarding the use of Q-Learning in the dynamic scenario.

Teses
1
  • RAMON AUGUSTO SOUSA LINS
  • Aprendizagem por reforço profundo uma nova perspectiva sobre o problema dos k-servos

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 28/01/2020

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  • O problema dos k-servos em um grafo ponderado (ou espaço métrico) é definido pela necessidade de mover eficientemente k servos para atender uma sequência de requisições que surgem de maneira online em cada nó do grafo. Este é talvez o problema mais influente de computação online cuja solução continua em aberto servindo de abstração para diversas aplicações, como a compra e venda de moedas, reatribuição de processos em processamento paralelo para balanceamento de carga, serviços de transporte online, gerenciamento de sondas de produção de petróleo, dentre outros. Sua simplicidade conceitual contrasta com sua complexidade computacional que cresce exponencialmente com o aumento do número de nós e servos. Anteriormente a este trabalho, o algoritmo Q-learning foi utilizado na solução de pequenas instâncias do problema dos k-servos. A solução ficou restrita à pequenas dimensões do problema pois sua estrutura de armazenamento cresce exponencialmente com o aumento do número de nós e servos. Este problema, conhecido como maldição de dimensionalidade, torna ineficiente ou até impossibilita a execução do algoritmo para certas instâncias do problema. Para lidar com maiores dimensões, o Qlearning em conjunto com o algoritmo guloso foi aplicado a um número reduzido de nós separados por um processo de agrupamento (abordagem hierárquica). A política local obtida em cada agrupamento, em conjunto com a política gulosa, foi utilizada na formação de uma política global, abordando de maneira satisfatória grandes instâncias do problema. Os resultados foram comparados a importantes algoritmos da literatura, o Work function, o Harmonic e o guloso. As soluções até então propostas dão ênfase ao aumento do número de nós, porém se analisarmos o crescimento da estrutura de armazenamento definida por Cn;k ' O(nk), é possível perceber que o aumento do número de servos pode torná-la rapidamente limitada pelo problema da maldição da dimensionalidade. Para contornar esta barreira, o problema dos k-servos foi modelado como um problema de aprendizagem por reforço profundo cuja a função de valor estado-ação foi definida por uma rede neural perceptron de múltiplas camadas capaz de extrair as informações do ambiente a partir de imagens que codificam a dinâmica do problema. A aplicabilidade do algoritmo proposto foi ilustrada em um estudo de caso no qual diferentes configurações do problema foram consideradas. O comportamento dos agentes foi analisado durante a fase de treinamento e sua performance foi avaliada a partir de testes de desempenho que quantificaram a qualidade das políticas de deslocamento dos servos geradas. Os resultados obtidos fornecem uma visão promissora de sua utilização como solução alternativa ao problema dos
    k-servos.


  • Mostrar Abstract
  • The k-server problem in a weighted graph (or metric space) is defined by the need to efficiently move k servers to fulfill a sequence of requests that arise online at each graph node. This is perhaps the most influential online computation problem whose solution remains open, serving as an abstraction for a variety of applications, as buying and selling of currencies, reassign processes in a parallel processing for load balancing, online transportation service, probe management of oil production rigs, among others. Its conceptual simplicity contrasts with its computational complexity that grows exponentially with the increasing number of nodes and servers. Prior to this work, the Q-learning algorithm was used to solve small instances of the k-server problem. The solution was restricted to small dimensions of the problem because its storage structure grows exponentially with the increase in the number of nodes and servers. This problem, known as the curse of dimensionality, makes the algorithm inefficient or even impossible to execute for certain instances of the problem. To handle with larger dimensions, Q-learning together with the greedy algorithm were applied to a small number of nodes separated into different clusters (hierarchical approach). The local policy obtained from each cluster, together with
    greedy policy, were used to form a global policy satisfactorily addressing large instances of the problem. The results were compared to important algorithms in the literature, as the Work function, Harmonic and greedy. The solutions proposed so far emphasize the increase in the number of nodes, but if we analyze the growth of the storage structure defined by Cn;k ' O(nk) It can be seen that the increase in the number of servers can be quickly limited by the problem of the curse of dimensionality. To circumvent this barrier, the k-server problem was modeled as a deep reinforcement learning task whose state-action value function was defined by a multilayer perceptron neural network capable of extracting environmental information from images that encode the dynamics of the problem. The applicability of the proposed algorithm was illustrated in a case study in which different problem configurations were considered. The behavior of the agents was analyzed during the training phase and their performance was evaluated from performance tests that quantified the quality of the displacement policies of the servers generated. The results provide a promising insight into its use as an alternative solution to the k-servers problem.

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  • WILLIANS RIBEIRO MENDES
  •  Integração de dados de sensoriamento remoto em sistemas de irrigação por taxa variável utilizando sistemas fuzzy de suporte a decisão

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAULO ESTEVÃO CRUVINEL
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • RAFAEL VIEIRA DE SOUSA
  • Data: 07/02/2020

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  • A água doce é um recurso escasso que, nos dias de hoje, está sob um enfoque sem precedentes devido às preocupações com sustentabilidade dos ecossistemas naturais e, por uma grande demanda agrícola, que precisa alimentar uma população global crescente. Isso transforma a água doce em um recurso natural imprescindível para todos. Todas essas preocupações nos levam a querer gerenciar esse bem com maior eficiência, dessa forma, gerando uma demanda por sistemas mais inteligentes, automatizados e mais precisos, especialmente para a irrigação. Essa necessidade motiva o desenvolvimento e a implementação de novas tecnologias para um uso mais racional que permitirão aos agricultores melhorar quando e onde a irrigação é aplicada, buscando assim aumentar a produção de alimentos. Para alcançar esses objetivos, este trabalho apresentará uma proposta para um sistema inteligente de Irrigação por Taxa Variável (Variable Rate Irrigation). Será uma ferramenta de gerenciamento da irrigação por áreas específicas, ou seja, deverá ajudar na tomada de decisão em relação à aplicação de quantidade ideal de água em zonas. O que se espera é um maior rendimento da produtividade da lavoura e uma maior eficiência na utilização da água. Para conseguir essa precisão, o sistema usará uma abordagem com técnicas de inteligência artificial para criar, de forma autônoma, mapas de controle ideais para um sistema de irrigação por pivô central. O cerne desse sistema será a lógica fuzzy, que será capaz de estabelecer os valores de referências para os controladores de velocidade de giro e abertura individual de cada válvula dos aspersores, do pivô central. O sistema proposto basear-se-á na tomada de decisão (aplica-se mais ou menos água) usando dados de sensoriamento remoto e, com isso, espera-se que o sistema inteligente de irrigação descreva de forma eficiente a variabilidade espacial da plantação. Os resultados apontam que os dados de variáveis edafoclimáticas, quando bem combinados com a lógica fuzzy, podem resolver as incertezas e não linearidades de um sistema de irrigação, além de estabelecer um modelo de controle para irrigação com alta precisão. E embora nem sempre seja possível reduzir o consumo de água, essa tecnologia tem muitos usos potenciais que podem aumentar a lucratividade da fazenda.


  • Mostrar Abstract
  • Freshwater is a scarce resource, and nowadays it is under unprecedented focus due to concerns about the sustainability of natural ecosystems and because of the high agricultural demand, which needs to feed a growing global population. These concerns make freshwater a necessary natural resource for everyone. All these issues lead us to want to manage this asset more efficiently, thus generating an increase in the demand for more intelligent, more automated and more accurate systems. These needs are the driving force behind the development and implementation of new technologies for more rational use, allowing farmers to improve when and where irrigation is applied, seeking to increase food production. In this manner, this work presents a new proposal for an intelligent variable rate irrigation system application in order to achieve that goal. It will be a site-specific irrigation management tool; in other words, a system that should assist in decisions about applying water quantity to delimited zones. We expect a higher yield from crop productivity and greater efficiency in water use. To be successful, the system has an artificial intelligence approach to automatically create optimal control maps for a center pivot irrigation system. At the heart of this system there will be the fuzzy logic, which will be able to set the reference values for the rotating speed controllers and individual opening of each central pivot sprinkler valve. The proposed system will be based on the decision making (whether applying more or less water) and will use remote sensing data, so we expect the smart irrigation system to describe the spatial variability of the crop efficiently. The results point out that the edaphoclimatic variables, when well combined with fuzzy logic, can solve uncertainties and non-linearities of an irrigation system and define a control model for high precision irrigation. However, it will not always be possible to reduce water consumption, but this technology has many uses to increase farm profitability.

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  • ROBERTO DOUGLAS DA COSTA
  • Classificação dos Estilos de Aprendizagem Baseado em Sistemas Inteligentes: um estudo de caso na educação mediada por tecnologia

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE DE PINHO DIAS
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • ELOIZA DA SILVA GOMES OLIVEIRA
  • GUSTAVO FONTOURA DE SOUZA
  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 14/02/2020

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  • Com o crescimento da educação a distância (EAD) no Brasil em seus níveis de ensino, seja ele médio, técnico ou superior e o aumento da oferta de cursos online disponibilizados através dos Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVA), surge uma preocupação com o desenvolvimento deste aluno durante o curso e o seu aprendizado. Com objetivo de associar os recursos e atividades oferecidos no AVA as classes de Estilos de Aprendizagem, este trabalho propõe criar um algoritmo que possa identificar os padrões de comportamento dos alunos da EAD através do uso ferramentas disponíveis no AVA e associa-los a uma classificação de Estilos de Aprendizagem com intuito de auxiliar o professor na confecção dos seus planos de aula, sugerindo recursos e atividades avaliativas dispostas no AVA que irão favorecer o aprendizado dos seus alunos de acordo com o Estilo de Aprendizado característico de cada um deles.


  • Mostrar Abstract
  • With the growth of distance education (EAD) in Brazil in its levels of education, be it medium, technical or superior and the increase in the offer of online courses made available through the Virtual Learning Environments (AVA), there is a concern with the development Of this student during the course and their learning. In order to associate the resources and activities offered in AVA with the Learning Styles classes, this work proposes to create an algorithm that can identify the behavior patterns of the EAD students through the use of tools available in the AVA and associates them with a classification of Learning Styles in order to assist the teacher in the preparation of his / her lesson plans, suggesting resources and evaluation activities arranged in the AVA that will favor the learning of its students according to the Learning Style characteristic of each one of them.

2019
Dissertações
1
  • MARIA GRACIELLY FERNANDES COUTINHO
  • Proposta de implementação em Hardware de Rede Neural Profunda baseada em Stacked Sparse Autoencoder

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • CARLOS ALBERTO VALDERRAMA SAKUYAMA
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 17/01/2019

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  • As técnicas de aprendizagem profunda (Deep Learning) aplicáveis a problemas de diversas áreas vêm ganhando grande destaque no âmbito da pesquisa mundial nos últimos anos. No entanto, os algoritmos com aprendizagem profunda possuem um custo computacional elevado, dificultando sua utilização em várias aplicações comerciais. Por outro lado, novas alternativas vêm sendo estudadas para acelerar algoritmos complexos, e entre elas, as baseadas em computação reconfigurável vêm apresentando resultados bastante significativos. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo a implementação em hardware de uma rede neural para utilização de algoritmos com aprendizagem profunda. O hardware proposto foi desenvolvido em Field Programmable Gate Array (FPGA) e suporta Redes Neurais Profundas (Deep Neural Network - DNN) treinadas com a técnica Stacked Sparse Autoencoder (SSAE). Para permitir DNNs com muitas entradas e camadas na FPGA, foi utilizada a técnica de matriz sistólica (systolic array) em todo hardware desenvolvido. Os detalhes da arquitetura desenvolvida na FPGA são evidenciados, bem como, os dados de ocupação em hardware e o tempo de processamento para duas implementações distintas. Resultados mostram que as implementações conseguem atingir throughputs elevados, permitindo a utilização de técnicas de Deep Learning em problemas de dados massivos.


  • Mostrar Abstract
  • The deep learning techniques have been gaining prominence in world research in the past years. However, the deep learning algorithms have high computational cost, making it hard to apply in several commercial applications. On the other hand, new alternatives have been studying to accelerate complex algorithms, among these, those based on reconfigurable hardware has been showing very significant results. Therefore, the objective of this work is the hardware implementation of a neural network for the use of algorithms with deep learning. The hardware was developed on Field Programmable Gate Array (FPGA) and supports Deep Neural Network (DNN) trained with the Stacked Sparse Autoencoder (SSAE) technique. In order to allow DNNs with many inputs and layers on the FPGA, the systolic array technique was used in all developed hardware. The details of the architecture designed on the FPGA were evidenced, as well as the occupation data on hardware and the processing time to two different implementations. The results show that both implementations achieve high throughputs allowing the use of Deep Learning techniques in massive data problems.

2
  • YURI PEDRO DOS SANTOS
  • Sistema de Detecção e Classificação de Patologias Vocais Baseado no Domínio Espectral da Função de Correntropia

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • SUZETE ELIDA NOBREGA CORREIA
  • Data: 18/01/2019

  • Mostrar Resumo
  • Patologias vocais afetam negativamente a vida social e profissional dos enfermos, algumas inclusive podem levar a óbito, caso não sejam tratadas rapidamente. Dentre os principais procedimentos para o diagnóstico de patologias vocais pode-se citar: laringoscopia, avaliação perceptivo-auditiva, análise acústica da voz, avaliação aerodinâmica e autoavaliação da voz pelo paciente. Entretanto, estes procedimentos geralmente são invasivos ou imprecisos. Por isso, técnicas de processamento digital de sinais vêm sendo utilizadas no projeto de sistemas não invasivos de auxílio ao diagnóstico de patologias do trato vocal. Neste trabalho é apresentado um sistema de detecção e classificação de patologias vocais, utilizando uma técnica de classificação baseada em descritores obtidos por meio da função densidade espectral de correntropia (CSD - Correntropy Spectral Density), definida como a transformada de Fourier da função de autocorrentropia. Os descritores assim obtidos possuem informações de momentos estatísticos de segunda ordem e de ordem superior do sinal de voz, por meio das quais pode-se detectar eficientemente algumas patologias vocais e classificá-las. A classificação é feita por uma rede rede neural multilayer perceptron(MLP), realizando uma classificação binária entre vozes normais e patológicas e, em seguida, entre patologias (edema e nódulo). O classificador foi avaliado por simulação computacional e os resultados obtidos indicam uma alta taxa de acerto na detecção e classificação entre patologias.


  • Mostrar Abstract
  • Vocal pathologies negatively affect the social and professional life of the sick, some of which may even lead to death if they are not treated quickly. Among the main procedures for the diagnosis of vocal disorders we can cite: laryngoscopy, perceptual-auditory evaluation, acoustic analysis of the voice, aerodynamic evaluation and self-evaluation of the voice by the patient. However, these procedures are usually invasive or inaccurate. Therefore, digital signal processing techniques have been used in the design of non-invasive systems to aid in the diagnosis of vocal tract pathologies. In this work a system of detection and classification of vocal pathologies is presented, using a classification technique based on descriptors obtained through the Correntropy Spectral Density (CSD) function, defined as the Fourier transform of the autocorrelation function. The descriptors obtained have information of second-order and higher-order statistical moments of the speech signal, through which vocal pathologies can be efficiently detected and classified. The classification is made by a neural network multilayer perceptron (MLP), performing a binary classification between normal and pathological voices and then between pathologies (edema and nodule). The classifier was evaluated by computer simulation, and the results indicate a high hit rate of detection and classification among pathologies.

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  • RUTE SOUZA DE ABREU
  • Uma metodologia para detecção de relações de causalide entre séries de tempo discreto em sistemas

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • RODRIGO SIQUEIRA MARTINS
  • Data: 25/01/2019

  • Mostrar Resumo
  • A necessidade de detectar relações de causalidade entre processos, eventos ou variáveis está presente em diversas áreas do conhecimento, por exemplo, computação distribuída, mercado de ações, indústria, medicina, etc. Isso ocorre porque a identificação dessas relações pode, muitas vezes, ser útil na solução de diversos problemas. Por exemplo, manter a consistência de bancos de dados replicados ao escrever algoritmos distribuídos ou otimizar a compra e venda de ações no mercado financeiro. Neste contexto, esta dissertação propõe uma nova metodologia para detecção de relações de causalidade em sistemas utilizando critérios de informação e redes Bayesianas para gerar uma estrutura de conexões entre séries temporais, de tempo discreto, mais provável. Modelando o sistema como grafo, no qual os nós são as séries temporais discretas e as arestas representam as relações, a ideia principal deste trabalho é detectar relações de causalidade entre os nós. Essa detecção é feita usando o método de entropia de transferência, que é um método para quantificar a transferência de informação entre duas variáveis, e o algoritmo K2, um método heurístico cujo objetivo é encontrar a estrutura de rede Bayesiana mais provável, dado um conjunto de dados. Porque o K2 depende da premissa de ter uma estrutura previa que define a hierarquia entre os nós da rede, é proposto na metodologia a criação desta pré-ordem considerando as relações diretas e indiretas, e a modelagem destas de acordo com o atraso entre causa e efeito. Além disso, sabendo que o algoritmo K2 considera que cada instância do conjunto de dados ocorre simultaneamente, a metodologia proposta modifica o algoritmo original inserindo nele a dinâmica desses atrasos. Esta modificação provê um mecanismo para comparar as relações de causalidade direta e indireta em relação à contribuição destas para a estrutura da rede. Como resultado obtém-se um grafo que representa relações de causalidade entre as séries, com os atrasos das relações explicitadas.


  • Mostrar Abstract
  • The need for detecting causality relations among process, events or variables is present in many areas of knowledge e.g., distributed computing, the stock market, industry, medicine, etc. This occurs because the knowledge of these relations can often be helpful in solving a variety of problems. For example, maintaining the consistency of replicated databases when writing distributed algorithms or optimizing the purchase and sale of stocks in the stock market. In this context, this dissertation proposes a new methodology for detecting causality relations in systems by using information criteria and Bayesian networks to ensemble the most probable structure of connections among discrete time series. Modeling the system as a directed graph, in which the nodes are the discrete time series and the edges represent the relations, the main idea of this work is to detect causality relations among the nodes. This detection is made using the method of transfer entropy, which is a method to quantify the information transferred between two variables, and the K2 algorithm: a heuristic method whose objective is to find the most probable belief-network structure, given a data set. Because K2 depends on the premise of having a previous structure that defines the hierarchy among the network nodes, it is proposed in the methodology the creation of the previous ordering on the nodes considering direct and indirect relations, and the modeling of these relations according to the lag between cause and effect. In addition, knowing that the K2 algorithm considers that each case of the data set occurs simultaneously, the proposed methodology modifies the original algorithm by inserting the dynamics of these lags into it. This modification provides a mechanism for comparing direct and indirect causality relations regarding its contribution to the structure. As the result, it is obtained a graph of causality relations among the series, with the relation's lags being explicit.

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  • YURI THOMAS PINHEIRO NUNES
  • Abordagem Baseada em Dados para Configuração de Alarmes Industriais

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUBER GOMES BEZERRA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 25/01/2019

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  • As plantas industriais são compostas por processos que somam milhares de variáveis. Visando garantir segurança e qualidade à operação, esses processos são monitorados e alarmes são configurados de modo a indicar algum possível mau funcionamento. Dentre os problemas mais comuns associados aos alarmes industriais podemos citar: alta ocorrência de falsos alarmes, alarmes perdidos e alarmes ruidosos, sobrecarga dos operadores e enxurrada de alarmes. Estes problemas estão relacionados com o processo de seleção das variáveis monitoradas, as técnicas de ativação e desativação de alarmes, entre outras características do processo e do sistema de alarme. Este trabalho tem como foco definir uma abordagem para configurar alarmes eficientes e significativos para o operador. A abordagem aqui proposta tem inspiração no fluxo de trabalho de um cientista de dados que inicialmente precisa identificar as características das bases de dados utilizadas para então aplicar transformações que tornem os dados mais adequados possibilitando a extração de informações valiosas. Muitas vezes o cientista está interessado em criar um modelo que descreve os dados ou possibilita predições. Esta é uma tarefa muito similar a de configuração de alarmes onde é necessário selecionar as variáveis relevantes e definir as configurações de cada alarme de maneira a classificar o funcionamento do processo como adequado ou não e auxiliar a identificar a falha. A abordagem proposta aqui é constituída de quatro partes: descrição dos dados, seleção de variáveis, sintonia e avaliação de desempenho. Durante a etapa de descrição são obtidas informações relevantes sobre os dados como presença de eventos, quantidade de eventos distintos, duração de eventos, etc. Na etapa de seleção são definidas as variáveis relevantes para detecção de anormalidades. A sintonia dos alarmes é similar a um processo de treinamento, onde um modelo é construído para descrever o comportamento dos dados. Finalmente durante a avaliação, as configurações encontradas são aplicadas a um histórico do processo para aferir se as configurações se comportam de maneira a atender restrições de segurança e qualidade. Como estudo de caso, uma configuração de alarmes industriais foi obtida para o Tennessee Eastman Process que é um simulador amplamente usado pela comunidade acadêmica.


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  • Industrial plants are composed of processes that add up to thousands of variables. To ensure safety and quality of operation, these processes are monitored and alarms are configured to indicate a possible malfunction. Among the most common problems associated with industrial alarms we can mention: high occurrence of false alarms, missed alarms and chattering alarms, operator overload and alarm flooding. These problems are related to the process of selection of the monitored variables, the techniques of activation and deactivation of alarms, among other characteristics of the process and the alarm system. This work focuses on defining an approach to configure efficient and significant alarms for the operator. The approach proposed here is inspired by the workflow of a data scientist who initially needs to identify the characteristics of the databases used to then apply transformations that make the data more suitable allowing the extraction of valuable information. Many times the scientist is interested in creating a model that describes the data or makes predictions possible. This is a very similar task of alarm configuration where it is necessary to select the relevant variables and to configure the settings of each alarm in order to classify the operation of the process as appropriate or not and to help identify the fault. The approach proposed here consists of four parts: description of data, selection of variables, tuning and performance evaluation. During the description step, relevant information about the data is obtained, such as the presence of events, the number of different events, the duration of events, etc. In the selection stage, the relevant variables for detection of abnormalities are defined. The tuning of alarms is similar to a training process, where a model is built to describe the behavior of the data. Finally during the evaluation, the settings found are applied to a process history to asses whether the settings behave in a way that meets security and quality constraints. As a case study, an industrial alarm configuration was obtained for the Tennessee Eastman Process which is a simulator widely used by the academic community.

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  • MAX RODRIGUES MARQUES
  • Avaliação da Proteção de gerador de indução duplamente alimentado aplicando a transformada wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CAMILA MARA VITAL BARROS
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • LUCIANO SALES BARROS
  • RODRIGO PRADO DE MEDEIROS
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 28/01/2019

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  • Com o aumento da globalização e da demanda energética mundial, tem-se buscado garantir a sustentabilidade devido à crescente preocupação de preservar o planeta para gerações futuras. Portanto, investimentos em fontes de energia limpas e renováveis, como a geração eólica, ganharam espaço nos grupos de pesquisas em busca de superar as desvantagens e aprimorar os benefícios. O gerador de indução duplamente alimentado (GIDA) é o predominante no mercado. Contudo, considerando as falhas elétricas inerentes a este tipo de gerador e as existentes no sistema elétrico de potência (SEP), a proteção de seus elementos é um tópico importante para o qual ainda não existem estudos abrangentes. Nesta dissertação é investigado as técnicas empregadas atualmente para realização das proteções interna e externa aplicadas à topologia GIDA. Como também, é apresentado as fundamentações teóricas sobre os sistemas de conversão de energia eólica (SCEE), da transformada wavelet e de algumas proteções baseadas em relés. São analisados e avaliados sinais elétricos do conjunto GIDA em caso de faltas nos seus terminais utilizando a transformada wavelet estacionária com borda em tempo real (BSWT-RT). Além disso, estudos qualitativos referente às proteções de sobrecorrente wavelet,subtensãowavelet, direcional e diferencial são realizadas com o intuito de avaliar e validar essas novas tendências de proteção aplicadas a SCEE. Como também, desenvolver um método preliminar de identificação de faltas internas em um GIDA. As análises dessas proteções aplicadas a sinais reais, coletados em uma bancada de testes experimentais com GIDA, evidenciam que as ferramentas matemáticas utilizadas obtiveram um bom desempenho para proteção contra faltas elétricas no ponto de conexão comum.


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  • With the globalization and the rapidly increasing global energy demand, it has been seeking the sustainability guarantee because the growing concern to preserve the planet for future generations. Therefore, investments in clean and renewable energy sources, such as wind power generation, have gained space in research groups in order to overcome their drawbacks and improve the benefits. The doubly fed induction generator (DFIG) is the predominant one in the market. Nevertheless, considering the electrical failures inherent to this generator type and the ones in the power system (PS), the protection of its elements is an important topic that still does not have comprehensive studies. This dissertation investigates the techniques used to perform the internal and external protections applied to the DFIG topology. As well as, it is presented the theoretical fundamentals about the wind energy conversion systems (WECS), the wavelet transform, and some relay-based protections. DFIG electrical signals in case of machine terminal faults is analyzed and evaluated using the real-time stationary wavelet transform with boundary effect (RT-BSWT). Furthermore, qualitative studies on wavelet overcurrent, wavelet under-voltage, directional, and differential protections will be introduced in order to assess and to validate these new protection trends applied to WECS.As also, to develop a preliminary method of identifying internal faults in a DFIG. Analysis applying these protections to real signals, collected by an experimental test-bench with DFIG, demonstrated which the used mathematical tools had good performances for protection against electrical faults at the common connection point.

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  • KAIO MÁRCIO DA COSTA BANDEIRA
  • Antenas de Microfita Multibanda para Aplicações em Sistemas de Comunicação Sem Fio Padrões IEEE 802.11ax e  IEEE 802.11ah

  • Orientador : VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
  • Data: 27/06/2019

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  • Diante da evolução dos padrões de sistemas de comunicações sem fio, em que há a necessidade de atuação em diversas faixas de frequências, é indispensável a concepção de dispositivos capazes de atender aos requisitos que esse progresso demanda. As antenas são elementos que desempenham papel primordial nesses sistemas, no qual as antenas planares de microfita têm se demonstrado com elevada evidência devido ao seu baixo perfil, dispositivos miniaturizados, baixo custo de fabricação e são de fácil integração aos dispositivos. Com o objetivo de otimizar a ocupação de espaço físico nos transceptores e nos dispositivos finais dos usuários, este trabalho apresenta a proposta de uma antena de microfita baseada em um monopolo planar com plano de terra com fendas para operação em múltiplas bandas para atender novos sistemas de comunicações sem fio, tais como, IEEE 802.11ah, IEEE 802.11ax (banda inferior em 2,45 GHz) e o CBRS. Após isso, será implementada a reconfiguração em frequência através da utilização de diodos PIN. Será apresentado o processo de formação do projeto e design da estrutura, considerando as pesquisas mais recentes na literatura especializada. Para fins de análise, foram realizadas simulações pelo método dos Elementos Finitos implementado por meio do software comercial Ansoft HFSS. Alguns protótipos iniciais foram fabricados para fins de validação dos resultados preliminares deste trabalho. A caracterização experimental desses protótipos foi realizada mediante um analisador de redes vetorial.  Diante das comparações entre resultados teóricos simulados e os experimentos preliminares, pode-se afirmar que uma boa concordância entre eles é observada, corroborando com os estudos até então desenvolvidos.


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  • In view of the evolution of the standards of wireless communication systems, where there is a need for performance in several frequency bands, it is indispensable to design devices capable of meeting the requirements that this progress demands. The antennas are elements that play a fundamental role in these systems, in which planar microstrip antennas have been demonstrated with high evidence due to their low profile, miniaturized devices, low manufacturing cost and are easily integrated with the devices. With the objective of optimizing the occupation of physical space in the transceivers and in the end devices of the users, this work presents the proposal of a microstrip antenna based on a planar monopole with ground plane with slits for operation in multiple bands to meet new systems of wireless communications such as IEEE 802.11ax and IEEE 802.11ah. The process of design formation and design of the structure will be presented, considering the most recent research in the specialized literature. For the purposes of analysis, simulations were performed by the Finite Element method implemented through the commercial software Ansoft HFSS. Some initial prototypes were fabricated for purposes of validation of the preliminary results of this work. The experimental characterization of these prototypes was performed through a vector network analyzer. In view of the comparisons between simulated theoretical results and the preliminary experiments, it can be affirmed that a good agreement between them is observed corroborating with the studies previously developed.

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  • MÁRIO GUILHERME FLORES FIGUEREDO
  • Desempenho de algoritmos de localização de sinais de áudio sujeitos a ruído impulsivo 

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO CARLOS GURGEL DA SILVA SEGUNDO
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 28/06/2019

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  • Nos últimos anos, com o aumento da capacidade de processamento, bem como a miniaturização dos dispositivos eletrônicos, diversos sistemas baseados em localização de sinais de áudio têm surgido, a exemplo dos sistemas comerciais de detecção de atiradores (ShotSpotter) e de monitoramento por voz (voicecare), e residenciais, entres eles, sistema de entretenimento e automação residencial (e.g. Google Home e Amazondot). Na literatura, os métodos clássicos de Direction-of-Arrival (DoA) são comumente avaliados em ambientes acústicos submetidos ao Ruído Gaussiano Branco Aditivo (AWGN). No entanto, os ambientes acústicos também estão submetidos ao ruído impulsivo, sob o qual os métodos clássicos de estimação de DOA tem desempenho degradado. Desta forma, além descrever e avaliar o desempenho de métodos de DOA clássicos paramétricos e não-paramétricos, e demonstrar os seus respectivos desempenhos em ambientes acústicos submetidos ao AWGN, este trabalho se propõem também a apresentar o desempenho destes quando submetidos ao ruído impulsivo modelado pelo método de mistura de gaussianas. Como última contribuição, os métodos são testados utilizando sinais reais advindos de um sistema de aquisição próprio.


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  • Recently, with increasing processing capacity as well as the miniaturization of electronic devices, a number of commercial systems based on the location of audio signals have emerged, such as shot spotter and voice monitoring systems, and residential, among them, entertainment system and home automation (e.g. Google Home and Amazon dot). In the literature, the classical methods of Direction-of-Arrival (DoA) are commonly evaluated in acoustic environments submitted to White Additive Gaussian Noise (AWGN). However, acoustic environments are also subject to impulsive noise, under which the classical methods of DOA estimation have degraded performance. In this way, besides describing and evaluating the performance of classical parametric and non-parametric DOA methods, and demonstrating their respective performances in acoustic environments submitted to AWGN, this work also proposes to present their performance when subjected to the impulsive noise modeled by the Gaussian mixing method. As a last contribution, the methods are tested using real signals from a proprietary acquisition system.

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  • SAMUEL BELARMINO DE PAIVA
  • Análise e Síntese de Superfícies Seletivas de Frequência Bioinspiradas Usando Redes Neurais para Aplicações em Sistemas de Comunicação sem Fio

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • GLAUCO FONTGALLAND
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 01/07/2019

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  • Este trabalho apresenta uma análise de Superfícies Seletivas de Frequência Bioinspiradas (Bioinspired Frequency Selective Surfaces - BFSSs), para aplicações em sistemas de comunicações sem fio, operando na banda C, na banda Ku e em UWB (ultra-wideband). São consideradas estruturas de BFSS simples e acopladas. As BFSS possuem os elementos patches dos arranjos com os formatos do trevo de quatro folhas e da folha maple, e apresentaram resposta dual-band, com as frequências de operação nas bandas C e Ku. Para o desenvolvimento das BFSS com a banda ultra larga, foi desenvolvida uma estrutura em cascata, em que uma FSS com elementos patches com o formato de espiras quadradas foi acoplada às BFSS. Além disso, foi desenvolvida a síntese da BFSS no trevo de quatro folhas, utilizando uma rede neural artificial com arquitetura feedforward em cascata e com algoritmo de treinamento regularização Bayesiana, para obtenção das especificações de frequências de ressonância e respectivas larguras de bandas desejadas. Os valores numéricos encontrados por meio de simulações para os protótipos projetados foram obtidos pelo software ANSYS HFSS. Protótipos foram fabricados e caracterizados experimentalmente. Os resultados medidos foram comparados com os simulados e uma boa concordância foi observada.


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  • This work describes the analysis of Bioinspired Frequency Selective Surfaces (BFSS) for applications in wireless systems, operating in the C band, Ku band and UWB (ultra-wideband). Simple and coupled BFSS structures are considered. The BFSSs have array elements with the four-leaf clover-shaped and maple leaf-shaped, and presented dual-band response, with the operating frequencies in the C and Ku bands. For the development of BFSSs with the ultra-wideband, a cascade structure was developed, in which a FSS with elements with patches with the shape of square loops was coupled to the BFSSs. In addition, the four-leaf clover BFSS synthesis was developed using an artificial neural network with a cascade feedforward architecture and Bayesian regularization training algorithm to obtain the specifications of resonance frequency and respective desired bandwidths. The numerical values obtained by simulations for the developed prototypes were obtained by the ANSYS HFSS software. Prototypes were manufactured and experimentally characterized. The measured results were compared with the simulated ones and a good agreement was observed.

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  • LUIZ ANDRÉ PONTAROLO
  • Ajuste de Controlador PID por Método de Autossintonia Baseado em Estimativa de Robustez

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 05/07/2019

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  • Neste trabalho, é proposto um processo de ajuste de controladores PID por método de autossintonia voltado à robustez do sistema, implementado em um Controlador Lógico Programável (CLP) com o uso de experimentos do relé, com possibilidade de aplicação em controladores PI-D. O método foi elaborado por meio da adaptação de métodos voltados para controladores PI já existentes, com o objetivo de utilizar poucas estruturas iterativas, permitindo a implementação em CLP, assim como melhorar o desempenho na resposta transitória do sistema. A robustez é indicada pela máxima sensibilidade do sistema, sendo estabelecida pelo usuário. Os experimentos do relé fornecem pontos de resposta em frequência que permitem o cálculo de parâmetros que modificam os termos originais do controlador, de modo a retirar os pontos do interior do círculo de máxima sensibilidade. Os resultados de aplicações em dois CLP, de sistemas didáticos distintos, permitiu a comparação com um método de ajuste de controlador PI existente e a demonstração da eficácia do método.


     


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  • In this work a process of adjustment of PID  controllers using the auto tuning method oriented to the robustness of the system and implemented in a Programmable Logic Controller (PLC) with the use of relay experiments is presented, with possibility of application in PI-D controllers. The method was developed through the adaptation of methods directed to existing PI controllers, with the objective of using few iterative structures, allowing the implementation in PLC, as well as improving the performance in the transient response of the system. Robustness is indicated by the maximum sensitivity of the system. Relay experiments provide frequency response points that allow calculation of parameters that modify the original terms of the controller in order to remove the points from the interior of the maximum sensitivity circle. Results of two PLC applications of different didactic systems allowed comparison with an existing PI controller tuning method and the demonstration of the effectiveness of the method.

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  • JOÃO RICARDO TAVARES GADELHA
  • Controle Preditivo Aplicado a um Sistema de Elevação Artificial Pluger Lift

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • Data: 12/07/2019

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  • Durante a vida produtiva da maioria dos poços de gás ocorre um acúmulo de líquidos no fundo do poço que causa uma pressão contrária à vazão do reservatório, reduzindo a produção do poço, podendo até, em casos extremos, interromper completamente a produção. Dessa forma, um dos possíveis métodos de elevação artificial para solucionar este problema é representado pelo Plunger Lift. Consiste em uma técnica de baixos custos de instalação e manutenção que utiliza um pistão para, dentre outros usos, aumentar a eficiência de remoção de líquidos do sistema. No entanto, este método necessita de um controlador bem ajustado para definição apropriada dos períodos de abertura e fechamento de um válvula motora instalada na cabeça do poço para regulagem da produção. O controle preditivo é uma técnica que pode ser aplicada para realizar tal tarefa, realizando predições do comportamento futuro da planta a fim de obter seu desempenho ótimo. Neste trabalho, foi realizada a implementação e aplicação de um controlador preditivo linear a um poço simulado operando por Plunger Lift. O controlador foi aplicado sob condições diferentes de habilidade de drenagem, com e sem, do gás presente no espaço anular. Os resultados do MPC sem drenagem foram comparados com versões convencionais de controle de Plunger Lift existentes na indústria de petróleo através de análise gráfica e de observação de parâmetros de desempenho. Este controlador obteve melhores resultados quanto ao controle de velocidade média de subida do pistão e de produção acumulada. Na comparação dos MPC com e sem drenagem, a versão capaz de manipular os gases do espaço anular conseguiu levar o sistema a operar com velocidades de subida do pistão em faixas mais seguras.


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  • During the productive life of most gas wells there is an accumulation of liquid at the bottom of the well which causes a pressure contrary to the flow of the reservoir, reducing the production of the well. In this way, one of the possible artificial lift methods to solve this problem is represented by the Plunger Lift. It consists of a low-cost installation and maintenance technique that uses a piston to, among other uses, increase the efficiency of liquid removal from the system. However, this method requires a well-adjusted controller to appropriately define the opening and closing periods of a motor valve installed in the wellhead for production control. Predictive control is a technique that can be applied to perform such task, performing predictions of the future behavior of the plant in order to obtain its optimum performance. In this work, the implementation and application of a linear predictive controller to a simulated well operated by Plunger Lift was performed. The controller was applied under different conditions of draining ability, with and without, of the gas present in the annular space. Results of MPC without drainage were compared with conventional versions of Plunger Lift control in the oil industry through graphical analysis and observation of performance parameters. This controller obtained better results regarding the control of the average speed of plunger ascent and accumulated production. In the comparison of MPC with and without drainage, the version capable of manipulating the gases from the annular space was able to cause the system to operate at speeds of piston ascent in safer ranges.

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  • RAFAEL MAGALHÃES NÓBREGA DE ARAÚJO
  • Desenvolvimento e Avaliação de um Sistema Autossuficiente Fotovoltaico-Termoelétrico

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • Data: 29/07/2019

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  • A geração de energia elétrica por uma célula fotovoltaica depende prioritariamente da temperatura de operação e da irradiação solar incidente na mesma. A temperatura de operação pode ser controlada através da utilização de células termoelétricas na função de refrigeração. Este trabalho propõe um sistema autossuficiente em que células fotovoltaicas são arrefecidas por células termoelétricas. Propõe também analisar em que situações se consegue atingir um aumento de rendimento favorável. Simulações foram realizadas levando em consideração diversos conjuntos de irradiação solar, velocidade do vento, e potência dedicada para o arrefecimento. Resultados sugerem que o sistema proposto alcança rendimento líquido positivo nas situações em que variáveis ambientais levam a temperaturas mais elevadas do painel fotovoltaico aliado à baixa e controlada potência dedicada às células termoelétricas


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  • The generation of electric energy by a photovoltaic cell mainly depends on the operating temperature and solar irradiance that falls on it. The operating temperature can be controlled by means of thermoelectric cells working as coolers. This work proposes a self-sufficient system in which photovoltaic cells are cooled by thermoeletric cells. It also proposes an analysis on which situations a favorable energy yield can be reached. Simulations have been performed taking into account diverse sets of solar irradiance, wind speed, and electric power dedicated to the cooling. Results suggest that the proposed system reaches positive net yield in situations that environmental variables lead to higher photovoltaic panel operating temperature combined with controlled low power dedicated to the thermoeletric cells.

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  • NAYANA LETÍCIA DE MORAIS VIANA
  • Amplificadores de instrumentação integrados de baixo consumo e baixo ruído para aplicações portáteis voltadas ao tratamento de biossinais

  • Orientador : DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • ANTONIO WALLACE ANTUNES SOARES
  • FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
  • Data: 29/07/2019

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  • Este trabalho apresenta uma proposta de um amplificador de instrumentação de baixo consumo, utilizando a tecnologia CMOS 0,6 μm. É inicialmente apresentado um referencial teórico acerca da aplicação escolhida: tratamento de biopotenciais. Em seguida, são apresentadas as arquiteturas de amplificadores de instrumentação presentes na literatura voltados para biopotenciais, bem como, configurações de baixo consumo e baixo ruído. É realizado ainda um estudo acerca dos tipos de pseudo-resistores presentes em literatura. Feito isso, é apresentada toda a metodologia empregada para a realização desse trabalho, como a escolha da arquitetura utilizada, como é realizado o dimensionamento do sistema e quais os tipos de simulações utilizadas para avaliar o desempenho do mesmo. Por fim, pode-se concluir que utilizar circuitos integrados com tecnologia CMOS pode viabilizar inúmeras aplicações de baixo consumo portáteis que utilizem a aquisição de biopotenciais, justificando assim tal projeto.


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  • In this work is presented a low power instrumentation amplifier using 0.6 μm CMOS technology. It is initially shown the theoretical background about the chosen application: treatment of biopotentials. Next, we present the architectures of instrumentation amplifiers present in the literature focused on biopotentials, as well as low power and low noise configurations. A study is also carried out on the types of pseudo-resistors present in the literature. Once this is done, all the methodology used to perform this work is presented, such as the choice of the architecture used, how the system design is performed and what types of simulations are used to evaluate the performance of the system. Finally, it can be concluded that using integrated circuits with CMOS technology can enable numerous low-power portable applications that use the acquisition of biopotentials, thus justifying such design.

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  • ANDREW VINÍCIUS SILVA MOREIRA
  • Desempenho do Método Perturba e Observa com Passo Adaptativo e Agrupamento de Pontos em Módulo Fotovoltaico com Diodo de Passagem Inteligente Perante o Sombreamento Parcial

  • Orientador : LUCIANO SALES BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO SALES BARROS
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • Data: 31/07/2019

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  • O crescimento exponencial da utilização da energia Solar Fotovoltaica (PV) faz que a questão do desempenho dos painéis conectados à rede elétrica seja extremamente relevante, pois a sua eficiência é relativamente baixa se comparada a outras fontes energéticas. Dentre os principais estudos, destacam-se: o Sombreamento Parcial (PS) e o Rastreamento do Ponto de Máxima Potência (MPPT). O PS refere-se aos níveis distintos de irradiância ao longo do painel fotovoltaico e o MPPT refere-se ao rastreio do ponto de máxima potência de acordo com as condições ambientes. Neste trabalho, foi modelado e simulado um painel fotovoltaico atual com 72 células, contendo uma configuração moderna de diodo de passagem inteligente. A fim de verificar a performance do painel fotovoltaico foram simulados sombreamentos parciais e a busca do ponto de máxima potência empregando a técnica mais simples de MPPT: Perturb & Observe (P&O), entretanto modificada com passo adaptativo e agrupado.


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  • The exponential growth in the use of photovoltaic solar (PV) energy makes that the question of the performance of panels connected to the grid is extremely relevant, because its efficiency is relatively low if compared to other energy sources. Among the main studies, the following stand out: Partial Shading (PS) and Maximum Power Point Tracking (MPPT). The PS refers to the distinct levels of irradiance along the photovoltaic panel and the MPPT refers to the maximum power point tracking according to ambient conditions. In this work, a current photovoltaic panel with 72 cells, containing a modern smart bypass diode configuration was modeled and simulated. In order to verify the performance of the photovoltaic panel were simulated partials shadings and the maximum power point tracking using the simplest MPPT technique: Perturb & Observe (P&O), however modified with adaptive step and clustered.

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  • ALESSANDRO DE SOUZA LIMA
  • Análise de Painéis Fotovoltaicos Perante a Sombreamento Parcial Usando Magic Square e P&O Adaptativo

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • LUCIANO SALES BARROS
  • Data: 31/07/2019

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  • O sombreamento parcial diminui a potência gerada pelos arranjos de painéis solares. Nessa condição, alguns painéis acabam recebendo irradiação solar diferente de outros, causando múltiplos picos em P-V e I-V, resultando em perdas. Este trabalho tem como objetivo reduzir as perdas causadas pelo sombreamento parcial a partir de reconfigurações dos arranjos de painéis, em conjunto com um algoritmo de MPPT P&O adaptativo.  A modelagem dos painéis solares é realizada em ambiente de simulação Matlab & Simulink. É realizada também a modelagem do método de MPPT P&O adaptativo. Os arranjos testados são do tipo Total Cross-Tied (TCT), Série Paralelo Total Cross-Tied (SP-TCT), Bridge - Linked – Total Cross-Tied (BL-TCT), Bridge - Linked  - Honey - Comb (BL-HC), além de um equivalente Magic Square (MS) para cada um dos arranjos apresentados. O Magic Square é uma forma de rearranjar os painéis solares em posições diferentes, com o intuito de atenuar as perdas causadas pelo sombreamento. As performances de todas as configurações são testadas para situações diferentes de sombreamento e demonstradas a partir de gráficos V-P. Além do MS, com o intuito de tornar o sistema mais eficiente, é implementado o MPPT P&O adaptativo que possui um tempo de resposta mais rápido em relação ao P&O padrão.


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  • Partial shading decreases the power generated by solar panel arrangements. In this condition, some panels end up receiving solar radiation different from others, causing multiple peaks in P-V and I-V, resulting in losses. This work aims to reduce the losses caused by partial shading from reconfigurations of the panel arrangements, in conjunction with an adaptive P & O MPPT algorithm. The modeling of the solar panels is carried out in a Matlab & Simulink simulation environment. The modeling of the adaptive MPPT P&O method is also performed. The tested arrangements are of the Total Cross-Tied (TCT), Total Cross-Tied (SP-TCT), Bridge-Linked - Total Cross-Tied (BL-TCT), Bridge-Linked-Honey-Comb (BL-HC), plus a Magic Square (MS) equivalent for each of the arrangements presented. Magic Square is a way to rearrange the solar panels in different positions, in order to mitigate the losses caused by shading. The performances of all configurations are tested for different shading situations and demonstrated from V-P graphics. In addition to the MS, in order to make the system more efficient, it implements the adaptive MPPT P&O that has a faster response time than the standard P&O.

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  • ADRIANA BENÍCIO GALVÃO
  • Ferramenta Colaborativa para Análise de Dados na Saúde Pública: Aplicação no Estudo de Séries Temporais para o Projeto "Sífilis Não"


  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • KENIO COSTA DE LIMA
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 16/08/2019

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  • Nos dias atuais, há uma tendência para o uso da análise de dados no intuito de implementar mudanças nos sistemas de saúde, que possibilitem, dentre outros benefícios, a redução de custos, a prevenção de doenças e a melhor prestação de serviços à população. Uma das iniciativas do governo brasileiro, nesse sentido, é o projeto "Sífilis Não", o qual induz ações voltadas ao controle da Sífilis nas redes de atenção à saúde.

        O termo "Big Data na Saúde" vem sendo amplamente utilizado em diversos estudos que buscam, em geral, encontrar e avaliar os possíveis benefícios de Big Data para os cuidados da saúde. Muitos desses estudos, entretanto, se baseiam em análises teóricas e qualitativas, apresentando limitações na validação das soluções propostas e destacando desafios na formação de competências para o uso de tecnologias de Big Data. Nesse contexto, o presente trabalho tem o objetivo de elaborar e implementar uma ferramenta colaborativa, facilitadora para a análise de big data, que irá contribuir, em especial, para o estudo de séries temporais referentes às notificações de Sífilis adquirida, congênita e em gestantes, registradas no Sistema de Informação de Agravos de Notificação (SINAN).

        Foi elaborado um framework, que permite a colaboração entre profissionais com competências distintas, para o desenvolvimento de programas experimentais de análise de dados, utilizando um ambiente de big data pré-configurado. O framework e suas funções implementadas compõem a ferramenta desenvolvida neste trabalho, a qual permite importar séries temporais e executar métodos para a extração de características envolvendo dados de um ou mais Sistemas de Informação em Saúde. Por fim, por meio da ferramenta desenvolvida, foram obtidos indicadores epidemiológicos para o monitoramento da Sífilis.

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  • Nowadays, there is a trend towards the use of data analysis in order to implement changes in health systems, which allow, among other benefits, cost reduction, disease prevention and better service delivery to the population. One of the initiatives of the Brazilian government, in this sense, is the project "Syphilis No", which induces actions aimed at the control of syphilis in health care networks.     The term "Big Data in Health" has been widely used in several studies that seek, in general, to find and evaluate the possible benefits of Big Data for health care. Many of these studies, however, are based on theoretical and qualitative analysis, presenting limitations in the validation of the proposed solutions and highlighting the skills in the development of competences for the use of Big Data technologies. In this context, the present work has the objective of elaborating and implementing a collaborative tool, which facilitates the analysis of big data, which will contribute, in particular, to the study of time series regarding the reports of acquired, congenital, and registered syphilis in the Notification of Injury Information System (SINAN).

        A framework was developed that allows collaboration between professionals with different skills to develop experimental data analysis programs using a preconfigured big data environment. The framework and its implemented functions make up the tool developed in this work, which allows to import time series and execute methods for the extraction of characteristics involving data from one or more Health Information Systems. Finally, through the tool developed, epidemiological indicators were obtained for the monitoring of Syphilis.
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  • MARCELLA ANDRADE DA ROCHA
  • Um texto tão singular quanto a impressão digital: O uso de sistemas inteligentes para reconhecimento de autoria

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • ELOIZA DA SILVA GOMES OLIVEIRA
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 16/08/2019

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  • A Atribuição de autoria, a ciência de inferir um autor para um determinado texto com base em suas características de escrita é um problema com uma longa história. Neste trabalho, está sendo proposto o estudo do problema de atribuição de autoria para fins de torná-lo uma ferramenta de uso na plataforma de ensino a distância do Ministério da Saúde (MS), AVASUS, e será apresentada as técnicas de análise de texto e características estilométricas dos autores que permitem que a autoria seja determinada em índices significativamente melhores, no qual os textos são maiores que 140 caracteres. Esta proposta tem como alvo o AVASUS, onde os  estudantes fazem os cursos da plataforma, compartilham seus interesses e pensamentos em forma de mensagens nos fóruns e fazem atividades que exigem redações sobre determinados temas na área da saúde, essas produções escritas são o foco da aplicação de atribuição de autoria. As técnicas estudadas como proposta são um processo de dois estágios, onde no primeiro estágio, informações estilométricas são extraídas do conjunto de dados coletados e no segundo estágio diferentes algoritmos de classificação são treinados e técnicas de análise léxica são aplicadas para prever os autores dos textos. O esforço é para maximizar a precisão das previsões com quantidade ideal de dados e usuários em consideração.


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  • The Authorship Attribution, the science of inferring an author for a particular text based on their writing characteristics is a problem with a long history. In this work, it is being proposed the study of the problem of attribution of authorship in order to make it a tool of use in the distance teaching platform of the Ministry of Health (MS), AVASUS, and will be presented the techniques of analysis of text and authors' stylistic characteristics that allow authorship to be determined in significantly better indexes, in which the texts are greater than 140 characters. This proposal targets AVASUS, where students take the courses of the platform, share their interests and thoughts in the form of messages in the forums and do activities that require writing on certain topics in the area of health, these written productions are the focus of the application of attribution of authorship. The techniques studied as a proposal are a two-stage process, where in the first stage, stylometric information is extracted from the collected data set and in the second stage different classification algorithms are trained and lexical analysis techniques are applied to predict the authors of the texts. The effort is to maximize the accuracy of predictions with optimal amount of data and users under consideration. 

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  • LUÃ SILVA CARDOSO
  • Desacoplamento P/Q de Sistemas de Geração Distribuída Utilizando o Conceito de Impedância

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • CECÍLIO MARTINS DE SOUSA NETO
  • JOSE RENES PINHEIRO
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 30/08/2019

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  • A utilização de sistemas de geração distribuída, que utilizam fontes renováveis de energia elétrica, tem se tornado cada vez mais comum, devido aos problemas ambientais causados pelas fontes não renováveis, ao retorno do investimento cada vez mais rápido e também aos avanços dos sistemas de interconexão. No Brasil, a capacidade energética proveniente da geração distribuída está em constante crescimento. Diante do novo modelo do sistema elétrico de potência, com a participação de sistemas de geração distribuída, a utilização de métodos que regulem o fluxo de potência nas unidades de geração pode contribuir diretamente para a estabilidade do sistema elétrico, especialmente em redes de baixa tensão, pois as mesmas possuem perfil predominantemente resistivo e o fornecimento de potência ativa pode ocasionar sobretensões. Além disso, estratégias de fluxo de potência utilizadas em sistemas de geração convencionais não são adequadas aos sistemas de geração distribuída devido ao acoplamento entre as potencias ativa e reativa. Dessa forma, a realização desse trabalho tem o objetivo de adequar o controle do fluxo de potência, em um sistema fotovoltaico de geração distribuída, controlado no modo tensão, utilizando o conceito de impedância virtual. Para superar o problema do acoplamento entre as potências ativa e reativa, o sistema implementado nesse trabalho utiliza um resistor virtual. Para efeito de análise, o resistor virtual é implementado de duas formas. Na primeira é implementado um resistor virtual positivo para acentuar o perfil resistivo do sistema, realizando o controle P/V e Q/θ. Na segunda é implementado um resistor virtual negativo com o intuito de tornar o perfil da rede predominantemente indutivo e realizar o controle tradicional P/θ e Q/V. A utilização do conceito de impedância virtual é avaliada por meio de resultados de simulação e experimentais.


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  • The distributed generation systems based on renewable sources has increased due to environmental problems caused by non-renewable sources, fast return on investment and advances in interconnection systems. In Brazil, the distributed generation energy capacity is growing. Before a new electric power system model, distributed generation systems participation, methods to regulate the power flow in generation units can directly contribute to electric system stability, especially in low-voltage grids, which is the predominantly resistive and the active power can cause overvoltages. In addition, power flow strategies used in conventional generation systems cannot be used in low-voltage systems due to active and reactive power coupling. In this work is proposed the power flow control adjust in a distributed generation photovoltaic system controlled in voltage mode based on virtual impedance concept. In order to overcome the active and reactive power coupling problem, the proposed method is implemented by means a virtual resistor. For analysis purposes, the virtual resistor is implemented by two ways. In the first one, a positive virtual resistor is implemented to accentuate the resistive profile of the system, performing the P/V and Q/θ control. In the second one, a negative virtual resistor is implemented in order to make the network profile predominantly inductive, and then perform the traditional P/θ and Q/V control. The virtual impedance concept technique is evaluated through simulation and experimental results.

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  • MARCOS SÉRGIO RODRIGUES LEAL
  • Simulação de Sistemas Elétricos em Tempo Real usando uma Plataforma FPGA para Validação de Proteções Baseadas em Ondas Viajantes

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • WASHINGTON LUIZ ARAUJO NEVES
  • Data: 06/09/2019

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  • Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um simulador digital em tempo real de sistemas de potência utilizando uma plataforma customizada de baixo custo baseada em FPGA (field-programmable gate array) adequada para realizar a validação em tempo real de proteções de linhas de transmissão baseadas em ondas viajantes. A descrição do simulador se desenvolve a partir das etapas de modelagem, implementação e simulação de um sistema de transmissão, que é usado para destacar a capacidade do simulador de representar fenômenos transitórios de alta freqüência em linhas de transmissão. Assim, inicialmente, apresenta-se o equacionamento matemático dos modelos implementados bem como o desenho geral do solver, que é desenvolvido tomando como referência o programa de transitórios eletromagnéticos (EMTP) proposto por Dommel. Em seguida, são apresentadas as características do simulador, como a arquitetura de hardware, software de desenvolvimento, estratégias de comunicação, interface gráfica, módulos de entrada/saída e exportação de dados, bem como os estágios de implementação do sistema de teste. Adicionalmente, neste trabalho propõe-se a implementação de um relé protótipo usando um dispositivo de hardware baseado em DSP (digital signal processing), executando um esquema de proteção baseado na teoria ondas viajantes, além de sua integração em malha fechada com a simulação. Uma interface gráfica (GUI - graphical user interface) é desenvolvida para definir os parâmetros de simulação, incluindo as condições para aplicação de faltas elétricas, e monitorar a dinâmica do sistema de potência utilizado como estudo de caso. Simulações offline obtidas por meio do Matlab/Simulink são usadas para validar os resultados em tempo real.


  • Mostrar Abstract
  • In this work is proposed a real-time digital simulator of power systems using a low-cost custom platform based on FPGA (field-programmable gate array) proper to perform real-time validation of traveling-wave-based transmission line protections. The operational view of the simulator is introduced by means the modeling, implementation, and simulation steps of a transmission system, which is used to highlight the simulator capability to represent high-frequency transient phenomenon taking place transmission lines. Hence, at first, the mathematical models of the power system used in the case study are presented as well as the solver design, which is developed based on the electromagnetic transients program (EMTP) proposed by Dommel. Then, the simulator characteristics, such as the hardware architecture, development software, communication strategies, graphical interface, input/output, and data export, are introduced, as well as the implementation stages of the test system. Moreover, it addresses the implementation of a relay prototype using a hardware based on DSP (digital signal processor), running a traveling-wave-based protection scheme, besides its closed-loop integration with the simulation.  A GUI (graphical user interface) is developed to set the simulation parameters, including the conditions for applying an electrical fault, and to monitor the dynamic of power system used as a case study. Off-line simulations obtained from Matlab/Simulink are used to validate the real-time results.

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  • VICTOR HUGO FREITAS DE OLIVEIRA
  • Caracterização de speedup de aplicação: modelagem de sobrecarga de paralelização e variações de tamanho de problema e número de núcleos

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • CALEBE DE PAULA BIANCHINI
  • CARLOS AVELINO DE BARROS
  • EDSON BORIN
  • Data: 13/09/2019

  • Mostrar Resumo
  • Para utilizar os processadores com múltiplos núcleos de forma eficiente, é importante entender como o desempenho dos aplicativos paralelos se comportam. A modelagem desse comportamento pode permitir o uso de técnicas executadas em tempo de execução para otimizar o desempenho, a energia dispendida ou até mesmo garantir uma qualidade de serviço (QoS) desejada. Modelos precisos evitariam ter que testar diferentes configurações em tempo de execução, o que poderia causar um aumento desnecessário na sobrecarga causada pela paralelização. Ao longo dos anos, muitos modelos de speedup foram propostos. A maioria deles é baseada na Lei de Amdahl ou na Lei de Gustafson. No entanto, muitos deles consideram que a fração paralela é fixa ou que varia linearmente com o tamanho do problema, além de desconsiderarem os efeitos da sobrecarga causada pela paralelização. Embora tais modelos auxiliem no entendimento teórico da computação paralela, essas considerações não se sustentam em ambientes reais, o que torna a modelagem inadequada para a caracterização precisa de aplicações paralelas. O modelo proposto nesta dissertação estima o speedup levando em consideração a sobrecarga causada pela paralelização e a variação da fração paralela de acordo com o tamanho do problema e o número de núcleos utilizados. Usando dez aplicações do PARSEC, o modelo proposto foi capaz de estimar o speedup de forma mais precisa do que outros modelos da literatura recente. Os testes foram realizados em dois servidores, cada um com uma arquitetura diferente.


  • Mostrar Abstract
  • To make efficient use of multi-core processors, it is important to understand the performance behavior of parallel applications. Modeling this behavior can enable the use of online approaches to optimize throughput or energy, or even guarantee the desired Quality of Service (QoS). Accurate models would avoid having to probe different runtime configurations, which causes extra overhead. Throughout the years, many speedup models were proposed. Most of them based on Amdahl’s law or Gustafson’s law. However, many of those make considerations such as a fixed parallel fraction, or a parallel fraction that varies linearly with problem size, and inexistent parallelization overhead. Although such models aid in the theoretical understanding of parallel computing, these considerations do not hold in real environments, which makes the modeling unsuitable for accurate characterization of parallel applications. The model proposed in this dissertation estimates the speedup taking into account the overhead caused by the parallelization and the variation of the parallel fraction according to problem size and number of cores used. Using ten applications from the PARSEC benchmark suite, the proposed model was able to estimate speedups more accurately than other models in recent literature. Tests were made in two servers, each one with a different hardware architecture.

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  • YURI IOHANSSEN RIBEIRO DAMASCENO
  • Estratégia de Controle Aplicado a Sistema de Geração Distribuída com Transição Suave entre os Modos Operação Conectado e Ilhado

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • CECÍLIO MARTINS DE SOUSA NETO
  • RODRIGO PRADO DE MEDEIROS
  • Data: 04/10/2019

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  • Espera-se que a demanda mundial de energia aumente consideravelmente nas próximas décadas, o que tem impulsionado a inserção de unidades de Geração Distribuída baseada em Fontes Renováveis de Energia (GD-FRE) no modelo atual do sistema de potência, organizadas por meio de microrredes. As referidas microrredes baseadas em GD-FRE podem atender a cargas locais em um sistema isolado (operação ilhada) ou conectados à rede elétrica (operação conectada à rede). Idealmente, esses sistemas GD-FRE devem ter a capacidade de fazer uma transição suave entre os modos de operação, de forma que o fornecimento contínuo de energia seja garantido, independentemente do estado da rede elétrica.  Neste trabalho é proposta uma estratégia de controle para um sistema GD-FRE de baixa tensão que não utiliza comunicação entre as unidades de GD, capaz de operar nos modos ilhado e conectado à rede com transição suave entre os modos conectado e ilhado. No trabalho desenvolvido, não é utilizado sistemas de armazenamento de energia, uma vez que o balanço de energia no modo ilhado é alcançado por meio da alteração do ponto de operação da fonte renovável de energia.  A estratégia de controle proposta é dividida em três partes:  (a) o controle do conversor conectado ao ponto de acoplamento comum (PAC) (controle de corrente, tensão e potência), (b) unidade de gestão do modo de operação (constituída pelos controles da tensão barramento CC do sistemas GD, controle de tensão e de frequência angular do PAC) e (c) o subsistema de sincronismo e detecção de ilhamento.  A estratégia de controle é validada através da simulação de um sistema trifásico de GD-FRE. Com a utilização da estratégia o sistema apresenta uma transição suave entre os modos, com baixa perturbação na tensão do PAC, e um processo de sincronização rápido do modo ilhado para o conectado à rede. Além disso, também apresenta um tempo de resposta rápido do controle da tensão do barramento CC que é capaz de manter o transitório pequeno, mesmo quando ocorrem elevados desequilíbrios de potência durante a transição dos modos.


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  • The world energy demand is expected to rise in the coming decades. Renewable Energy Source Distributed Generation (RES-DG) is being used to meet this increased demand. RES-DG systems can serve local loads on an isolated system (islanded operation) or connected to the power grid (grid-connected operation). Ideally, RES-DG systems should have the ability to transition smoothly between modes so that a continuous supply of power is achieved regardless of the grid state. This work proposes a communication-less control strategy for a low-voltage RES-DG system capable of operating in islanded as well in grid-connected mode and of achieving a smooth transfer between modes. An energy storage system is not required for operation in islanded mode since the energy balance is maintained by acting in the power generated by the RES. The proposed control strategy is divided in three parts: (a) the VSI control, which constitutes the inner control loops of the Voltage Source Inverter (VSI) (current, voltage and power control loops), (b) mode-related control loops (DC link, voltage at the PCC and DG system angular frequency control loops) and (c) the synchronization and islanding detection methods. The control strategy is validated through simulation of a three-phase RES-DG system. The proposed strategy presents a smooth transition between modes, with little to no perturbation on the PCC voltage, and a fast synchronization process from islanded to grid-connected mode. In addition, it also presents a fast DC link voltage control response time that is capable of maintaining the transitory small, even for large power imbalances during mode transition.

     

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  • DEYVID LUCAS LEITE
  • Caracterização de canal utilizando Veículo Aéreo Não Tripulado

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁLVARO AUGUSTO MACHADO DE MEDEIROS
  • Data: 31/10/2019

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  •  

    A utilização de Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) para prover serviços como internet, entregas de mercadorias e táxi aéreo vem se tornando realidade nos últimos anos. A utilização dessas aeronaves exige uma comunicação segura entre a estação de controle e o VANT, tarefa facilitada ao se conhecer as características do canal de comunicação. Este trabalho se destina a apresentar um setup de medição utilizando uma aeronave não tripulada, e usar os dados medidos para a caracterização do canal de RF. As medições foram realizadas com um VANT Dji Phantom 3 standard equipado com um módulo XBee PRO 900HP para a comunicação entre o VANT e a estação de controle em terra. Os dados coletados foram analisados de modo a caracterizar o desvanecimento de larga escala (perda de percurso e sombreamento) e o desvanecimento de pequena escala (multipercurso e Doppler) em cenários de Caatinga, voo sobre um lago e uma região mista com os dois ambientes anteriores. O trabalho a seguir apresenta os dados coletados nas campanhas de medição, o processamento realizado pelos scripts desenvolvidas e os resultados da caracterização do Canal RF.



  • Mostrar Abstract
  •  

    The use of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) to provide services such as internet, goods delivery and air taxi has become a reality in recent years. The use of these aircraft requires secure communication between the control station and the UAV, a task made easier by knowing the characteristics of the communication channel. This work is intended to present a measurement setup using an unmanned aircraft, and to use the measured data for RF channel characterization. Control ground. The collected data were analyzed in order to characterize the large scale fading (path loss and shading) and the small scale fading (multipath and Doppler) in Caatinga scenarios, flight over a lake and a region mixed with the two previous environments. The following work presents the data collected in the measurement campaigns, the processing performed by the developed scripts and the results of the RF Channel characterization.


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  • MYCHAEL JALES DUARTE
  • ANÁLISE E DESIGN DE ESTRUTURAS 2,5D DE SUPERFÍCIES SELETIVAS DE FREQUÊNCIA PARA APLICAÇÕES EM SISTEMAS MODERNOS DE COMUNICAÇÕES SEM FIO

  • Orientador : VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 12/12/2019

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  • Este trabalho apresenta um estudo sobre Superfícies Seletivas de Frequência (FSS) 2,5D, para aplicações em sistemas modernos de comunicações sem fio. Inicialmente são analisadas estruturas simples e 2,5D, do tipo patch. As FSS simples são formadas por elementos em espira quadrada e em espira baseada no fractal Minkowski. O uso da curva fractal ocasionou uma miniaturização do circuito, aparecimento de uma nova banda de transmissão e diminuição da largura de banda, na faixa de frequência analisada.  As FSS 2,5D são formadas a partir das estruturas simples que, para a formação dos seus elementos, as espiras foram seccionadas em partes, onde foram impressas na face superior e inferior do dielétrico e interligadas com fios condutores de cobre cilíndricos de 0,5 mm de diâmetro. As superfícies 2,5D proporcionaram miniaturização do circuito em comparação com a fractal, sem aparecimento de novas bandas de transmissão e sem diminuir a largura de banda relativa. Com a comprovação da eficiência dessa técnica de miniaturização, foram propostas duas estruturas ultraminiaturizadas para sistemas de Wi-Fi Halow (na banda de 900 MHz) e Wi-Fi 6 (dual-band  2,45 GHz e 5,00 GHz), as duas com dimensões iguais a 10 mm x 10 mm de célula unitária.  Todas as FSS se mostraram estáveis com relação ao ângulo de incidência da onda plana sobre a superfície do circuito. Os resultados numéricos simulados para os protótipos projetados foram obtidos pelo software ANSYS HFSS. Os protótipos foram construídos e foi realizada a caracterização experimental dos coeficientes de transmissão, largura de banda e frequência de ressonância, valores obtidos foram comparados e discutidos com os resultados das simulações, os quais apresentaram boa concordância.


  • Mostrar Abstract
  • This work presents a study on Selective Frequency Surfaces (FSS) 2,5 D and 3D, for applications in modern wireless systems. Initially, 2.5D, patch-like structures are analyzed. The simple FSS are formed by elements in square and spiral turns based on the Minkowski fractal. The use of the fractal curve resulted in a miniaturization of the circuit, the appearance of a new transmission band and a decrease in bandwidth. The 2,5D FSS are formed from the simple structures that, for the formation of their elements, the coils were sectioned in eight parts, where four were printed on the upper face of the dielectric, four on the underside of the dielectric and were connected with cylindrical jumpers of 0.5 mm in diameter. The 2.5D surfaces provided miniaturization of the circuit without the appearance of new transmission bands and without decreasing the relative bandwidth. All HSS were stable with respect to the angle of incidence of the plane wave on the surface of the circuit. The simulated numerical results for the projected prototypes were obtained by Ansoft HFSS software. The prototypes were constructed and the experimental measurements of the transmission coefficients were performed, the values obtained were compared and discussed with the results of the simulations, which showed good agreement.

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  • CARLOS YURI FERREIRA SILVA
  • Implementação de um estimador neural de velocidade em um motor de indução trifásica

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • Data: 16/12/2019

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  • O motor de indução trifásico é o tipo de máquina mais usado para acionamentos elétricos. Motivos como baixo custo, simplicidade de construção e robustez explicam tal afirmação. Nos tempos atuais, este motor se destaca também pela sua aplicabilidade na área automotiva, com a ascensão de veículos elétricos que, além de serem uma alternativa mais econômica quanto ao consumo de combustíveis em relação aos veículos comuns, são também uma solução para a diminuição da emissão de gases poluentes ao meio ambiente. Partindo deste cenário, este trabalho tem o objetivo de realizar o controle de velocidade de um motor de indução sem a utilização de um sensor mecânico acoplado ao rotor, evitando que algumas inconveniências como manutenções periódicas e aumento de complexidade e número de equipamentos façam sempre parte do funcionamento do motor. Para o controle do motor de indução foi aplicada a estratégia de controle conhecida como Field Oriented Control e para a estimativa da velocidade do rotor do motor foi usada uma rede neural artificial, a qual observa variáveis elétricas e mecânicas do sistema. Os resultados práticos obtidos foram satisfatórios, uma vez que a rede neural funcionou tanto como observador quanto como estimador de velocidade e foi possível realizar o controle do motor com a velocidade estimada na faixa de 100 a 170 rad/s.


  • Mostrar Abstract
  • The three phase induction motor is the most used type of machine for electric drives. Low cost, construction simplicity and reliability are the motives that explains this statement. Nowadays, this motor is also highlighting for it's applicability in the automotive area, with the electric vehicle ascension which, besides being a economic alternative to fuel consumption compared to ordinary vehicle, are also a solution for the emission of polluting gases to the environment. From this scenario, the objective of this work is to perform the speed control of an induction motor without the use of a mechanical sensor attached to the rotor, avoiding some inconveniences such as a periodic maintenance and increased complexity and number of equipment are always part of the engine running. For the induction motor control was applied the control strategy known as Field Oriented Control and for the estimation of the motor rotor speed was used an artificial neural network, which observer electrical and mechanical system variables. The practical results were satisfatory, since the neural network worked as both observer and speed estimation and it was possible to perform the control os the motor with the estimated speed in the range of 100 to 170 rad/s.

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  • JOÃO ALEXANDRE DA SILVA NETO
  • Utilização de Ressoadores Metamateriais na Melhoria de Desempenho de Filtros Planares

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • IRADILSON FERREIRA DA COSTA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • Data: 26/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho propõe a inserção de ressonadores de anéis fendidos complementares (CSRR - Complementary Split-ring Resonators), no plano de terra de filtros planares. A intenção é melhorar alguns parâmetros de filtros encontrados na literatura, que possuam aplicação prática, considerando a crescente demanda por maior desempenho, menor tamanho, menor peso e custo dos dispositivos que integram os sistemas de comunicação. Os filtros escolhidos foram, um filtro passa-faixa que utiliza geometria matrioska para aplicações na faixa ISM (Industrial Scientific and Medical) de 2,45 GHz. O outro filtro foi um filtro passa-baixa para aplicações em Tv digital. A ideia é inserir o CSRR no plano de terra das estruturas, para aumentar a atenuação livre do filtro rejeita-faixa matrioska e para redução das dimensões do filtro passa-baixa. No trabalho são apresentados os resultados numéricos e experimentais, para efeito de validação da técnica proposta. Um boa concordância entre os resultados é observada, esses resultados mostram que as propostas apresentadas foram alcançadas.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes the insertion of Complementary Split-ring Resonators (CSRR) in the planar filter ground. The intention is to improve some filter parameters found in the literature that have practical application, considering the growing demand for higher performance, smaller size, lower weight and cost of the devices that integrate the communication systems. The filters chosen were a bandpass filter that uses matrioska geometry for applications in the 2.45 GHz Industrial Scientific and Medical (ISM) band. The other filter was a low pass filter for digital TV applications. The idea is to insert the CSRR into the structure ground plane to increase the free attenuation of the matrioska band-reject filter and to reduce the size of the low-pass filter. In the work the numerical and experimental results are presented, for the purpose of validation of the proposed technique. A good agreement between the results is observed, these results show that the proposals presented were achieved.

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  • JURGEN KLINSMANN AZEVEDO NOGUEIRA
  • Análise de Antenas Planares para Aplicações Médicas nas Bandas ISM de 435 MHz, 915 MHz e 2,45 GHz


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 30/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • Os dispositivos sem fio apresentam-se, nas mais recentes pesquisas, como alternativas para o monitoramento de vários parâmetros médicos, com aplicações nas bandas de frequências designadas para Medical Device Radiocommunications Service - MedRadio (401 – 405 MHz), Medical Implant Communication Services – MICS (402 – 405 MHz) e Industrial, Scientific and Medical – ISM (433 – 435,8 MHz; 2,4 – 2,5 GHz). Esta dissertação apresenta uma análise das respostas em frequência de antenas planares de microfita com aplicações médicas na banda ISM para as três faixas de frequências (433 - 435.8 MHz; 902 – 928 MHz; 2.4 – 2.5 GHz). Foram projetadas três antenas retangulares com fendas posicionadas próximas as bordas do patch. Os resultados das simulações foram obtidos pelo software Ansoft HFSS para frequência de ressonância, largura de banda e coeficiente de reflexão. As medições foram realizadas com amostras sólidas de carne suína. Os resultados simulados e medidos apresentaram excelente concordância.


  • Mostrar Abstract
  • Wireless devices are presented in the latest research works as alternatives for monitoring several medical parameters, with applications in the frequency bands designated for Medical Device Radiocommunications Service - MedRadio (401 - 405 MHz), Medical Implant Communication Services - MICS (402 - 405 MHz) and Industrial, Scientific and Medical - ISM (433 - 435.8 MHz; 2.4 - 2.5 GHz). This master thesis presents a frequency response analysis of planar microstrip antennas with medical applications in the ISM band for the three frequency bands (433 - 435.8 MHz; 902 - 928 MHz; 2.4 - 2.5 GHz). Three rectangular slotted antennas are designed with the slots placed near the edges of the patch. Simulation results were obtained by Ansoft HFSS software for resonance frequency, bandwidth and reflection coefficient. Measurements were performed with solid samples of pork. The simulated and measured results showed excellent agreement.

Teses
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  • PATRIC LACOUTH DA SILVA
  • Pesquisa e Desenvolvimento de uma Nova Técnica de Síntese de Circuitos Planares Ativos de Microondas

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALFREDO GOMES NETO
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 14/03/2019

  • Mostrar Resumo
  • O trabalho desenvolvido nesta Tese tem como objetivo principal contribuir para o desenvolvimento de estruturas reconfiguráveis através da aplicação de técnicas de otimização inspiradas no comportamento de enxames de abelhas. As principais estruturas estudadas são antenas planares de micro-ondas e superfícies seletivas de frequência ambas para a utilização em sistemas que exigem a capacidade de reconfiguração em frequência. São apresentadas novas estruturas obtidas com os algoritmos clássicos e com o algoritmo modificado desenvolvido no decorre da tese. Resultados simulados e medidos são obtidos certificando a precisão dos projetos desenvolvidos.


  • Mostrar Abstract
  • The work developed in this thesis has as main objective to contribute to the development
    of reconfigurable structures through the application of optimization techniques inspired
    by bee swarm behavior. The main structures studied are planar microwave antennas
    and frequency selective surfaces both for use in systems requiring frequency reconfiguration capability. We present new structures obtained with the classical algorithms and with the modified algorithm developed during the thesis. Simulated and measured results are obtained certifying the accuracy of the projects developed.

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  • DÊNIS KEUTON ALVES
  • Estimação em tempo real de potência e impedância da rede elétrica usando a transformada wavelet packet estacionária

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • EDSON HIROKAZU WATANABE
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • PAULO FERNANDO RIBEIRO
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 23/04/2019

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  • A estimação de indicadores de qualidade da energia elétrica tem como principal objetivo fornecer aos sistemas de monitoramento (medição, controle, proteção, etc.) informações sobre níveis adequados de tensão e qualidade da energia elétrica. Além das estratégias de monitoramento de qualidade da energia, o conhecimento da impedância da rede elétrica tem importância fundamental para o entendimento dos possíveis desvios dos índices da qualidade da rede elétrica, prover informações relevantes para o controle e a estabilidade do sistema elétrico. Nesse contexto, propõe-se nesta tese a aplicação da transforma wavelet packet discreta redundante (TWPDR), para estimar, em tempo real, valores eficazes de tensões e correntes, potências básicas (potência ativa, potência total aparente, potência não-ativa e fator de potência) e de distorção. Adicionalmente, as ferramentas de análise de sinais desenvolvidas neste trabalho possibilitou a proposição de um método para estimação de impedância da rede elétrica. A TWPDR fornece uma banda de frequência uniforme e possui a propriedade de invariância no tempo, o qual é ideal para estimação de índices de qualidade da energia e a impedância da rede em tempo real. O método de estimação de índices de qualidade da energia foi avaliado e comparado com o padrão IEEE 1459-2010 aplicado a diferentes cenários de operação, em que formas de onda sintéticas e distúrbios de qualidade da energia elétrica em regime estacionário e não-estacionário foram emulados em uma plataforma experimental. No que se refere a estimação da impedância da rede elétrica, o presente estudo foi desenvolvido com o objetivo de identificar a impedância de redes elétricas de baixa tensão interconectadas com sistemas de geração distribuída. O objetivo principal é o de fornecer insumos para delimitar os limites de estabilidade do sistema em função do nível de penetração, bem como identificar possíveis condições de ilhamento. A validação do método proposto foi realizada em uma microrrede, cuja geração distribuída é implementada por uma planta fotovoltaica de 8 kWp conectada ao ponto de acoplamento comum de um alimentador trifásico implementado por um trafo de potência nominal de 15 kVA.


  • Mostrar Abstract
  • The estimate of power quality indices has as primary goal provides to the monitoring systems (measurement, control, protection, etc.) information about proper levels of voltage and power quality. Besides power quality monitoring strategies, the knowledge of the grid impedance is fundamental importance to the understanding of the deviation of the electric power quality indices, providing relevant information to control and stability of the power system. In this context, in this thesis, it proposes the application of the stationary discrete wavelet packet transform (SDWPT) to estimate effective voltages and currents, as well as primary power quantities (active, total apparent, nonactive power, and power factor), and distortion power. Additionally, the analysis tools of signal processing developed in this work allowed the development of a method for estimating the grid impedance. The SDWPT provides a uniform frequency band and possesses the timeinvariance property, which is ideal for power estimation and grid impedance estimation in the real-time. The method of estimation of power quality indices was assessed and compared to the IEEE Standard 1459-2010 under different operational scenarios, where stationary synthetic waveforms and with both stationary and nonstationary power quality disturbances were emulating in an experimental setup. Regarding the grid impedance estimation, the current study was developing to identify the impedance of low voltage electric grids interconnected with distributed power generation systems. The primary goal is providing parameters to delimit the threshold of system instability in terms of the penetration level and identify islanding conditions. The validation of the proposed method was accomplished in a microgrid whose distributed generation is implemented through the photovoltaic plant of 8 kWp connected to the point of common coupling of a three-phase feeder composed by a transformer of 15 kVA. 


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  • DIEGO HABIB SANTOS NOLASCO
  • Arquitetura Fuzzy Hierárquica com Defuzzificação Adicional de Camadas e Aplicações ao Diagnóstico de Qualidade da Energia Elétrica

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • DANTON DIEGO FERREIRA
  • DENIS VINICIUS COURY
  • EDUARDO SILVA PALMEIRA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 30/04/2019

  • Mostrar Resumo
  • Dos diversos métodos de tomada de decisão existentes, os métodos fuzzy hierárquicos
    vêm se destacando como ferramentas adequadas para tratar de aplicações complexas,
    com alto grau de subjetividade. Neste contexto, insere-se o produto energia elétrica. Em
    geral, o diagnóstico de qualidade da energia é uma prática difícil devido as subjetividades
    inerentes ao processo de análise, as nuances dos diferentes padrões existentes em todo o
    mundo, e características de incerteza dos parâmetros de avaliação. Nesta tese, propõe-se
    uma nova metodologia de diagnóstico de qualidade da energia baseada na teoria hierárquica
    fuzzy tipo cascata. O método proposto analisa parâmetros de qualidade em regime
    permanente a partir de vários padrões existentes no mundo, e fornece um diagnóstico
    linguístico/quantitativo, no qual, as contribuições dos índices analisados são ponderadas
    sobre a qualidade da energia do sistema avaliado. O método de diagnóstico foi implementado
    primeiramente a partir de duas arquiteturas hierárquicas difusas existentes na literatura
    (convencional e livre de defuzzificação), e posteriormente, por uma nova arquitetura
    (com defuzzificação adicional de camadas). A arquitetura proposta foi desenvolvida para
    agregar as principais vantagens das arquiteturas convencional e livre de defuzzificação no
    intuito de tornar o método de diagnostico mais completo e robusto. Este estudo propõe
    que a saída de cada subsistema obtida a partir de um processo primário de tomada de decisão
    seja transferida diretamente entre as camadas hierárquicas, sem perda de informação
    linguística, para obtenção de um diagnóstico resultante de qualidade da energia. Ademais,
    um processo secundário de tomada de decisão é realizado em conjunto com um método
    de defuzzificação adicional no intuito de obter um diagnóstico específico complementar
    na saída de cada subsistema da hierarquia. O método de diagnóstico desenvolvido a partir
    da arquitetura proposta, apresentou resultados satisfatórios em comparação as duas arquiteturas
    existentes. Após validação do método de diagnóstico e da arquitetura hierárquica
    difusa, apresentados nesta tese, como resultado final da presente pesquisa, é proposto um
    sistema wavelet-fuzzy adaptativo com método de inferência genérica baseado em funções
    de sobreposição estendidas, como uma nova ferramenta capaz de monitorar a qualidade
    da energia em sistemas elétricos com inserção de energias renováveis.


  • Mostrar Abstract
  • Among various existing decision-making methods, hierarchical fuzzy methods have
    emerged as a suitable tool for dealing with complex applications which have many input
    variables and a high degree of subjectivity. In this context, the product of electric
    energy stands out. In general, the diagnosis of energy quality is a difficult practice due
    to the subjectivities inherent to the analysis process, nuances among different standards
    existing in the world, and uncertainties of evaluation parameters. This thesis proposes a
    new methodology for the power quality diagnosis based on the hierarchical fuzzy theory
    with a cascade-type architecture. The proposed method analyzes the quality parameters
    in steady-state electrical systems based on different existing standards in the world and
    performs a linguistic/quantitative diagnosis in which the contributions of the analyzed indices
    are weighted on the power quality of the evaluated system. Firstly, the diagnosis
    method was implemented from two hierarchical fuzzy architectures known (conventional
    and defuzzification free). Posteriorly, a new proposed architecture with additional
    defuzzification of layers was developed to aggregate the main advantages of conventional
    and defuzzification free in order to make the diagnosis method more complete and
    robust. This study proposes that the output of each subsystem obtained from primary
    decision-making process is transferred directly between the hierarchical layers, without
    loss of linguistic information, to obtain a resultant power quality diagnosis. In addition,
    a secondary decision-making process is performed together with an additional defuzzification
    method in order to obtain a complementary specific diagnosis at the out of each
    hierarchical subsystem. The diagnosis method based on the proposed fuzzy architecture
    presented satisfactory results when compared with the two existing architectures. After
    validation of the diagnosis method and hierarchical fuzzy architecture, both presented in
    this thesis, at the end of research, an adaptive wavelet-fuzzy system with generic inference
    method based on extended overlap functions is proposed as a new tool able of monitoring
    the power quality in renewable energy systems.

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  • DANILO DE SANTANA PENA
  • Localização baseada em Sinais Acústicos sujeitos a Ruído Impulsivo
  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • WALTER DA CRUZ FREITAS JÚNIOR
  • ÁLVARO AUGUSTO MACHADO DE MEDEIROS
  • Data: 14/05/2019

  • Mostrar Resumo
  • O canal acústico tem recebido muita atenção nos últimos anos devido a diversas aplicações e tecnologias emergentes. Como resultado, pesquisadores têm considerado canais acústicos realísticos para o estudo dos métodos de localização de fonte. Assim, este trabalho apresenta um método de diferença de tempo de chegada (Time Difference of Arrival - TDOA) para canais acústicos impulsivos baseado em transformação não-linear de dados. Os métodos TDOA são avaliados em diferentes cenários utilizando dados sintéticos e reais. Além disso, os modelos de ruído impulsivo não-Gaussiano são analisados em diferentes ambientes com medições por meio de um setup experimental.

  • Mostrar Abstract
  • The acoustic channel has received much attention in recent years due to many applications and some emerging technologies. As a result, researchers have considered realistic acoustical channels for studying of the source localization methods. Therefore, this work presents an approach of time difference of arrival (TDOA) for the impulsive acoustic channels based on non-linear data transform. The TDOA methods are evaluated in different scenarios using synthetic and real data. Moreover, the non-Gaussian impulsive noise models are analyzed in the various environment with measurement using an experimental setup.
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  • PAULO CÉSAR LINHARES DA SILVA
  • Aplicação das Wavelets de Daubechies em Conjunto com Método da Propagação Vetorial de Feixes na Análise de Estruturas Fotônicas

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ANTONIO RONALDO GOMES GARCIA
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • Data: 24/05/2019

  • Mostrar Resumo
  • Wavelets são ferramentas matemáticas que permitem a decomposição, descrição ou representação de uma determinada função. Dentre os vários tipos de wavelets, a de Daubechies tem a propriedade bastante peculiar de possuir o suporte compacto, que permite descrever o comportamento de funções com descontinuidades ou variações bruscas de valores no domínio da frequência e/ou do tempo. Também é possível  a obtenção de seus coeficientes, integrais e derivadas por meio de procedimentos numéricos. Nesse contexto, a propagação de sinais em dispositivos que propagam ondas eletromagnéticas, pode ser numericamente analisada com o auxílio desses tipos de wavelets. Neste trabalho, utilizamos as wavelets de Daubechies como funções de base para aplicação conjunta com o Método da Propagação Vetorial de feixes (VBPM). Nesse caso, essas funções são obtidas por meio da mudança na translação e resolução das wavelets e pelo uso da função geradora de momentos, obtida como parte desse estudo. A partir da base wavelet obtida, foi desenvolvido um algoritmo para cálculo das matrizes elementares, específicas do VBPM, que se baseia no método dos elementos finito (FEM). Como teste de convergência do VBPM com o novo conjunto de funções de bases obtidas neste trabalho, foi analisada a propagação de onda em um guia eletromagneticamente acoplado e a transferência de energia entre uma fibra óptica convencional (COF) e uma fibra óptica de quase cristal fotônico (FQCF). 


  • Mostrar Abstract
  • Wavelets are mathematical tools that allow the decomposition, description or representation of a given function. Among the various types of wavelets, Daubechies has a peculiar property of having the compact support, which allows describing the behavior of functions with discontinuities or abrupt variations of values in frequency and/or time domain. It is possible to obtain its coefficients, integrals, and derivatives by means of numerical procedures. In this context, the propagation of signals in devices that propagate electromagnetic waves can be numerically analyzed with the aid of these types of wavelets. In this work, we use the Daubechies wavelets as base functions for joint application with the Beam Vector Propagation Method (VBPM). In this case, these functions are obtained by means of the change in the translation and resolution of the wavelets and by the use of the moment generating function, obtained as part of this study. From the obtained wavelet base, an algorithm was developed to calculate elementary matrices, specific to the VBPM, which is based on the finite element (FEM) method. As a convergence test of the VBPM with the new set of base functions obtained in this work, we analyzed the wave propagation in an electromagnetically coupled guide and the transfer of energy between a conventional optical fiber (COF) and a near-photonic crystal optical fiber (FQCF).

     

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  • KENNEDY REURISON LOPES
  • Sistema Especialista para Ambiente Industrial Baseado em Regras com Auto-Aprendizagem

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • GILBERT AZEVEDO DA SILVA
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 24/05/2019

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  • Este trabalho apresenta uma metodologia de como adquirir e representar o conhecimento através de regras lógicas automática para uma planta industrial simulada. O conhecimento inicial sobre um processo industrial pode ser adquirido através de um especialista que interpreta situações presentes na planta e pode descrever o que está ocorrendo. No trabalho é apresentado uma maneira de adquirir conhecimentos estatísticos da planta durante a própria execução de seus processos, utilizando para isso um método de clusterização online conhecido como TEDA-Cloud sendo modificado para melhora de performance. A representação do conhecimento é descrito através da manipulação de uma rede neural conhecida como CILP e uma simbologia própria é descrita para representar as variáveis lógicas retiradas dos sinais dos processos. Os resultados mostram uma eficiência em interpretar as regras e aceleração no processo de clusterizaçao e classificações dos padrões que definem as regras.


  • Mostrar Abstract
  • This work presents a methodology of how to acquire and represent knowledge through automatic logic rules for a simulated industrial plant. The initial knowledge about an industrial process can be acquired through a specialist who interprets situations present in the plant and can describe what is occurring. In the work, a way of acquiring statistical knowledge of the plant during the execution of its processes is presented, using a method of online clustering known as TEDA-Cloud being modified to improve performance. The representation of knowledge is described through the manipulation of a neural network known as CILP and its own symbology is described to represent the logical variables drawn from the process signals. The results show an efficiency in interpreting the rules and acceleration in the process of clustering and classifications of the standards that define the rules.

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  • ANDRÉ NASCIMENTO DA SILVA
  • Novas Técnicas de Otimização de Casamento de Impedância de Antenas Planares para Sistemas de Comunicação Sem Fio


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • EVANDRO CONFORTI
  • FRED SIZENANDO ROSSITER PINHEIRO
  • JOABSON NOGUEIRA DE CARVALHO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 27/05/2019

  • Mostrar Resumo
  • O trabalho descrito nesta Tese consiste no desenvolvimento de novas técnicas de otimização de casamento de impedância de antenas planares para sistemas de comunicação sem fio. As técnicas propostas se baseiam na inserção de fendas na linha de alimentação da antena ou abaixo dela, no plano de terra, permitindo manter inalterada a geometria do patch da antena de microfita. O estudo realizado através de análise paramétrica, permitiu o desenvolvimento de três novas técnicas de casamento de impedâncias. Na primeira, a inserção da fenda é realizada na fita condutora da linha de microfita, sendo posicionada simetricamente. Na segunda, a fenda é introduzida no plano de terra, ou seja, é inserida abaixo e paralelamente à fita condutora da linha de microfita. Na terceira, a fenda também é posicionada no plano de terra, porém é alinhada paralelamente à borda inferior do patch condutor, ou seja, perpendicularmente à fita condutora da linha de microfita. Foram investigados os efeitos do casamento de impedâncias de entrada de antenas de microfita com patch retangulares, impressas sobre substratos de fibra de vidro (FR-4) e alimentadas por linhas de microfita, projetadas para operação nas frequências de 1,8 GHz, 2,45 GHz e 3,5 GHz. A simulação e a análise paramétrica dessas antenas foram realizadas através dos softwares Ansoft Designer e HFSS, que implementam o método dos momentos (method of moments - MoM) e o método dos elementos finitos (finite element method - FEM), respectivamente. Adicionalmente, o método das ondas (wave concept iterative procedure - WCIP) também foi empregado na análise, possibilitando uma melhor comparação entre os resultados simulados obtidos. Para fins de validação dos resultados simulados, foram fabricados e medidos vários protótipos. A boa concordância observada entre os resultados simulados e medidos, confirma a eficiência e a acurácia das novas técnicas de casamento de impedâncias. As técnicas propostas são de fácil implementação e permitem obter reduções consideráveis no valor do coeficiente de reflexão, |S11| (dB), indicando que a eficiência da antena foi significativamente aumentada. No primeiro caso, para a fenda inserida na fita condutora da microfita, o valor de |S11| (dB) foi reduzido de -8,81 dB para -28,09 dB, na análise para 2,45 GHz. No segundo caso, para a fenda inserida no plano terra, abaixo e paralelamente à fita condutora da microfita, o valor de |S11| (dB) foi reduzido de -7,62 dB para -37,17 dB, na análise para 2,45 GHz. No terceiro caso, para a fenda inserida no plano terra, alinhada paralelamente à borda inferior do patch, o valor de |S11| (dB) foi reduzido de -10,11 dB para -34,1 dB, na análise para 1,8 GHz. O uso de fendas, nas formas propostas, permitiu uma boa adaptação, em relação ao casamento de impedâncias, entre as antenas e as linhas de alimentação correspondentes, dispensando o uso de linhas de microfita de alta impedância e evitando transições abruptas na largura de linhas de microfita, alterações na forma do patch da antena, ou o aumento do tamanho final da antena. As técnicas propostas apresentam um excelente potencial para aplicações no desenvolvimento de outros circuitos integrados de micro-ondas, como filtros, divisores de potência e acopladores direcionais, em tecnologia planar.


  • Mostrar Abstract
  • The work presented in this dissertation consists in the development of new techniques for the impedance matching optimization of printed antennas for wireless communication systems. The techniques proposed are based on the insertion of slots in the antenna feeding line or below it (in the ground plane), enabling to keep unchanged the patch geometry of the investigated microstrip antenna. The study was performed using a parametric analysis and enabled the development of three new impedance matching techniques. In the first, the insertion of the slot is carried out in the conducting strip of the microstrip line, being symmetrically placed. In the second, the slot is introduced into the ground plane but it is inserted below and parallelly to the conducting strip of the microstrip line. In the third, the slot is also positioned in the ground plane, but is aligned parallel to the lower edge of the conducting patch, i.e. perpendicularly to the conducting strip of the microstrip line. The effect of the input impedance matching on the performance of rectangular patch microstrip antennas printed on glass fiber substrates (FR-4) was investigated. The antennas were fed by microstrip lines and designed for operation at 1.8 GHz, 2.45 GHz, and 3.5 GHz. Simulation and parametric analyses were performed using Ansoft Designer and HFSS softwares, that implement the method of moments (MoM) and the finite element method (FEM), respectively. In addition, the wave concept iterative procedure (WCIP) was also used in the analysis, enabling a better comparison between the obtained simulated results. For validation purpose, several prototypes were fabricated and measured. The good agreement observed between simulated and measured results confirms the efficiency and accuracy of the new impedance matching techniques. The proposed techniques are easy to implement and allow considerable reductions in the reflection coefficient value, | S11 | (dB), indicating that the antenna efficiency was significantly increased. In the first case, for the slot inserted in the conducting strip of the microstrip, the value of | S11 | (dB) was reduced from -8.81 dB to -28.09 dB in the analysis for 2.45 GHz. In the second case, for the slot inserted in the ground plane, below and parallel to the conducting strip of the microstrip, the value of | S11 | (dB) was reduced from -7.62 dB to -37.17 dB in the analysis for 2.45 GHz. In the third case, for the slot inserted in the ground plane, parallel to the lower edge of the conducting patch, the value of | S11 | (dB) was reduced from -10.11 dB to -34.1 dB in the analysis for 1.8 GHz. The use of slots, as proposed in this work, enabled a good impedance matching between the antenna and the microstrip feeding line, avoiding the use of high impedance microstrip lines, abrupt transitions in the width of microstrip lines, changes in the shape of the antenna conducting patch, or increasing the antenna size. The proposed optimization techniques present an excellent potential for applications in the development of other microwave integrated circuits, such as filters, power dividers, and directional couplers, in planar technology.

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  • JAN' ERIK MONT' GOMERY PINTO
  • Implementação em PLC do Controlador PI afim por partes aplicado a Sistemas Industriais com Restrições

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • FABIO SOARES DE LIMA
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 31/05/2019

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  • Nesta tese é proposto o projeto de um algoritmo do controlador Proporcional-Integral (PI)  afim por partes, denominado neste trabalho de Piecewise Affine PI (PWA-PI), baseado em conjuntos invariantes e programação multiparamétrica para sistemas com restrições. Esse algoritmo  foi implementado em um controlador lógico programável (CLP), com a finalidade de controlar uma planta industrial de nível e analisar seu comportamento. Foi utilizado a programação em texto estrutura (ST) do CLP, para validar os algoritmos, controlando dois sistemas distintos. Os resultados mostraram que as restrições sobre o Erro, Integral do Erro e sinal de controle foram respeitadas, uma vez que os controladores PWA-PI foram sintonizados previamente através da solução de um problema de otimização. Indicadores de desempenhos de malhas de controle, tais como erro médio quadrático, Goodhart, Overshoot e tempo de acomodação, mostraram que o PWA-PI pode ser sintonizado para um desempenho melhor do que o controlador Proporcional-Integral (PI) sintonizado pelo método de Ziegler-Nichols (Z–N). Em um dos casos analisados nesta tese, obteve-se um tempo de acomodação de 98 segundos, enquanto o controlador PI pelo método de Z-N apresentou um tempo de acomodação de 179 segundos. Todos os indicadores de desempenho utilizados para avaliar ambos os controladores, mostraram que o controlador PWA-PI obteve um melhor desempenho para sistemas com restrições.


  • Mostrar Abstract
  • In this work the design of a piecewise affine proportional integral (PWA-PI) controller algorithm based on invariant set and multiparametric programming for constrained systems is proposed. We implemented the algorithm in a programmable logic controller (PLC) to control an industrial constrained level plant and analyze its behavior. Structured text routines were programmed and validated while controlling two systems with PLC. The results show that the constraints on the error, integral of the error, system output and control action are respected because PWA-PI controllers are tuned from the solution of an optimization problem. The evaluated performance indexes (such as mean square error, Goodhart,  overshoot and settling time) show that PWA-PI can be adjusted for better performance than proportional integral (PI) controller tuned by Ziegler–Nichols (Z–N) rules. In the analyzed cases, a settling time of 108 s was obtained, whereas PI controller with Z–N rules presented a 179 s settling time. All of the analyzed performance indexes that we used to evaluate both controllers show PWA-PI as a better controller for constrained systems.

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  • MARCELO DAVID SILVA DE MESQUITA
  • SÍNTESE DE UMA NOVA TINTA CONDUTIVA PARA CIRCUITOS DE MICRO-ONDAS IMPRESSOS SOBRE SUBSTRATOS DE VIDRO E DE FIBRA DE VIDRO

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MARIA THEREZA MIRANDA ROCCO GIRALDI
  • Data: 31/05/2019

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  • Esta tese descreve o trabalho realizado para a síntese de uma nova tinta condutiva, com concentração elevada de partículas de prata, e a investigação efetuada sobre a possibilidade de sua utilização na fabricação de circuitos integrados para sistemas de comunicação sem fio. A utilização da nova tinta condutiva é proposta como alternativa ao emprego de técnicas convencionais de fabricação de circuitos integrados de micro-ondas. A importância da utilização da tinta condutiva está associada à facilidade, eficiência, versatilidade e redução de custos de fabricação dos circuitos integrados, por utilizar pequenos pincéis para a aplicação sobre materiais dielétricos diversos. A tinta condutiva obtida a partir da síntese da nitrocelulose, que, em solução de acetato de etila, atua como agente aglutinador do pigmento (prata metálica em pó) para a formação de um filme condutor, sendo uma das contribuições deste trabalho. A investigação sobre a utilização da tinta condutiva foi realizada no desenvolvimento de antenas de microfita, superfícies seletivas de frequência (FSS) bioinspiradas, bloqueadores de corrente contínua (bloqueadores DC) e acopladores direcionais. Os dois últimos circuitos foram projetados em estruturas de linhas de microfita paralelas acopladas. A simulação e o projeto desses circuitos foram efetuados através dos softwares Ansoft Designer e Ansoft HFSS. Nas análises, foram considerados substratos de vidro e de fibra de vidro, lâminas condutoras muito finas de cobre e de prata e superfícies pintadas com tinta de prata. Foram investigados os comportamentos em frequência dos parâmetros de espalhamento desses circuitos, permitindo avaliar aspectos relacionados com a transmissão, a reflexão, o acoplamento, a radiação e a filtragem de ondas eletromagnéticas. Para fins de validação dos resultados das simulações e de comparação entre resultados experimentais, foram fabricados e medidos protótipos de antenas de microfita sobre substratos de fibra de vidro, com laminado de cobre e com superfície pintada com a tinta condutiva. Também foram fabricados protótipos de antenas de microfita sobre substrato de vidro. As medições do coeficiente de reflexão e da impedância de entrada dessas antenas foram realizadas com o uso de um analisador de redes. No caso das FSS, foram simulados e fabricados protótipos com elementos inspirados na folha da planta Oxalis triangularis sobre substratos de fibra de vidro, com laminado de cobre e com superfície pintada com a tinta condutiva. As medições do coeficiente de transmissão dessas FSS foram realizadas com o uso de um analisador de redes e duas antenas cornetas. Nos casos do bloqueador de corrente contínua e do acoplador direcional, foram simulados e fabricados protótipos sobre substratos de fibra de vidro, com laminado de cobre e com superfícies pintadas com a tinta condutiva, propiciando a oportunidade de investigar o efeito no acoplamento eletromagnético produzido entre as linhas de microfita paralelas pintadas. As medições dos coeficientes de reflexão e de transmissão dos protótipos foram realizadas com o uso de um analisador de redes. A boa concordância observada entre os resultados simulados e medidos para os protótipos dos circuitos integrados de micro-ondas pintados com a tinta de prata, confirma a eficiência e a versatilidade do procedimento de impressão com o uso da tinta condutiva sintetizada.


  • Mostrar Abstract
  • This thesis describes the work carried out for the synthesis of a new conductive ink, with high concentration of silver particles, and the investigation on the possibility of its use in the manufacture of integrated circuits for wireless communication systems. The use of the new conductive ink is proposed as an alternative to the use of conventional microwave integrated circuits manufacturing techniques. The great interest in the use of conductive ink is associated with the ease, efficiency, versatility and reduction of manufacturing costs of the integrated circuits, provided by the use of small paint brushes for the application on different dielectric materials. The conductive ink obtained from the synthesis of nitrocellulose, which, in ethyl acetate solution, acts as a bonding agent of the pigment (silver metallic powder) to form a conductive film, one of the contributions of this work. The synthesized conductive ink was used in the development of microstrip antennas, bioinspired frequency selective surfaces (FSS), DC blocks, and directional couplers. The last two microwave integrated circuits were developed using parallel coupled microstrip lines. The simulation and design of these circuits were performed using Ansoft Designer and Ansoft HFSS softwares. In the analyses, glass and fiberglass substrates, very thin conductive plates made out of copper and silver, and surfaces painted with silver ink were considered. The frequency behavior of the scattering parameters of these circuits were investigated, enabling the evaluation of different aspects related to the transmission, reflection, coupling, radiation, and electromagnetic wave filtering. In order to validate the simulation results and to compare the measurement results, prototypes of microstrip antennas were fabricated and measured on fiberglass substrates with a copper laminate and with a surface painted with conductive ink. Also, prototypes of microstrip antennas were manufactured on glass substrate. The measurement of the reflection coefficient and the input impedance of these antennas were performed using a network analyzer. In the case of FSSs, prototypes were simulated and manufactured with elements inspired on the leaf of the Oxalis triangularis plant on fiberglass substrates, with copper clad laminate and surfaces painted with the synthesized conductive ink. The transmission coefficient measurement of these FSSs were performed using a network analyzer and two horn antennas. In the cases of DC block and directional coupler, prototypes were simulated on fiberglass substrates, with copper clad laminate and with surface painted with conductive ink, providing the opportunity to investigate the effect on the electromagnetic coupling between the painted parallel microstrip lines. The measurement of the reflection and transmission coefficients of these circuits were carried out using a network analyzer. The good agreement observed between the simulated and measured results for the microwave integrated circuit prototypes painted with silver ink confirms the efficiency and versatility of the painting procedure with the synthesized conductive ink.

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  • TIAGO FERNANDO BARBOSA DE SOUSA
  • Propostas de Equalização e Beamforming para Sistemas Modernos de Comunicação 

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • DALTON SOARES ARANTES
  • TOKTAM MAHMOODI
  • Data: 07/06/2019

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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar novas propostas de equalização e beamforming associada a sistemas modernos de comunicação digital. São apresentadas três propostas nos quais a primeira é caracterizada por uma inovadora estrutura de equalizador neural chamada aqui de Butterfly Neural Equalizer (BNE). O BNE pode ser aplicado em problemas lineares e não lineares envolvidos em sistemas de ópticos modulados por intensidade que envolvem detecção direta, também chamados de intensity-modulated e direct-detection (IM-DD) Systems. A segunda proposta é caracterizada por um esquema adaptativo de beamforming aplicado a sistemas do tipo Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM). A técnica OFDM e suas variantes estão sendo utilizadas em vários sistemas de comunicação como LTE, TV digital e outros. Finalmente, a terceira proposta apresenta uma estrutura de beamforming neural chamada de Butterfly Neural Beamforming (BNB) que pode ser aplicada a vários sistemas de comunicação. Resultados associadas as três propostas são apresentados e mostram a viabilidade das técnicas em vários cenários de canal e esquemas de modulação digital.


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  • This work aims to present new proposals for equalization and beamforming associated with modern digital communication systems. Three proposals are presented in which the first is characterized by an innovative neural equalizer structure called here the Butterfly Neural Equalizer (BNE). The BNE can be applied to linear and non-linear problems involved in intensity-modulated and direct-detection (IM-DD). The second proposal is characterized by an adaptive beamforming scheme applied to Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) systems. The OFDM technique and variants are being used in various communication systems such as LTE, digital TV, and others. Finally, the third proposal presents a neural beamforming structure called Butterfly Neural Beamforming (BNB) that can be applied to several communication systems. Results associated with the three proposals are presented and show the feasibility of the techniques in several channel scenarios and digital modulation schemes.

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  • AYLANNA RAQUEL DA COSTA OLIVEIRA
  • Análise de Funções de Alívio para Estimação de Carregamentos após Chaveamentos Corretivos

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLOVIS BOSCO MENDONCA OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • MELINDA CESIANARA SILVA DA CRUZ
  • Data: 29/06/2019

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  • Muitos trabalhos já propuseram o uso da técnica de Chaveamentos Corretivos para eliminar sobrecargas em sistemas de transmissão de energia elétrica. Alguns desenvolveram algoritmos utilizando Chaveamentos Corretivos baseados em teorias de circuitos elétricos ou em metodologias de Funções de Alívio. Este trabalho apresenta uma nova metodologia linear que se propõe a comparar os resultados obtidos a partir da execução de uma Função de Alívio aplicada à técnica de Chaveamentos Corretivos em situações de contingência com os resultados de outras metodologias previamente desenvolvidas e com os testes de fluxo de carga exato em variados sistemas de transmissão. Esta Função de Alívio foi determinada de forma analítica e tem sua origem no estudo de quadripólos. Nos estudos realizados ao longo desta Tese de Doutorado, as contingências foram criadas a partir de desligamentos de linhas nos sistemas de transmissão estudados – essa alteração provocou ocasionalmente múltiplas sobrecargas de ramo na rede elétrica, mas elas foram analisadas uma de cada vez. Uma outra etapa consiste em verificar as não-linearidades das medidas de chaveamento, ou seja, analisar se as grandezas elétricas obtidas a partir da aplicação de uma técnica linear podem apresentar grandes variações com relação à obtenção a partir de um modelo não-linear, ou seja, um fluxo de carga exato, e analisar o grau de influência que determinados parâmetros presentes nos carregamentos estimados podem exercer na não-linearidade destas manobras de operação. É importante enfatizar que a nova topologia da rede pode ser identificada rapidamente, visto que os cálculos necessários para estimação do novo carregamento são lineares, o que exige pouco esforço computacional. Isto viabiliza sua aplicação on-line para encontrar uma solução factível em Centros de Gerenciamento de Energia.


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  • There are several studies proposing Corrective Switching technique for eliminating overloads in transmission branches. Some proposed Corrective Switching algorithms are based on electrical circuits theory or Relief Function methodology. This work presents a new linear methodology that proposes to compare the results obtained from the execution of a Relief Function applied to Corrective Switching technique in contingency cases with the results of other methodologies previously developed and with the load flow tests in transmission systems. This Relief Function has been determined analytically and it is based on a Two-ports network model. When carrying out the studies throughout this Thesis, contingencies were created from line disconnections in the studied transmission systems - this alteration occasionally caused multiple branch overloads in the electric network, but they were analyzed one at a time. Another step is to verify the nonlinearities of the switching measures: to analyze if the electric quantities obtained from the application of a linear technique can present great variations with respect to the obtaining from a nonlinear model, meaning, an exact load flow, and to comprehend the influence that certain parameters present in the estimated loadings can exert on the nonlinearity of these operation maneuvers. It is important to emphasize that the new network topology can be identified quickly, since the calculations necessary to estimate the new load are linear, which requires little computational effort. This enables an on-line application to find a feasible solution in Energy Management Centers.

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  • IGOR GADÊLHA PEREIRA
  • Sincronia Dinâmica de Sistemas Multimídia Distribuídos Utilizando Técnicas de Aprendizagem de Máquina
  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • COSIMO DISTANTE
  • GUIDO LEMOS DE SOUZA FILHO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 01/07/2019

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  • A troca de fluxos de dados multimídia em um cenário de sistemas distribuídos representa um desafio, devido principalmente a dois problemas geralmente presentes nesse contexto: a sincronização entre os diversos fluxos e o gerenciamento de hardwares heterogêneos presentes no sistema. A dificuldade em manter os limites temporais necessários para reprodução de um fluxo de dados multimídia aumenta com distúrbios introduzidos pelo canal de comunicação, o que está diretamente relacionado à qualidade de serviço. Na Internet, a transmissão de fluxo multimídia de tempo real requer estratégias eficientes de sincronização e armazenamento em memória, que podem adicionar uma quantidade significativa de latência interferindo diretamente na qualidade de experiência (QoE) vivenciada pelo usuário final. Dentre as aplicações que necessitam latência baixa para garantir um QoE aceitável, a composição e a execução de músicas através da internet representam o maior desafio. Nessa direção, propomos novos métodos para sincronização de fluxos multimídia codificados e fluxos de áudio não codificados, de alta precisão e baixa latência com o intuito de serem utilizados em sistemas multimídia de alcance global, como a Internet. Através dos experimentos realizados, identificamos boas taxas de acerto na sincronização desses fluxos de áudio e vídeo. Destacamos os valores de 72% na sincronização de fluxos de vídeo e até 93% para sequencias de áudio não codificados. Para isso utilizamos análise estatística de ordem superior e redes neurais convolucionais e sequenciais para computar uma relação temporal entre dois sinais multimídia.


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  • The exchange of multimedia data streams in a distributed scenario represents a challenge mainly because of two problems generally present in this context: the synchronization between several streams and the management of heterogeneous hardware present in the system. The difficulty in maintaining the time limits necessary for the reproduction of time-dependent multimedia data stream increases with disturbances introduced by the communication channel, which is directly related to the quality of service. On the Internet, streaming real-time multimedia data requires efficient synchronization and storage strategies, which can add a significant amount of latency and interfere with the end-user quality of experience (QoE). Among the applications that require low latency to ensure an acceptable QoE, the composition and reproduction of songs through the Internet represent the biggest challenge. Towards this direction, we propose an effective method for low latency synchronization of several streams in a distributed global multimedia network, such as the Internet. Throughout the experiments we made to verify our proposed systems, we identified good accuracy levels on the synchronization of audio and video streams. We specifically emphasize the accuracy levels of 72% for the synchronization of video streams and up to 93% for the synchronization of raw audio sequences. In order to achieve these results, we employed statistical analysis of superior order and neural networks, both convolutional and recurrent, to compute a time relationship between multimedia flows.

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  • ELIEL POGGI DOS SANTOS
  • Desenvolvimento de uma técnica numérica para análise de superfícies seletivas em frequência do tipo absorve-transmite

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ERICO CADINELI BRAZ
  • MAURICIO WEBER BENJÓ DA SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 18/07/2019

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  • Os sistemas modernos de comunicação sem fio utilizam diversos tipos de dispositivos como antenas, moduladores, filtros, detectores, absorvedores e diversos outros tipos para as mais diversas aplicações emergentes na área das telecomunicações. Em particular, os absorvedores de ondas eletromagnéticas tornaram-se componentes críticos em sistemas de segurança, detecção e imagem. Os fundamentos dos absorvedores baseiam-se em configurações que permitem o controle da absorção de ondas eletromagnéticas e que mediante ao aumento dos requisitos de desempenho de absorção de micro-ondas, bom desempenho em aplicações civis e surgimento de novos tipos de materiais absorvedores de micro-ondas, atraíram considerável atenção dos pesquisadores resultando em consideráveis progressos. 

    Nesse sentido, diversos parâmetros nas estruturas de telecomunicações são usualmente analisados por meio de métodos de onda completa e métodos numéricos. São utilizados em muitos casos no núcleo de softwares comercicais como também em métodos híbridos. A utilização de técnicas numéricas mais simples permite uma análise de comportamentos de reflexão e de transmissão de maneira adequada com boa aproximação principalmente em estruturas cascateadas. 

    Nesse trabalho a estrutura do absorvedor é composta com uma superfície seletiva em frequência (FSS – frequency selective surface) condutiva e uma FSS resistiva na qual há um espaçamento d entre as FSS. A FSS condutiva é formada por um dielétrico FR-4 com permissividade elétrica de 4,4 e as geometrias formadas por fitas condutivas de cobre. As FSS resistivas apresentam um dielétrico FR-4 com permissividade elétrica de 4,4 e as geometrias são formadas por materiais resistivos OhmegaPly 1A50PT (35 micron – 50 ohms/sq). O objetivo da tese é desenvolver uma técnica numérica para análise de absorvedores de micro-ondas integrados a superfícies seletivas em frequência. Utilizou-se uma modelagem para a FSS condutiva e uma outra para a FSS resistiva ambas utilizando a técnica dos circuitos equivalentes baseadas nas equações de Marcuvitz e para a análise do conjunto ou cascateamento das estruturas utilizou-se a técnica da matriz de espalhamento. Tentou-se utilizar outras técnicas, no entanto, essa combinação resultou em melhores resultados. Parâmetros internos do método como coeficientes, resistência, reatâncias indutivas e capacitivas das geometrias foram analisadas com o objetivo de permitir uma melhor aproximação com relação as simulações e medições.

    Os absorvedores projetados utilizaram a geometria dipolo cruzado e geometria espira quadrada ambos  projetados e medidos em laboratório. A técnica numérica de análise apresentou uma boa concordância com os resultados medidos e simulados das estruturas do próprio autor como também com outros absorvedores medidos e simulados apresentados na literatura. Melhorias e modificações podem ser ajustadas para outras aplicações, integrar com técnicas de otimização, algoritmos híbridos e outros projetos de estruturas periódicas.


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  • Modern wireless communication systems use various types of devices such as antennas, modulators, filters, detectors, absorbers and many other types for the most diverse applications emerging in the field of telecommunications. In particular, electromagnetic wave absorbers have become critical components in security, detection and imaging systems. The fundamentals of the absorbers are based on configurations that allow the control of the absorption of electromagnetic waves and that by increasing the performance requirements of microwave absorption, good performance in civil applications and the emergence of new types of materials absorbers of microwaves, attracted considerable attention from the researchers resulting in considerable progress.

    In this sense, the full-wave methods and numerical methods are usually used for the analysis of several parameters in the telecommunications structures. They are used in many cases in the core of commercial software as well as in hybrid methods. The use of simpler numerical techniques allows an analysis of reflection and transmission behavior in a suitable way with good approximation mainly in cascade structures.

    In this work the absorber structure is composed of a conductive frequency selective surface (FSS) and a resistive FSS in which there is a d spacing between the FSS. The conductive FSS is formed by a FR4 dielectric with an electric permittivity of 4.4 and the geometries formed by conductive copper strips. Resistive FSS have an FR4 dielectric with an electrical permittivity of 4.4 and the geometries are formed by OhmegaPly 1A50PT (35 micron - 50 ohms / sq) resistive materials.

    The thesis proposal is to develop a numerical technique for the analysis of integrated microwave absorbers to selective surfaces in frequency. A model was used for conductive FSS and one for resistive FSS both using the equivalent circuit technique based on the Marcuvitz equations and for analysis of the set or cascade of the structures, the scattering matrix technique was used. Attempts have been made to use other techniques, however, this combination has resulted in better results. Internal parameters of the method such as coefficients, resistance, inductive and capacitive reactances of the geometries were analyzed in order to allow a better approximation with respect to the simulations and measurements.

    The designed absorbers used cross-dipole geometry and square loop both designed and measured in the laboratory. The numerical analysis technique showed good agreement with the measured and simulated results of the author's own structures as well as with other measured and simulated absorbers presented in the literature. Improvements and modifications can be tuned for other applications, integrate with optimization techniques, hybrid algorithms and other projects of periodic structures.

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  • EMANOEL RAIMUNDO QUEIROZ CHAVES JUNIOR
  • Estratégias de Estimação de Falhas em Atuadores e Sensores em Processos Não-Lineares com Incertezas
  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MARCELO ROBERTO BASTOS GUERRA VALE
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 26/07/2019

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  • Ao longo dos anos, os processos de controle tornaram-se mais complexos, contendo
    um grande número de componentes que funcionam de forma integrada. Qualquer um
    desses componentes está sujeito a apresentar defeitos ou a mal funcionamentos. Todos
    esses fatores são definidos como sendo falhas, o que, por sua vez, compreendem em variações
    inesperadas das propriedades de um determinado componente em relação à sua
    condição nominal de funcionamento. As falhas podem ocasionar perdas
    econômicas e levar risco à vida dos operários no recinto. Um sistema de controle
    tolerante a falhas é capaz de manter o processo de controle funcionando com um desempenho
    adequado mesmo na presença de falhas. Na sua abordagem ativa, a estratégia de
    controle nominal é reconfigurada, de modo que o efeito da falha seja acomodado. Esta
    reconfiguração geralmente baseia-se na estimativa da falha que, por sua vez, é obtida por
    meio de um observador. Geralmente a eficácia de um observador está relacionada ao grau
    de conhecimento sobre o processo por parte do projetista. Uma alteração não prevista dos
    parâmetros do sistema ou a presença de incertezas pode prejudicar o desempenho do observador.
    Este trabalho propõe duas técnicas de projeto de observador de estado que são
    capazes de realizar a estimação simultânea de estados e falhas em atuadores e sensores
    em sistemas não-lineares no tempo discreto com incertezas. O funcionamento deste método
    é verificado por meio de simulações computacionais baseadas em estudos de caso
    envolvendo processos de controle de nível em tanques e de controle de um manipulador
    robótico de articulação flexível por meio de tensão.


  • Mostrar Abstract
  • Over the years, control processes have become more complex, containing a large number
    of components that work in an integrated manner. Any of these components is subject
    to defects or malfunctions. All these factors are defined as faults, which are unexpected
    variations of the properties of a given component to its nominal operating condition. The
    consequences of failures may cause economic losses and risk the life of the workers in
    the enclosure. A fault tolerant control system is able to keep the control process running
    with proper performance even in the presence of failures. In its active approach, the nominal
    control strategy is reconfigured so that the effect of the fault is accommodated. This
    reconfiguration is usually based on the estimate of the fault, which is obtained by means
    of an observer. Generally the effectiveness of an observer is related to the degree of knowledge
    about the process by the designer. An unforeseen change in system parameters
    or the presence of uncertainties may adversely affect the performance of the observer.
    This work proposes two state observer design techniques which are able to perform the
    simultaneous estimation of states and faults in actuators and sensors in nonlinear systems
    in discrete time with uncertainties. The operation of this method is verified by means of
    computational simulations based on case studies involving crane, liquid level processes
    and control of a flexible articulated robotic manipulator.

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  • BETOVEN OLIVEIRA DE ANDRADE
  • Análise e Projeto de Antenas Patch de Microfita com Substrato Inspirado em Arranjo EBG

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • WELLINGTON CANDEIA DE ARAUJO
  • Data: 26/07/2019

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  • Após algumas décadas das primeiras publicações sobre antenas de microfita as pesquisas ainda continuam em expansão. Isso é consequência de várias de suas características atrativas, sobretudo a possibilidade de montagem no mesmo plano dos circuitos transceptores. No entanto, essa vantagem acarreta alguns problemas - as ondas produzidas pelos circuitos refletem e refratam no interior do substrato, já que este possui diferentes índices de refração, o que ocasiona correntes superficiais no plano de terra, levando a uma largura de banda estreita e também a uma menor eficiência de radiação e baixo ganho, já que parte da energia é desperdiçada. Para atenuar tais características negativas, várias técnicas têm sido investigadas e empregadas, sendo uma das mais promissoras o uso de substratos PBG (Photonic Band Gap). PBG são estruturas periódicas em material dielétrico ou condutivo. Elas propagam as ondas eletromagnéticas em uma frequência específica para todos os estados de polarização e ângulos de incidência. Nesta tese, propõe-se uma metodologia adequada de estudos de novas estruturas e técnicas voltados ao emprego de material PBG na forma de furos periódicos tridimensionais (3D) no substrato na confecção de antenas patch de microfita para a faixa de 1 a 5 GHz. Ao longo do trabalho apresentamos algumas contribuições, descritas a seguir: (i) proposição de novas antenas, inclusive antenas com substratos impressos (3D); (ii) desenvolvimento teórico de projeto coerente da antena, evitando deslocamentos de frequências de ressonância, ocasionados por alteração na permissividade após a inserção dos furos; (iii) demonstração de que diferentes geometrias de furos não estão relacionadas a variação de frequência de ressonância; (iv) análise de que uma geometria não-convencional pode promover grandes melhorias de eficiência no tempo computacional de projeto; (v) aplicação de uma rede neural artificial capaz de melhorar substancialmente o tempo de obtenção das perdas de retorno; (vi) proposição de técnicas de baixo custo para o desenvolvimento de antenas com substrato PBG. A fim de validar as antenas propostas, simulações e medições são apresentadas e discutidas.


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  • After a few decades of the first publications on microstrip antennas, research continues to expand. This is the consequence of several of its attractive features, especially the possibility of mounting in the same plane of the transceiver circuits. However, this advantage presents some problems - the waves produced by the circuits reflect and refract inside the substrate, since it has different refractive indices, which causes surface currents in the earth plane, leading to a narrow bandwidth and also to lower radiation efficiency and low gain, since some of the energy is wasted. In order to attenuate such negative characteristics, several techniques have been investigated and employed, one of the most promising being the use of PBG (Photonic Band Gap) substrates. PBGs are periodic structures in a dielectric or conductive material. They propagate the electromagnetic waves at a frequency specific to all states of polarization and angles of incidence. In this thesis, it is proposed an adequate methodology to study new structures and techniques aimed at the use of PBG material in the form of three-dimensional periodic (3D) holes in the substrate in the manufacture of microstrip patch antennas for the range between 1 to 4 GHz. This thesis presents some contributions, as described below: (i) proposition of new antennas, including antennas with printed substrates (3D); (ii) theoretical development of coherent antenna design, avoiding resonance frequency shifts, caused by changes in the permittivity after insertion of the holes; (iii) demonstration that different hole geometries are not related to resonance frequency variation; (iv) analysis that an unconventional geometry can promote large efficiency improvements in computational design time; (v) applying an artificial neural network capable of substantially improving the time to obtain the return losses; (vi) proposition of low-cost techniques for the development of antennas with PBG substrate. In order to validate the proposed antennas, simulations and measurements are presented and discussed.

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  • ÍCARO BEZERRA QUEIROZ DE ARAÚJO
  • Critério de máxima correntropia aplicado a seleção de estrutura e estimação de parâmetros de modelos NARX

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • JOILSON BATISTA DE ALMEIDA REGO
  • EVANDRO DE BARROS COSTA
  • JOSE BEZERRA DE MENEZES FILHO
  • Data: 26/07/2019

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  • Nas últimas décadas, devido ao aumento da complexidade dos sistemas dinâmicos e incremento da demanda por desempenho, a área de identificação de sistemas tem enfatizado a utilização de modelos não lineares para representação de sistemas dinâmicos. Neste contexto, os modelos não-lineares autorregressivos com entradas exógenas (NARX) são bastante utilizados devido a sua simplicidade, flexibilidade e capacidade de representação. Entretanto, tal modelo possui uma grande dependência da etapa de seleção de estrutura e os algoritmos tradicionais utilizados possuem limitações quando os dados estão contaminados de ruídos com distribuições não gaussianas. Observando isto, nesta tese, objetiva-se apresentar um novo método de identificação chamado Maximização da Correntropia Simulada com Poda (SCMP), que utiliza alguns conceitos do aprendizado baseado na teoria da informação. Neste trabalho são apresentados conceitos básicos sobre identificação de sistemas e correntropia, alguns métodos baseados nos mínimos quadrados ortogonais e redução de erro simulado, assim como a nova metodologia proposta. O método proposto é aplicado e comparado com os métodos tradicionais em alguns estudos de caso. O primeiro experimento é composto por três sistemas dinâmicos numéricos SISO na presença de ruído bimodal. O segundo estudo de caso é um conjunto retirado de um sistema benchmark chamado Silver Box. O terceiro estudo de caso é um sistema mecânico real. O quarto e último estudo de caso é um sistema dinâmico de tanques acoplados MIMO real. Os resultados obtidos validam o desempenho do método proposto quando comparado com os outros algoritmos de detecção de estrutura e estimação de parâmetros, mostrando que o método proposto apresenta um melhor desempenho e robustez na presença de ruídos com distribuição não gaussiana.


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  • In the last decades, due to the growing complexity of dynamic systems and the growing demand for better performance, the area of systems identification has emphasized the use of non-linear models to represent dynamic systems. In this context, Non-linear autoregressive with exogenous inputs models (NARX) are heavily used due to to their simplicity, flexibility and capacity of better representation. However, such models rely heavily on structure selection and the most traditional algorithms have limitations when the data is contaminated by non-gaussian distribution noises. Noting this, in this thesis, the objective is to present a new identification method called simulated correntropy maximization with pruning which uses concepts of learning based on information theory. In this work basic concepts about systems identification and correntropy, methods based on orthogonal least squares and simulated error reduction, and the new proposed methodology. The proposed method is applied and compared to the traditional methods in some study cases. The first experiment is composed by three SISO numeric dynamic systems in the presence of bimodal noise. The second study case is a set taken from a benchmark system called Silver Box. The third is a real dynamic system. The fourth and last one is a real dynamic MIMO coupled-tanks system. The obtained results validate the performance of the proposed method when compared to other algorithms of structure detection and parameter estimation, showing that the proposed method presents a better and more robust performance in the presence of non-gaussian distribution noise.

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  • CLÁUDIO PEREIRA DA COSTA
  • Análise de Novas Topologias de Filtros CPS, SIEW e FSS-EBG para Sistemas de Comunicação sem Fio

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • JOABSON NOGUEIRA DE CARVALHO
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 30/07/2019

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  • O objetivo desta tese é apresentar a análise de novas topologias de filtros CPS, SIEW e FSS-EBG para aplicações em sistemas de comunicações sem fio. A configuração CPS consiste de duas fitas condutoras carregadas por duas células split ring resonators (SRRs) formando um filtro CPS. O filtro SIEW baseia-se na tecnologia substrate integrated E-plane waveguide, sendo formado por várias camadas dielétricas empilhadas com dois elementos ressonantes em seu interior, alcançando seletividade com polarização horizontal. A terceira configuração é constituída por dois arranjos periódicos formados por uma FSS e uma EBG, compondo uma estrutura integrada. A investigação dessas estruturas foi realizada mediante análise numérica da resposta em frequência devido à variação dos parâmetros físicos das geometrias, elencando as potencialidades atrativas para o desenvolvimento de aplicações na faixa de micro-ondas. Os resultados simulados foram obtidos com o software comercial Ansoft HFSS e exibiram características atrativas como: reconfiguração, ampla largura de banda, banda dupla, projeto simples, peso leve e fácil fabricação em grande escala. Alguns protótipos dos dispositivos propostos foram fabricados e os resultados experimentais confirmaram a validade dos modelos computacionais utilizados. Os resultados experimentais obtidos também foram comparados com os resultados simulados, observando-se uma boa concordância entre eles.


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  • The objective of this thesis is to present the analysis of new topologies of CPS, SIEW and FSS-EBG filters for wireless systems applications. The coplanar stripline (CPS) structure consists of two conducting strips loaded by two split ring resonators (SRRs), forming a CPS filter. The SIEW filter is based on the integrated E-plane waveguide substrate technology, being composed of several dielectric layers stacked with two resonant elements inside it, enabling selectivity with horizontal polarization. The third filter configuration consists of two periodic arrays formed by an FSS and an EBG, composing an integrated structure. The investigation of these structures was carried out by numerical analysis of the frequency response due to the variation of the physical parameters of the investigated geometries, identifying the attractive potentialities for microwave applications. The simulated results were obtained with the commercial software Ansoft HFSS and exhibited attractive characteristics as: reconfiguration, wide bandwidth, double band, simple design, light weight and easy manufacturing on a large scale. Some prototypes of the proposed devices were manufactured and the experimental results confirmed the validity of the used computational models. The experimental results were also compared with the simulated results, exhibiting a good agreement between them.

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  • JOÃO PAULO FERREIRA GUIMARÃES
  • Correntropia Complexa: Definição, Propriedades e Aplicações

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RICARDO VON BORRIES
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • Data: 30/09/2019

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  • Estudos recentes demonstraram que a correntropia é uma ferramenta eficiente para analisar momentos estatísticos de ordem superior em ambientes de ruído não gaussianos. Embora a correntropia tenha sido utilizada com dados complexos, nenhum estudo teórico foi realizado para elucidar suas propriedades ou seu uso em problemas de otimização. Sendo assim, baseado em uma interpretação probabilística, este trabalho apresenta uma nova medida de similaridade entre duas variáveis aleatórias complexas, definida como correntropia complexa. As suas propriedades são estudadas bem como seu uso enquanto função custo no Critério de Máxima Correntropia Complexa (Maximum Complex Corren- tropy Criteria – MCCC). O MCCC é aplicado a um algoritmo de gradiente ascendente e numa nova solução recursiva baseada em ponto fixo. Para testar a robustez dessa nova me- dida em ambientes com ruídos não gaussianos, aplica-se a correntropia complexa como função custo em um problema de identificação de sistemas, num problema de equaliza- ção de canal e de amostragem compressiva. Também é mostrado como a correntropia complexa pode ser aplicada ao problema de similaridade entre ângulos. As simulações demonstram vantagens proeminentes quando os métodos propostos são comparados a métodos clássicos da literatura.


  • Mostrar Abstract
  • Recent studies have demonstrated that correntropy is an efficient tool for analyzing higher-order statistical moments in non-Gaussian noise environments. Although corren- tropy has been used with complex data, no theoretical study was pursued to elucidate its properties, nor how to best use it for optimization. By using a probabilistic inter- pretation, this work presents a novel similarity measure between two complex random variables, which is defined as complex correntropy. It’s properties are studied as well as a new recursive solution for the Maximum Complex Correntropy Criteria (MCCC) and two algorithms are derived, one based in the ascendent gradient and a second one on a fixed-point solution. Simulations were made in order to evaluate how the robust this new measure is to impulsive noise in different problems: liner system identification, chan- nel equalization and in a compressive sensing problem. It is also shown the application of complex correntropy as a tool to analyse the similarity between angles. The results demonstrate prominent advantages of the proposed method when compared with the clas- sical algorithms from the literature.

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  • ÍTALO AUGUSTO SOUZA DE ASSIS
  • Balanceamento de carga intra nó e inter nó e outras abordagens escaláveis para processamento sísmico de alto desempenho

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • REYNAM DA CRUZ PESTANA
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 14/10/2019

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  • A modelagem sísmica, a migração reversa no tempo (RTM) e inversão de forma de onda multiescala (MFWI) são três das técnicas mais importantes no levantamento sísmico. A modelagem sísmica simula a propagação de ondas, a RTM gera uma imagem da subsuperfície e a MFWI produz um modelo de velocidades de propagação de ondas. Esses métodos possuem um alto custo computacional devido à grande quantidade de dados que eles processam e à complexidade de seus algoritmos. Por isso, na prática, eles são implementados apenas para sistemas paralelos. Embora existam implementações paralelas eficientes de modelagem, RTM e MFWI na literatura, melhorias podem ser feitas para melhor explorar o paralelismo nesses métodos e as características dos sistemas paralelos atuais. Esta pesquisa propõe a inversão de forma de onda multiescala acoplada (CMFWI), um método alternativo à MFWI, que melhora a escalabilidade paralela ao reduzir a dependência paralela entre o processamento de diferentes conteúdos de frequência dos dados. É apresentada uma implementação do CMFWI usando o método de minimizadores locais acoplados (CLM). Os resultados utilizando a norma L2 mostraram que a CMFWI teve desempenho inferior quando comparado ao MFWI. Esses testes indicam que mais pesquisa é necessária para implementar a CMFWI, pois ela compara dados com diferentes conteúdos de frequência. Este trabalho também apresenta uma estratégia de ajuste automático para escolher adequadamente o tamanho ideal dos blocos de carga de trabalho que reduz o tempo de execução de uma RTM 3D em sistemas de memória compartilhada. O método Coupled Simulated Annealing (CSA) é empregado para ajustar o tamanho dos blocos de carga de trabalho que os laços paralelos atribuem dinamicamente às threads. Testes mostram que o método proposto é consistentemente melhor do que dois agendamentos de laços padrão do OpenMP, sendo até 44% mais rápido. Esta tese também introduz o roubo de trabalho cíclico baseado em token (CTWS) para sistemas de memória distribuída. A nova abordagem de token cíclico reduz o número de falhas de roubo, reduz o overhead de comunicação e simplifica a seleção de vítimas e a estratégia de finalização. Os resultados obtidos com a aplicação da técnica proposta para equilibrar a carga de trabalho de uma RTM 3D apresentam um fator de 14,1% de aceleração e redução do desequilíbrio de carga de 78,4% quando comparadas à distribuição estática convencional. Por fim, é apresentada uma implementação de uma modelagem visco-acústica 2D.


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  • Seismic modeling, reverse time migration (RTM), and multi-scale waveform inversion (MFWI) are three of the most important techniques in seismic surveying. Seismic modeling simulates the wave propagation, RTM generates an image of the subsurface, and MFWI produces a wave propagation velocity model. These methods demand intensive computational cost due to a large amount of data they process and the complexity of their algorithms. Because of that, they are only implemented for parallel systems in practical. Although there are efficient parallel implementations of modeling, RTM, and MFWI in the literature, further improvement can be achieved by better exploring the parallelism in these methods and the characteristics of the current parallel systems. This research proposes coupled multi-scale waveform inversion (CMFWI), an alternative method to MFWI, which improves parallel scalability by reducing the parallel dependency between the processing of different frequency content of the data. An implementation of CMFWI using the coupled local minimizers method (CLM) is presented. L2-norm results showed that CMFWI had an inferior performance when compared to MFWI. These experiments indicate that further research is necessary to implement CMFWI as it compares data with different frequency contents. This work also introduces an auto-tuning strategy for properly choosing the optimal chunk size that reduces the runtime of a 3D RTM algorithm in shared memory systems. A coupled simulated annealing method (CSA) is employed to adjust the chunk size of work that parallel loops assign dynamically to worker threads. Experiments show that the proposed method is consistently better than two default OpenMP loop schedulers being up to 44% faster. This thesis also introduces the cyclic token-based work-stealing (CTWS) for distributed memory systems. The novel cyclic token approach reduces the number of failed steals, avoids communication overhead, and simplifies the victim selection and the termination strategy. Results obtained by applying the proposed technique to balance the workload of a 3D RTM present a factor of 14.1% speedup and reductions of the load imbalance of 78.4% when compared to the conventional static distribution. Finally, an implementation of a 2D visco-acoustic modeling is presented.

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  • DANIEL GUERRA VALE DA FONSECA
  • Formulações Explícitas para Controladores Preditivos Generalizados: uma Abordagem Multiparamétrica

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • PERICLES REZENDE BARROS
  • Data: 30/10/2019

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  • O Controle Preditivo Generalizado (GPC) é uma das técnicas de Controle Preditivo baseado em Modelos (MPC) mais tradicionais e populares da indústria e do meio acadêmico, sendo aplicado, ao longo de décadas, em vários sistemas para melhorar o desempenho do controle. Dentre as diversas áreas, o GPC pode ser encontrado atuando em aplicações petroquímicas, de energias, de alimentos, automotiva e aeroespacial. Esse tipo de controlador utiliza informações do modelo do processo para predizer o comportamento futuro do sistema. A predição é feita através da minimização de um funcional de custo que gera ações de controle ótimas capazes de direcionar as variáveis controladas para os valores desejados. Além disso, o GPC consegue lidar de forma direta tanto com sistemas MIMO, quanto com as restrições presentes nos processos. Entretanto, ao considerar o conjunto de restrições, o controlador precisa resolver, em tempo real, um problema de programação quadrática (PQ), o que pode ser proibitivo em certos casos, como para sistemas embarcados. Este trabalho faz uso da programação multiparamétrica (mp) para gerar uma lei de controle explícita do tipo Afim por Partes (PWA) para o GPC (mp-GPC) capaz de manter o desempenho de controle, sem a necessidade recorrente da resolução de um problema de otimização. Inicialmente, é proposta uma formulação comparada diretamente com o GPC baseado em PQ. Os resultados mostram que o desempenho se mantém, com redução do tempo computacional para o cálculo da ação de controle. Em seguida, um novo formato é proposto, que se diferencia pela quantidade de parâmetros necessários para formulação multiparamétrica. Ambas proposições são aplicadas em diferentes situações: em um sistema multivariável, em um sistema com a presença de atraso de transporte e em um caso subatuado. Em todos os casos, é feita uma comparação do tempo computacional gasto para o cálculo do sinal de controle, assim como do tempo necessário para resolução da programação multiparamétrica. Por fim, foram iniciados estudos envolvendo uma formulação GPC Multiparamétrica Híbrida, que faz uso da resolução de um problema de programação Linear Inteira Mista multiparamétrico (mp-MILP). Uma válvula não linear é utilizada como estudo de caso, em que suas características não lineares são traduzidas como dinâmicas discretas para o problema de otimização, com o objetivo de minimizar os seus efeitos. Os resultados preliminares são satisfatórios, apresentando um controle, em alguns momentos, com compensação total da não linearidade. Contudo, testes em sistemas reais precisam ser realizados em trabalhos futuros.

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  • Generalized Predictive Control (GPC) is one of the most traditional and popular Model-based Predictive Control (MPC) techniques in industry and academia and has been applied over decades in several systems to improve the control performance. Among the application areas, GPC can be found in petrochemical, energy, food, automotive and aerospace. This type of controller uses process model information to predict future system behavior. The prediction is made by minimizing a functional cost that produces optimal control actions capable of leading the controlled variables to the desired values. In addition, GPC can deal directly with both MIMO systems and process constraints. However, when considering the constraint set, the controller needs to solve a Quadratic Programming (QP) in real time, which can be prohibitive in certain cases, such as for embedded systems. This work uses multiparametric programming (mp) to generate an Explicit Piece-wise Affine (PWA) control law for GPC (mp-GPC) which holds the same control performance without the need to keep solving the optimization problem at each sample time. Hence, initially, the proposed formulation is compared with GPC based on online QP. The results show that the performance is maintained, reducing the computational time to calculate the control action. Then, a new format is proposed, which differs from the last one by the amount of parameters needed in the mp formulation. Both propositions are applied in three different situations: a MIMO system, a process with input-output delays and a underactuated system. A comparison is made by checking the computational time spent to calculate the control signal, as well as the time required for mp resolution. Finally, studies were initiated involving a Hybrid Multiparametric GPC formulation, which makes use of the resolution of a multiparametric Mixed-Integer Linear Programming (mp-MILP). A nonlinear valve is used as a case study, in which its nonlinear characteristics are treated as discrete dynamics for the optimization problem, in order to minimize its effects. Preliminary results are satisfactory, however, tests on real applications need to be done in future works.

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  • VIRGINIA PINTO CAMPOS
  • Sistema de Geração Automática de Audiodescrição a partir de Análise de Conteúdo de Vídeo

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • NEY ROBINSON SALVI DOS REIS
  • TIAGO MARITAN UGULINO DE ARAUJO
  • Data: 28/11/2019

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  • A audiodescrição é um recurso de acessibilidade projetado para tornar a informação visual acessível a pessoas cegas ou com baixa visão. Para aumentar a oferta de faixas de audiodescrição em aplicações de vídeo digital, propomos um sistema para a geração automática de audiodescrição para filmes. O sistema pode utilizar como fonte de informação sobre o filme o roteiro original e o próprio vídeo. Como prova de conceito, desenvolvemos um protótipo que gera roteiros de audiodescrição com base em ações extraídas do roteiro e objetos reconhecidos no vídeo. Os experimentos contemplaram a aplicação da solução em filmes de ficção e em vídeos de vigilância. Para os filmes de ficção, foi feita uma avaliação com pessoas cegas. Os resultados indicaram que, através da audiodescrição automática gerada pela solução, foi possível fornecer informações sobre o contexto e que podem auxiliar o usuário no entendimento geral da história. Para os vídeos de vigilância, foi feita uma avaliação de desempenho através da medição do tempo de atraso de cada compoente. Os resultados indicaram que a solução tem o potencial para ser utilizada em contextos que exigem AD em tempo-real.


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  • Audio description is an accessibility feature designed to make visual information accessible to blind or low vision people. To increase the range of audio description tracks in digital video applications, we propose a system for automatic audio description generation of movies. The system can use as source of information about the film the original script or the video itself. As a proof of concept, we developed a prototype that automatically generates audio description based on actions taken from the script and objects recognized in the video. The experiments contemplated the application of the solution in fiction films and surveillance videos. For fiction films, an evaluation was made with blind people. The results indicated that through the automatic audio description generated by the solution, it was possible to provide contextual information that can help the user in the general understanding of the story. For surveillance videos, a performance evaluation was made using the delay time of each component. Results indicate that a solution has the potential to be used in contexts that require real-time AD.

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  • THALES AUGUSTO DE OLIVEIRA RAMOS
  • Um Sistema Eficiente de Máquinas Elétricas para Geração de Energia Eólica com Acionamento por meio de um Regulador Eletromagnético de Frequência

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • JOÃO PAULO ABREU VIEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • PAULO VITOR SILVA
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • Data: 29/11/2019

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  • Uma nova topologia foi desenvolvida recentemente para acionar geradores com o objetivo de possibilitar a hibridizar duas fontes de energia. Particularmente, se uma dessas fontes for eólica, atende-se ainda ao objetivo de evitar dispositivos eletrônicos de potência diretamente conectados à rede. O sistema é composto por uma máquina de indução com rotor na gaiola de esquilo e uma armadura rotativa dotada de um enrolamento trifásico que é alimentado por uma fonte secundária. Essa nova estrutura de máquina foi nomeada de Regulador Eletromagnético de Frequência (REF). O objetivo estabelecido em uma primeira pesquisa foi converter uma velocidade variável imposta pela turbina eólica à armadura, em uma velocidade constante a ser desenvolvida pelo rotor da gaiola, acionando um eixo de gerador síncrono. Um primeiro objetivo desta Tese foi modelar matematicamente a topologia e simulá-la inserida numa turbina eólica de grande porte. Em seguida, foi proposto o uso de um gerador de indução em vez de um síncrono, objetivando buscar o ponto de máxima extração de potência eólica disponível. A partir de análises de regime permanente, são propostos dois sistemas de controle possíveis: um controle escalar, que objetiva obter uma velocidade desejada para o rotor do sistema, e um controle que visa a estratégia de obtenção da máxima eficiência possível para o REF. Simulações de regime permanente são realizadas a fim de comparar os dois sistemas de controle apresentados. Assim, verifica-se que o controle por estratégia de máxima eficiência obtém melhores resultados quando comparados com os correspondentes obtidos a partir do controle escalar. Simulações dinâmicas realizadas para as duas topologias propostas mostram que ambas são viáveis e suportam variações na velocidade do vento e distúrbios na rede elétrica.


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  • A new topology has recently been developed to drive generators to enable hybridization of two power sources. Particularly, if one of these sources is wind power, it also serves the purpose of avoiding power electronic devices directly connected to the grid. The system consists of a squirrel cage rotor induction machine and a rotational armature with a three-phase winding that is powered by a secondary source. This new machine frame has been named the Electromagnetic Frequency Regulator (EFR). The objective established in a first research was to convert a variable speed imposed by the wind turbine to the armature, in a constant speed to be developed by the cage rotor, driving a synchronous generator shaft. A first objective of this Thesis was to mathematically model the topology and simulate it inserted in a large wind turbine. Then, it was proposed to use an induction generator instead of a synchronous generator, aiming to find the maximum extraction point of available wind power. From steady state analyzes, two possible control systems are proposed: a scalar control, which aims to obtain a desired speed for the system rotor, and a control that aims at the strategy of obtaining the maximum possible efficiency for the REF. Permanent regime simulations are performed in order to compare the two control systems presented. Thus, it is verified that the control by maximum efficiency strategy obtains better results when compared with the correspondents obtained from the scalar control. Dynamic simulations performed for the two proposed topologies show that both are viable and support variations in wind speed and disturbances in the power grid.

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  • HEITOR MEDEIROS FLORENCIO
  • Modelo Analítico da Estabilidade de Links em Redes Industriais Sem Fio.

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • DANIEL LOPES MARTINS
  • DENNIS BRANDAO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • Data: 09/12/2019

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  • As redes de sensores sem fio surgiram no ambiente industrial com a finalidade de aumentar a flexibilidade e, principalmente, implantar elementos de medição e atuação em locais de difícil acesso. Contudo, devido às peculiaridades do enlace sem fio no ambiente industrial, é fundamental o uso de métricas para avaliar o desempenho dos enlaces de comunicação link. Um fator essencial para avaliação do comportamento da rede é a estabilidade dos links. A estabilidade é uma propriedade, porém diversos estudos definem o modelo da estabilidade utilizando diferentes parâmetros do link. Este trabalho apresenta um modelo analítico da estabilidade de link baseado na potência do sinal recebido e na taxa de entrega de pacotes. Os resultados obtidos através de testes realizados com diferentes cenários apresentaram que o modelo analítico consegue identificar situações de instalabilidade do link quando trata-se de alta variação na intensidade do sinal recebido e baixa entrega de pacotes. Em seguida, um sistema de controle em rede ISA 100.11a foi desenvolvido para validar o modelo proposto neste trabalho. Os resultados obtidos com a aplicação do modelo no sistema de controle de nível apresentaram valores de erro em regime permanente abaixo do limite máximo predeterminado, enquanto que nos testes de controle que não consideraram o fator de estabilidade dos links o erro ultrapassou o limite.

     


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  • Wireless Sensor Networks (WSN) have emerged in the industrial environment with the purpose of increasing flexibility and deploying measurement and actuation elements in hard to reach areas. However, due to the peculiarities of wireless communication in the industrial environment, the use of metrics to evaluate the performance of communication links is crucial. An essential factor in assessing network behavior is the stability of links. The stability is a property, but several studies define the stability model using different parameters of the link. This thesis presents an analytical model of link stability based on received signal strength and packet delivery rate. The results obtained through tests performed with different scenarios showed that the analytical model can identify link installability situations when it comes to high variation in received signal strength and low packet delivery. Then, an ISA 100.11a network control system was developed to validate the model proposed in this work. The results obtained with the application of the model in the level control system presented steady state error values below the predetermined maximum limit, while in the control tests that did not consider the link stability factor the error exceeded the limit.

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  • MISSILENE DA SILVA FARIAS
  • Realimentação de Estados Baseado em Regras Fuzzy Tipo-2 para Servocontrole de Sistemas Não Lineares

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSE BEZERRA DE MENEZES FILHO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • WALLACE MOREIRA BESSA
  • Data: 09/12/2019

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  • Muitas pesquisas usam modelos fuzzy T-S para representar com precisão sistemas dinâmicos não lineares. No entanto, o T-S fuzzy torna a implementação do controlador fuzzy mais complexa à medida que a ordem do sistema e as não-linearidades aumentam. Assim, o presente trabalho tem como objetivo superar essas limitações usando um Sistema Baseado em Regras Fuzzy Tipo-2 Intervalar no qual as funções de pertinência e o número de regras podem ser escolhidos livremente, simplificando a implementação da técnica. Para esse fim, é estabelecido um controle de realimentação de estados direto com rastreamento de referência para gerar a ação de controle não linear usando técnicas de compensação paralela distribuída, sem a necessidade de incluir modelos fuzzy T-S para descrever o sistema dinâmico. A estratégia proposta é aplicada a um gerador síncrono e também a um sistema de levitação magnética. A partir dos resultados, verificou-se que o SBRF T2I é capaz de estabilizar os sistemas analisados em diferentes pontos de equilíbrio, com maior desempenho e menor tempo de estabilização, dadas as incertezas no modelo linearizado. De fato, o SBRF T2I provou ser uma maneira adequada de realizar essa tarefa, uma vez que o controle lógico fuzzy em si não depende de um modelo preciso.


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  • Many researches use T-S fuzzy models to accurately represent nonlinear dynamic systems. However, T-S fuzzy makes the implementation of fuzzy controller more complex as system order and nonlinearities increase. Thus, the present work is aimed to overcome these limitations by using an Interval Type-2 Fuzzy Rule-Based System in which the membership functions and the number of rules can be freely chosen simplifying the implementation of the technique. To this end, it is established a direct state feedback control with reference tracking to generate the nonlinear control action using parallel distributed compensation techniques with no need to include T-S fuzzy models to describe the dynamic system. The proposed strategy is applied to a synchronous generator and also to a magnetic levitation system. From the results, it was verified that SBRF T2Is are able to stabilize the systems analyzed at different equilibrium points with higher performance and less settling times, given the uncertainties in the linearized model. In fact, the SBRF T2I proved to be a proper way to accomplish this task, because fuzzy logic control itself does not depend on an accurate model.

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  • ISAAC BARROS TAVARES DA SILVA
  • Desenvolvimento de Material Ferrimagnético do Tipo NiFe2O4 para Aplicação em Sistemas de Comunicação de Micro-ondas

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • JOABSON NOGUEIRA DE CARVALHO
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MARCELO DAVID SILVA DE MESQUITA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 16/12/2019

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  • Devido a crescente necessidade de desenvolver novas tecnologias para as comunicações sem fio, as pesquisas envolvendo os dispositivos de comunicação têm se tornado intensas, principalmente nas características de miniaturização e reconfiguração dos dispositivos de irradiação. Neste contexto, este trabalho traz o desenvolvimento de materiais ferrimagnéticos visando sua aplicação em dispositivos de comunicação sem fio. O projeto foi desenvolvido partindo da produção de ferrita de níquel (NiFe2O4) através da Técnica Sol-Gel modificada por RCI. O processo de calcinação foi aplicado para eliminação de compostos orgânicos provenientes da Sol-Gel, bem como para obtenção de partículas de diâmetro relativamente elevado, acima de 300 nm. A temperatura de calcinação foi de 1100 °C, durante dez horas, com rampa de 10 °C/min. O particulado obtido foi caracterizado através da MEV, DRX e EDS. Comportamento magnético do particulado também foi obtido através do levantamento de sua curva de histerese, bem como sua caracterização elétrica através da determinação da obtenção da permissividade complexa. Todas as caracterizações morfológicas foram aplicadas a um estudo envolvendo a eficiência do processo Sol-Gel utilizado de acordo com a variação da concentração de nitratos utilizados para produzir a ferrita de níquel. Esse estudo teve como objetivo principal a verificação de qual concentração de nitratos é mais eficiente para uma produção em grande quantidade, sendo possível constatar, entre os valores utilizados, que a concentração de 120 g/L promove uma produção mais eficiente e com mais qualidade. Posteriormente, um dos dispositivos desenvolvidos se deu a partir da utilização do particulado caracterizado em protótipo de encapsulados de baixa permissividade, utilizando madeira de lei, para sua aplicação como FRA. As madeiras utilizadas foram caracterizadas eletricamente para análise de sua influência junto às partículas de ferrita. O parâmetro coeficiente de reflexão foi determinado e discutido, sendo possível observar o potencial do material produzido na aplicação em DRA. Em seguida, foram confeccionadas pastilhas através de compactação do pó de ferrita por prensa uniaxial a 15 toneladas com ligante propanona, seguidas por aquecimento antes da sinterização. Este processo foi realizado com os mesmos parâmetros de temperatura da produção dos pós, com objetivo de não alterar o tamanho dos grãos. A caracterização elétrica das pastilhas foi realizada para sua aplicação como substrato em antenas de microfita e FRA. A permeabilidade das pastilhas foi estimada com base em trabalhos de caracterização do pó de NiFe2O4. Com a caracterização elétrica, foram realizadas simulações das FRA, em três diferentes tipos de excitação, e antenas propostas no software HFSS, através do método FEM e medições do coeficiente de reflexão para fins de validação dos resultados simulados. Os resultados experimentais se mostraram condizentes com a caracterização e simulações realizadas, chegando a apresentar erro de apenas 0,82% em relação a frequência de ressonância das simulações. O potencial da ferrita de níquel nas aplicações de FRA e como substrato em antenas de microfita é bem evidenciado nas discussões dos resultados, sendo possível expandir sua possibilidade de aplicação a outras áreas da engenharia elétrica.


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  • Due the need to develop new wireless technologies, the researches involving communication devices has become intense, mainly in characteristics like device miniaturization and reconfigurability. With this objective, this work presents a proposal for the development of ferrimagnetic compounds aiming their application in wireless communication devices. The project was performed starting at the nickel ferrite (NiFe2O4) through Sol-Gel modified by ICR technique. A calcination process was applied to eliminate organic compounds from Sol-Gel, as the large particle size production, over 300 nm. The calcination was performed at 1100 °C, for ten hours, with 10 °C/min step. The obtained particles were characterized by SEM, XRD and EDS. Magnetic behavior (hysteresis loop) was also obtained, as complex electric permittivity parameter. All performed morphological characterization were applied in a study of Sol-Gel process efficiency, according to nitrate concentration on chitosan matrix. The nitrate concentration was modified to verify which concentration promote better process efficiency, so that 120 g/L concentration could be verified as the more suitable for a high-quality product. Posteriorly, one of the proposed devices was manufactured: ferrite powder encapsulated with low permittivity wood material, aiming FRA application. Electric characterization was performed in all four types of applied woods. Reflection coefficient was determined and discussed. Then, ferrite bulk materials were manufactured using a 15-ton uniaxial press with propanone binding agent, followed by heating process before sintering. This process was performed with same temperature parameters of the powder production, aiming to not change microscopical characteristics. Electric characterization of ferrite bulk was performed and its application as microstrip patch antenna substrate and FRA was verified. Magnetic permeability was estimated based on previous papers characterization of NiFe2O4 powder. With electric characterization, simulations of FRA, with three different types of excitation, and proposed antennas was performed by HFSS software, using FEM method and the reflection coefficient was experimentally determined to validate the simulations. The experimental results presented good agreement with all performed process of production and characterization, reaching a 0.82% error in resonance frequency based on simulated results. The nickel ferrite potential as FRA and microstrip patch antenna is evidenced along the results discussion, being possible to expand the applications possibilities in other electrical engineering fields.

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  • FRANCISCO SALES DE LIMA FILHO
  • Smart Defender: Um sistema de detecção e mitigação de ataques DoS/DDoS usando aprendizagem de máquina

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • GENOVEVA VARGAS-SOLAR
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • PLACIDO ANTONIO DE SOUZA NETO
  • Data: 20/12/2019

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  • O ataque de negação de serviço (DoS), e sua variante distribuída (DDoS), representa um dos riscos mais significativos para a disponibilidade de serviços operando na Internet. Essa ameaça cibernética continua a crescer em todo o mundo, e é prejudicial mesmo com o avanço das tecnologias de proteção de rede. O desenvolvimento de mecanismos que possam detectar e mitigar os impactos do tráfego malicioso gerado por ataques DDoS é um desafio atual na área de segurança de redes, com um impacto direto na vida da população mundial. Este trabalho propõe o sistema Smart Defender como uma abordagem para reduzir o impacto desses ataques. Este sistema é formado por duas ferramentas, o Smart Detection (SD) e o Smart Protection (SP), que operam de maneira integrada e distribuída. O sistema de detecção proposto toma decisões com base em assinaturas preexistentes, usando técnicas de Aprendizagem de Máquina (AM), para classificar o tráfego de rede. O sistema de proteção, por sua vez, aplica regras para controlar o tráfego inútil e mitigar os efeitos do DDoS, considerando as informações compartilhadas pelo sistema de detecção e a política de segurança da rede local. Nos experimentos realizados, foram utilizados modernos conjuntos de dados de referência e testes semi-controlados em laboratório. Os resultados mostram que a solução proposta é capaz de detectar precocemente ataques DDoS com alta taxa de acertos e baixa taxa de alarmes falsos, além de isolar a ameaça no primeiro minuto de ataque.


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  • Denial of service (DoS) attacks, and their distributed variant (DDoS), represents one of the most significant risks to the availability of services operating on the Internet. This cyber threat continues to grow worldwide and is detrimental even as network protection technologies advance. Developing mechanisms that can detect and mitigate the impacts of malicious traffic generated by DDoS attacks is a current challenge in network security, with a direct impact on the lives of the world's population. This paper proposes the Smart Defender system as a solution, consisting of Smart Detection (SD) and Smart Protection (SP) tools that operate in an integrated and distributed manner. The proposed detection system makes inferences based on pre-existing signatures using Machine Learning (ML) techniques to classify network traffic. The protection system, in turn, applies rules to control useless traffic and mitigate the effects of DDoS, considering the information shared by the detection system and the security policy of the local network. In the experiments performed, modern reference data sets and semi-controlled laboratory environment tests were used. The results show that the proposed solution is capable of early detection of high hit rate and low false alarm rate DDoS attacks, as well as isolating the threat in the first minute of attack.

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  • ANDERSON COSTA SILVA DOS SANTOS
  • Sistema para auxílio em instalação e manutenção de redes industriais sem fio com foco em controle

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • DANIEL LOPES MARTINS
  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • Data: 27/12/2019

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  • Nos dias atuais, a comunicação sem fio tem despertado interesse e está se tornando uma tendência nos ambientes industriais. Em parte, esse interesse se deve às facilidades de implantação e manutenção desse tipo de rede, que dispensam projetos sofisticados e execução de obras de implantação de cabos, que em ambiente industrial muitas vezes têm custos proibitivos, além de permitir a criação de aplicações que não eram possíveis com as tecnologias legadas. Apesar dos benefícios diretos, desafios técnicos (confiabilidade, autonomia de recursos energéticos, interferência do ambiente) e culturais se apresentam como os principais pontos negativos para a implantação de redes industriais em larga escala na indústria. Pensando em diminuir esses problemas, esta tese vem apresentar um sistema com modelagem multiobjetivo para auxílio em instalação e manutenção de dispositivos - tanto sensores quanto atuadores - em redes industriais sem fio, possibilitando a utilização de controladores nessas redes, com ênfase especialmente nos padrões WirelessHART e ISA100.11a, que se apresentam como os mais promissores para solução de redes industriais sem fio.

     


  • Mostrar Abstract
  • Nowadays, wireless communication has aroused interest and is a tendency in industry environments. In part this interest is due to the ease of deployment and maintenance of this network, which dispenses sophisticated designs and execution of works of deploying cables, which in industrial environment often prohibitively expensive, and enabling the addition of new applications when compared to their wired counterparts. Despite its high degree of applicability, a wireless network faces some technical (reliability, energy consumption, environment interference) and cultural challenges present as the main negative points for the deployment of large-scale industrial networks in the industry. To reduce some these problems, this work presents a system with multiobjective modeling to aid installation and maintenance of devices - sensors and actuators - in industrial wireless networks, allowing the use of controllers in these networks, with emphasis on WirelessHART and ISA100.11a standards, which presents themselves as the most promising solution for industrial wireless networks.

2018
Dissertações
1
  • BRUNO SÁTIRO DA SILVA
  • Superfícies Seletivas em Frequência Complementares (CFSS) – Conceito e Projeto

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • Data: 24/01/2018

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  • As comunicações sem fio são parte integrante da sociedade moderna, possuindo papel fundamental no processo de globalização e desenvolvimento tecnológico. Para tal, diversas pesquisas são realizadas afim de obter uma constante otimização desse tipo de comunicação, sendo o estudo em Superfícies Seletivas em Frequência (FSS, Frequency Selective Surface) uma área bastante abordada há mais de quatro décadas devido ao seu largo espectro de funcionalidades na área de telecomunicações. Com a evolução da tecnologia, novas exigências surgem a cada dia com respostas mais específicas para cada aplicação, com isso, as FSSs precisam ser modeladas para atender os mais diversos requisitos. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta um tipo específico de FSS com características bastante interessantes para os sistemas modernos de comunicação, as Superfícies Seletivas em Frequência Complementares (CFSS, Complementary Frequency Selective Surface). Devido às suas características relevantes como comportamento multi-banda, alta seletividade nas faixas de passagem e grande estabilidade angular, as CFSSs podem ser utilizadas em uma gama de aplicações, com ênfase para aeronaves, radomes e satélites. Como parte desse trabalho ainda serão propostas e analisadas novas geometrias para CFSS, comparando-se os resultados simulados com os de protótipos construídos e indicando possíveis aplicações.


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  • Wireless communication is an integral part of modern society, having fundamental role in the process of globalization and technological development. Therefore, several researches are carried out in order to achieve constant optimization in this area. Frequency Selective Surfaces (FSS) have been approached for decades because of its telecommunications functionalities. Due to evolution of technology, new demands arise every day with specific answers for each application, thus, the FSSs need to be modeled to meet the most diverse requirements. In this context, the present work aims to show a specific model of FSS. The Complementary Frequency Selective Surfaces (CFSS) have very interesting characteristics for modern communication systems, such as multi-band frequency behavior, high selectivity in transmission bands and great angular stability, being useful in a wide range of applications, such as aircrafts, radomes and satellite communication. As part of this work, new unit-cell geometries for CFSS will be proposed and analyzed, comparing the simulated results with those of constructed prototypes and indicating possible applications.

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  • WINNIE DE LIMA TORRES
  • Detecção de Desvios Vocais Utilizando Modelos Auto Regressivos e o Algoritmo KNN
  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ADEMAR GONÇALVES DA COSTA JÚNIOR
  • Data: 30/01/2018

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  • Alguns campos da ciência propõem-se a estudar distúrbios no trato vocal a partir de análises sobre padrões de vibração da voz. Em geral, a importância destas pesquisas está na identificação, em uma fase mais específica, de doenças de maior ou menor gravidade, a serem sanadas com terapia vocal ou que requerem maior atenção, gerando inclusive a necessidade de procedimentos cirúrgicos para o seu controle. Embora, já exista na literatura indicações de que o processamento digital de sinais permite diagnosticar, de um modo não invasivo, patologias laríngeas, como doenças vocais que ocasionem edema, nódulo e paralisia, não existe definição do método mais indicado e das características ou parâmetros mais adequados para detectar a presença de desvios vocais. Sendo assim, neste trabalho é proposto um algoritmo para detecção de desvios vocais através da análise de sinais de voz. Para a realização deste trabalho, utilizou-se dados constantes no banco de dados Disordered Voice Database, desenvolvido pelo Massachusetts Eye and Ear Infirmary (MEEI), devido sua utilização em pesquisas na área acústica de voz. Foram utilizados 166 sinais contidos nesta base de dados, com sinais de vozes saudáveis e de vozes patológicas afetadas por edema, por nódulo e por paralisia nas pregas vocais. A partir dos sinais de voz, foram gerados modelos Auto Regressivos (AR e ARMA) para representação destes sinais e, utilizando os parâmetros dos modelos obtidos, foi utilizado o algoritmo KNN para a classificação dos sinais analisados. Com o intuito de analisar a eficiência do algoritmo proposto neste estudo, os resultados obtidos deste algoritmo foram comparados com um método de detecção considerando apenas distância euclidiana entre os sinais. Os resultados encontrados apontam que o método proposto neste trabalho apresenta um bom resultado, gerando uma taxa de acerto na classificação acima de 71% (maior que os 31% a partir do uso da distância euclidiana). Além disto, o método utilizado é de fácil implementação, podendo ser utilizado em hardwares mais simples. Logo, essa pesquisa tem potencial para gerar um classificador barato e acessível para utilização em larga escala por profissionais de saúde como uma alternativa de pré análise não invasiva para detecção de patologias otorrinolaringológicas que afetem a voz.


  • Mostrar Abstract
  • Some fields of science propose to study disorders in the vocal tract from analyzes on patterns of vibration of the voice. In general, the importance of these researches is to identify, in a more specific stage, diseases of greater or lesser severity, to be healed with vocal therapy or that require more attention, even generating the need for surgical procedures for its control. Although there are already indications in the literature that digital signal processing allows non-invasive diagnosis of laryngeal pathologies, such as vocal diseases that cause edema, nodule and paralysis, there is no definition of the most indicated method and the most characteristic features or parameters to detect the presence of vocal deviations. Thus, in this work an algorithm is proposed for the detection of vocal deviations through the analysis of speech signals. To perform this work, we used constant data in the database Disordered Voice Database, developed by the Massachusetts Eye and Ear Infirmary (MEEI), due to its use in research in the acoustic area of voice. We used 166 signals contained in this database, with signs of healthy voices and pathological voices affected by edema, nodule and paralysis in the vocal folds. From the voice signals, Auto Regressive models (AR and ARMA) were generated to represent these signals and, using the parameters of the obtained models, the KNN algorithm was used to classify the analyzed signals. In order to analyze the efficiency of the algorithm proposed in this study, the results obtained from this algorithm were compared with a detection method considering only Euclidean distance between the signals. The results show that the method proposed in this work presents a good result, generating a rating rate above 71% (greater than 31% from the use of Euclidean distance). In addition, the method used is easy to implement and can be used in simpler hardware. Therefore, this research has the potential to generate an inexpensive and affordable classifier for large-scale use by health professionals as a non-invasive pre-analysis alternative for the detection of otorhinolaryngological pathologies that affect the voice.

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  • PEDRO YOCHINORI GUSHIKEN
  • Adaptação de Segundo Nível como Técnica de Estimação de Parâmetros e sua Aplicação ao Controle Adaptativo por Modelo de Referência

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • FRANCISCO DAS CHAGAS DA SILVA JÚNIOR
  • Data: 31/01/2018

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  • O controle adaptativo é usado quando há incertezas paramétricas no sistema a ser controlado. Há duas estratégias: a direta e a indireta. No controle adaptativo direto os parâmetros do controlador são estimados em tempo real. No controle adaptativo indireto os parâmetros da planta são estimados em tempo real através de um modelo de identificação e com estas estimativas calculam-se os parâmetros do controlador. Modelos de identificação tais como os modelos paralelo, série-paralelo e por regressão linear podem ser usados. Há vários métodos de estimação para atualização dos parâmetros que são aplicáveis ao controle adaptativo indireto tais como o método dos mínimos quadrados e o método do gradiente normalizado. Neste contexto um novo método de estimação de parâmetros foi proposto, conhecido como adaptação de segundo nível. Na adaptação de segundo nível, as estimativas dos parâmetros da planta são obtidas por combinações convexas dos parâmetros de múltiplos modelos de identificação. Os coeficientes destas combinações convexas são por sua vez estimados, como um segundo nível de adaptação. Neste trabalho mostramos a adaptação de segundo nível para o caso de uma planta de ordem 1, para o caso de uma planta de ordem n onde apenas a entrada e a saída da planta estão disponíveis para medição (SISO) e para o caso de uma planta de ordem n com p entradas e vetor de estado disponível para medição (MIMO). Propomos uma modificação na lei adaptativa da adaptação de segundo nível. Em todos os casos verificamos por simulação que as estimativas obtidas pela adaptação de segundo nível convergem muito mais rapidamente para os valores corretos que as estimativas obtidas por modelos de identificação individuais e que a modificação proposta aumenta a velocidade e suaviza a convergência das estimativas. Finalmente, aplicamos a adaptação de segundo nível com base em modelos de identificação por regressão linear atualizados pelo método do gradiente normalizado ao problema do controle adaptativo por modelo de referência (MRAC) de uma planta SISO de grau n e grau relativo unitário. Demonstramos a estabilidade do sistema em malha fechada. Resultados de simulação mostram que o sinal de controle gerado com adaptação de segundo nível produz melhores resultados de rastreamento do modelo de referência comparado aos modelos de identificação individuais.


  • Mostrar Abstract
  • Adaptive control is used when there is parametric uncertainty in the controlled system. There are two distinct strategies: direct and indirect. Direct adaptive control estimates the controller parameters in real time. In indirect adaptive control the plant parameters are estimated in real time through an identification model and these estimates are used to calculate the controller parameters. There are several identification models that can be used such as parallel, series-parallel and linear regression models. There are several parameter estimation methods that can be used to update these models that are suitable to be used in conjunction with indirect adaptive control such as the least squares method and normalized gradient method. In this context a new method for parameter estimation based on multiple identification models was recently proposed, known as second-level adaptation. In second level adaptation the estimates of the plant parameters are obtained by convex combinations of the estimates from multiple identification models. The coefficients for these convex combinations are also estimated, as a second level of adaptation. In this dissertation we demonstrate the concept of second level adaptation as a parameter estimation method for the case of a plant of degree unity, the case of a plant of degree n with single input and output available for measurement (SISO) and the case of a plant of degree n with p inputs whose state vector is available for measurement (MIMO). We propose a modified form of the adaptive law for second level adaptation. In all cases simulation studies show that the estimates reach their true values faster with second level adaptation compared to individual identification models and that the proposed modification is even faster and also smoother in this regard. Finally, we apply second level adaptation based on linear regression identification models updated through the normalized gradient method to the problem of model reference adaptive control(MRAC) of a degree n SISO plant with relative degree one. The closed-loop stability of the system is demonstrated. Simulation results show that the control signal generated with second level adaptation yields better results of model reference tracking compared to individual identification models.

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  • ISAAC DANTAS ISIDÓRIO
  • Controle Adaptativo por Posicionamento de Polos e Estrutura Variável para Supressão do Caos no Sistema de Lorenz

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • CAIO DORNELES CUNHA
  • ODAILSON CAVALCANTE DE OLIVEIRA
  • Data: 31/01/2018

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  • Destacam-se dois métodos principais para o projeto de controladores adaptativos: o controle adaptativo por modelo de referência (MRAC) e o controle adaptativo por posicionamento de polos (APPC). No MRAC, um modelo de referência é escolhido para gerar uma trajetória, a qual deve ser seguida pela saída da planta a ser controlada. Este tipo de projeto pode envolver o cancelamento dos zeros da planta, não sendo aplicável a plantas de fase não-mínima. O APPC, por sua vez, é considerado o tipo mais geral de controle adaptativo,
    apresentando uma metodologia de projeto para o controlador e lei de adaptação bastante flexíveis, além de não envolver o cancelamento de zeros e polos da planta. Uma combinação destes métodos adaptativos convencionais, que utilizam leis de adaptação integrais, com sistemas de estrutura variável (VSC) baseados em leis chaveadas, permite agregar rapidez no transitório e robustez a distúrbios e variações paramétricas.
    Nesse contexto, baseado em uma classe de esquemas de controle por posicionamento de polos (PPC), surge o controle adaptativo por posicionamento de polos e estrutura variável (VS-APPC). Aqui, assim como no APPC, a lei de controle é gerada para o caso com parâmetros (coeficientes da função de transferência) conhecidos, substituindo estes por suas estimativas. O processo de estimação identifica o método adaptativo utilizado, de modo que o APPC utiliza leis integrais ao passo que o VS-APPC faz uso de leis chaveadas. Neste trabalho é proposto, baseado na teoria de controle adaptativo por posicionamento de polos e estrutura variável, um sistema de controle capaz de controlar o fenômeno do caos no sistema de Lorenz, utilizando apenas as medições das variáveis de saída e entrada da planta. Os parâmetros do sistema são considerados desconhecidos e é considerada a presença de distúrbio na entrada do sistema. É demonstrado que no sistema em malha fechada a variável de saída segue a trajetória de referência e o vetor de estado converge para o estado de equilíbrio, apresentando um bom comportamento transitório e robustez a incertezas paramétricas, como também, na presença de distúrbios na entrada da planta.


  • Mostrar Abstract
  • Two main methods highlight for the design of adaptive controllers: the model reference adaptive control (MRAC) and the adaptive pole placement control (APPC). In MRAC, a reference model is chosen to generate a trajectory, which must be followed by the output of the plant to be controlled. This type of project may involve cancellation of the plant zeros, not applicable to non-minimum phase plants. APPC, in turn, is considered the most general type of adaptive control, presenting a design methodology for the controller and adaptation law quite flexible, besides not involving  plant zero-pole cancellations. The combination of the conventional adaptive methods, that use integral adaptive laws, with variable structure systems (VSC) based in switching laws, allows to aggregate fast transient and robustness to disturbances and parametric uncertainties. In this context, based on a class of pole placement control schemes (PPC), the variable structure adaptive pole placement control (VS-APPC) arises. Here, such as in APPC, the control law is generated for the case with known parameters (transfer function coefficients), replacing them by their estimates. The estimation process identifies the adaptive method used, so that APPC uses integral laws while the VS-APPC makes use of switching laws. In this work is proposed, based on the variable structure adaptive pole placement control theory, a control system able to control the chaos phenomenon in Lorenz system, using only the measured plant's output and input variables. The parameters of system are considered unknown and is considered the disturbance presence in input system. It is shown that in closed-loop system, the output tracks the reference trajectory and the state vector converges to the equilibrium state, presenting good transient behavior and robustness to the parametrics uncertainties as also in presence of disturbance in input plant.


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  • HUGO RAFAEL GONÇALVES CAVALCANTE
  • Aquisição de frequência em sinais de satélites de baixa órbita por meio do critério da máxima correntropia.

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • JOSÉ MARCELO LIMA DUARTE
  • Data: 16/02/2018

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  • Satélites de baixa órbita (LEO) se deslocam a altíssimas velocidades e são capazes de circunscrever o planeta por diversas vezes em um mesmo dia. Os ambientes muito dinâmicos induzem valores consideráveis de deslocamento Doppler e aceleração Doppler nos sinais de comunicações espaciais, o que é conhecido como deslocamento Doppler dinâmico. Estabelecer comunicação com esses sistemas é uma processo de múltiplas tarefas e, devido ao deslocamento Doppler dinâmico, uma das mais críticas é a aquisição fina da frequência da portadora. Diversos trabalhos já investigaram técnicas de estimação de frequência de sinais de satélite considerando ambientes de comunicação caracterizados pelo ruído aditivo Gaussiano branco (AWGN). Entretanto, os efeitos do ruído impulsivo também devem ser considerados em uma caracterização mais fiel do cenário de comunicação dos satélite LEO. Este trabalho introduz um novo método de aquisição de frequência para satélites de baixa órbita baseado no cálculo de similaridade obtido com o critério de máxima correntropia. A correntropia se mostra muito eficiente no processamento de sinais não-gaussianos, especialmente em ambientes de ruído impulsivo. Foi investigada a robustez da técnica proposta neste trabalho em um ambiente de comunicação caracterizado pelo ruído impulsivo, e comparamos o seu desempenho com o obtido por abordagens clássicas, baseadas no critério de erro médio quadrado. O método de aquisição fina da frequência da portadora de satélites LEO proposto neste trabalho pode ser usado no desenvolvimento de um decodificador completo para sinais do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCDA) e o sistema Franco-Americano de coleta de dados ambientais (ARGOS).


  • Mostrar Abstract
  • Low-earth orbit (LEO) satellites move at very high speeds and can circumscribe the planet several times in a single day. These high dynamics environments induce considerable Doppler shift and Doppler rate values in spatial communications signals, which is known as dynamic Doppler shift. Establishing communication with these systems is a multi-task process and, due to the dynamic Doppler shift, a critical task is the fine acquisition of the carrier frequency. Several studies have investigated frequency estimation techniques of satellite signals, considering communication environments characterized by additive white Gaussian noise (AWGN). However, the effects of impulsive noise should also be considered in a more accurate characterization of the LEO satellite communication scenario. This work introduces a new method of frequency acquisition for low-orbit satellites based on similarity calculus by maximum correntropy criterion. Due to some of its properties, correntropy is very efficient in the processing of non-Gaussian signals, especially in impulsive noise environments. It was investigated the robustness of the technique proposed in this work on a communication environment characterized by impulsive noise, and compare its performance with that obtained by a classical approach, based on the correlation coefficient. The carrier frequency acquisition method for LEO satellites proposed in this work can be used in the development of a decoder for signals from the Brazilian Environmental Data Collection System (SBCDA) and Franco-American Envi-ronmental Data Collection System (ARGOS).

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  • RAFAEL FERREIRA ALVES DE ASSIS
  • Projeto de um Anemômetro Térmico Baseado em Termistor NTC com Modelo Linearizado por Realimentação

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 01/06/2018

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  • A medição de velocidade ou vazão volumétrica de escoamentos de fluidos em regime laminar ou turbulento encontram várias aplicações na engenharia. Assim, pesquisas científicas para o desenvolvimento de arquiteturas e técnicas de medição para essas grandezas são de grande relevância e se encontram em constante expansão. Dentre as arquiteturas existentes para aplicações anemométricas em um regime de escoamento indistinto, a térmica denota diversas vantagens como excelente largura de banda, resolução espacial e baixo custo. Essa é formada basicamente por um termistor conectado em um dos braços de uma ponte de Whetstone modificada. Embora detenha simples configuração, ela possui algumas limitações impostas pela relação não linear entre a temperatura a grandeza aplicada ao sensor. Além disso, contribui como um limitante não idealidades do amplificador operacional que compõe a arquitetura. Diante disso, propõe-se o projeto e a implementação de uma arquitetura de anemômetro térmico com linearização da relação com a temperatura por realimentação de tensão e empregando  um sensor termorresistivo do tipo NTC. Promovem-se também comparações entre o clássico anemômetro e o preconizado neste trabalho. Para tanto, a validação da arquitetura proposta é conduzida através de simulações, bem como comparação experimental com clássica e outro instrumento


  • Mostrar Abstract
  • The velocity or volumetric flow measurement of laminar or turbulent flow meet various engineering applications. Thus, scientific research for the development of architectures and measurement techniques for these quantities is of great relevance and is constantly expanding. Among the existing architectures for anemometric applications in an indistinct flow regime, thermal anemometers denotes several advantages such as excellent bandwidth, spatial resolution and low cost. This is basically a thermistor connected to one of the arms of a modified Whetstone bridge. Although it has simple configuration, it has some limitations imposed by the non-linear relation between the temperature and the quantity applied to the sensor. In addition, it contributes as a limiting non-ideality of the operational amplifier that makes up the architecture. Therefore, it is proposed the design and implementation of a thermal anemometer architecture with linearization of the relation with the temperature by voltage feedback and using a thermoresistive sensor of the NTC type. We also promote comparisons between the classic anemometer and the one proposed in this work. For this, the validation of the proposed architecture is conducted through simulations, as well as experimental comparison with classical and other instrument

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  • CARLOS EDUARDO DE BARROS SANTOS JÚNIOR
  • Proposta de implementação dos algoritmos de hash MD5 e SHA-1 em hardware reconfigurável

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO MAURO CANSIAN
  • CARLOS EDUARDO DA SILVA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • VALENTIN OBAC RODA
  • Data: 20/06/2018

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  • Este trabalho tem como objetivo propor dois hardwares de aplicação específica (Application Specific System Processor, ASSP), sendo um para o algoritmo MD5 e o outro para o algoritmo SHA-1, implementados em um Field Programmable Gate Array (FPGA) Xilinx Virtex 6 xc6vlx240t-1ff1156. A vazão dos dados (throughput) e a área ocupada foram analisados para várias implementações em instâncias paralelas dos algoritmos. Os resultados mostraram que o hardware proposto para o MD5 alcançou um throughput de 0,8 Gbps para uma única instância e um pouco maior que 140 Gbps para 320 instâncias em um único FPGA. Já para o algoritmo SHA-1 alcançou um throughput de 0,644 Gbps para uma única instância e um pouco maior que 28 Gbps para 48 instâncias em um único FPGA. Várias aplicações como, recuperação de senha, validação de senha e verificação de integridade de grande volume de dados podem ser executadas de forma eficiente e rápida com um ASSP para o MD5 e para o SHA-1. Este trabalho também apresenta uma análise comparativa do consumo de energia associado a execução dos algoritmos MD5 e SHA-1 para três plataformas de hardware distintas, sendo um micro-processador (uP) de 8 bits, um uP de 32 bits e os hardwares de aplicação específica projetados para cada algoritmo. Resultados de estimativa de consumo a partir do tempo de processamento (medidos em laboratório) mostram que a utilização de hardwares dedicados apresenta ganhos significativos de economia de energia.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes two Application Specific System Processor (ASSP), one to the MD5 algorithm and other to the SHA-1 algorithm implemented on Field Programmable Gate Array (FPGA) Xilinx Virtex 6 xc6vlx240t-1ff1156. The throughput and the occupied area were analyzed for several implementations on parallel instances of those algorithms. The results showed that the hardware proposed for MD5 achieved a throughput of 0.8 Gbps for a single instance and slightly more than 140 Gbps for 320 instances in a single FPGA. Already for the SHA-1 algorithm, it has achieved a throughput of the 0.644 Gbps for a single instance and a little more than 28 Gbps for 48 instances on a single FPGA. Several applications such as password recovery, password validation, and high volume data integrity checking can be performed efficiently and quickly with an ASSP for MD5 and SHA-1. This work also presents a comparative analysis of the energy consumption associated with execution of the MD5 and SHA-1 algorithms for three different hardware platforms, a microprocessor (uP) of 8 bits and 32 bits and the specific application hardware designed for each algorithm. Results of consumption estimation from the processing time (measured in the laboratory) show that the use of dedicated hardware presents significant gains in energy savings.

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  • TAIANE VIANA DE CARVALHO
  • Segmentação de imagens por texturas através de um método de agrupamento de dados.
  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 28/06/2018

  • Mostrar Resumo
  • Devido ao grande avanço tecnológico, utiliza-se cada vez mais o computador nas tarefas de extração de informações de imagens para auxiliar na solução de diversos problemas práticos. Uma das etapas principais e mais complexas em processamento de imagens é a segmentação. Este trabalho apresenta uma nova técnica de segmentação de imagens, baseado em suas texturas, através da aplicação de um método de agrupamento de dados. Esse método é composto por um conjunto de técnicas distintas e dividido em duas etapas. A primeira etapa usa quantificação vetorial para agrupar o conjunto de dados (pixeis) em clusters auxiliares e a segunda agrupa os clusters auxiliares que possuem mais similaridade em um único cluster que representará uma  das textura da imagem. O principal diferencial dessa proposta é o uso da medida Quadratic Renyi’s Negentropy Separation para criar uma estrutura hierárquica entre os clusters encontrados. A validação do método é realizada com diferentes imagens e é comparado o seu desempenho com outros métodos de segmentação propostos na literatura.


  • Mostrar Abstract
  • Due to the great technological advance,  the computer is increasingly being used to extract information in images. Segmentation is one of the most main and complex process in  image processing. This paper presents a new technique of images automatic segmentation based on textures through a clustering application method. This method is composed of a set of distinct techniques and divided into two steps. The first step uses vector quantization to group the data set (pixels) in auxiliary centers and the second step group the auxiliary centers that have more common properties in a single group.  The main differential of this proposal is the use the method Quadratic Renyi’s Negentropy Separation (QRNS) which creates a hierarchical structure between  groups found. Validation of the method is performed with different images and its performance compared to other methods.

     

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  • CAMILA NASCIMENTO DOS SANTOS
  • Sistema de Processamento de Imagens para auxilio na obtenção de Funções de Transferência

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • Data: 28/06/2018

  • Mostrar Resumo
  • Os diagramas de fluxo de sinal são grafos direcionados usados na teoria de sistemas de controle, para representar a relação causal entre componentes do sistema, em que seus nós e arestas representam sinais e funções de transferência, respectivamente. Para calcular o ganho final de um diagrama, os estudantes e profissionais dessa área usam a Fórmula de Mason. Este método requer que o usuário encontre todos os caminhos diretos e \emph{loops} existentes no grafo. Assim, um dos principais problemas nesta aplicação é o fato de que para diagramas complexos é muito comum perder algum caminho, resultando em um ganho do sistema errado.

    Sendo assim, este trabalho descreve o desenvolvimento e implementação de um sistema de processamento de imagem, em que inicialmente é passado a imagem de um diagrama de fluxo de sinal desenhado à mão e então ele retorna todos os caminhos presentes e ganho final. Este sistema visa auxiliar alunos e profissionais a realizar este calculo corretamente, sem perder um caminho.


  • Mostrar Abstract
  • Several daily activities utilize complex control systems. Many of these require the users, skill and time for their representation. These systems can be modeled and represented in the form of signal flow diagrams to represent the causal relationship between their components. One method used to calculate the equivalent Transfer Function (FT) of a diagram is the Mason Formula. This requires that all paths be found, and if this does not happen, the calculated final FT is incorrect. 
    The objective of this work was to describe an image processing system, which is able, from a hand drawn diagram, to obtain the final transfer function more efficiently. Where from a hand-drawn signal flow diagram, a directed graph is automatically obtained, which represents the drawing with all the direct paths and loops present. The developed tool was shown to be able to help students and professionals correctly calculate the final FT for a given diagram, following the proposed conditions.
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  • WERBET LUIZ ALMEIDA DA SILVA
  • Automação de uma Planta Piloto para Estimação de Vazão em Poços Injetores Multizonas a Partir de Perfís de Temperatura.

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • JEFFERSON DOOLAN FERNANDES
  • Data: 29/06/2018

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  • Uma planta piloto foi construída no Laboratório de Avaliação de Medição em Petróleo (LAMP) para avaliar os métodos de estimação da distribuição de vazão em poços através de modelos de transmissão de calor em poços. Neste trabalho, prestende-se densenvolver um sistema de automação constituído de uma estrutura de sensores, elementos de acionamento e um software de monitoramento, visando controlar as variáveis necessárias para a simulação do processo de injeção de água em poços multizonas. Serão utilizados sensores de vazão, nível e temperatura, além de atuadores como válvulas e bombas, conectados a um controlador lógico programável da WEG, modelo: TPW03 60HT-A, que será responsável pela concentração dos dados e comunicação com um supervisório implementado em Elipse SCADA. Essa estrutura permitirá a aquisição dos dados necessários para a avaliação do método de estimação de vazão a partir de medições de temperaturas ao longo da coluna de injeção simulada. Os sensores de vazão permitirão a comparação dos valores medidos e estimados com o modelo matemático. Pretende-se realizar adequações à estrutura inicialmente projetada e repetir as experiências visando diminuir a incerteza de medição obtida em testes anteriores.


  • Mostrar Abstract
  • A pilot system was built at the Laboratório de Avaliação de Medição em Petróleo (LAMP) to evaluate estimation methods of flow distribution in wells by heat transmission models. In this work, it is intended to develop an automation system with a sensor structure, actuators and a monitoring software, to control the variables needed to the process simulation of water injection in multizones. Equipment to be used: flow, level and temperature sensors, and actuators like valves and pumps, all connected to a programmable logic controller by WEG, model: TPW03 60HT-A, that will be able to concentrate the data and communicate with a monitoring system implemented in Elipse SCADA software. This structure will acquire data to evaluate the flow estimation method from temperature measurements throughout the simulated injection tubing. The flow sensors will allow the comparison of the measured and estimated values with the mathematical model. It's intended to make adjustments in the original designed structure and to repeat the experiments in order to reduce the measurement uncertainty obtained in previous tests.
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  • ANDRÉ LUIZ AGUIAR SOUSA
  • Sistema Fuzzy Multivariável Aplicado ao Controle da Composição do Gás Liquefeito de Petróleo

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • JOSE MEDEIROS DE ARAUJO JUNIOR
  • Data: 02/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • No presente trabalho, propõe-se o desenvolvimento de um controlador fuzzy multivariável aplicado ao controle de uma planta simulada de processamento de gás natural, composta de duas colunas de destilação: uma coluna deetanizadora e uma coluna debutanizadora. Nesse processo, o produto de fundo da deetanizadora, conhecido como Gás Natural de Liquefeito, é fornecido à coluna debutanizadora, onde é fracionado. Os componentes mais leves são evaporados dando origem ao Gás Liquefeito de Petróleo, enquanto as frações mais pesadas, denominadas de C5+, continuam no estado líquido. Idealmente, o GLP é composto apenas por butanos e propanos, porém na prática isso não acontece, pois sempre há a presença de contaminantes, como resíduos de cadeias carbônicas de etano que deixam a coluna deetanizadora e pentano que é evaporado e misturado ao produto de topo da coluna debutanizadora. A proposta desse trabalho é regular as frações molares dessas substâncias contaminantes no Gás Liquefeito de Petróleo, por meio da geração dinâmica de set points para os controladores presentes camada da instrumentação conhecida como controle regulatório. Para isso, será projetado um controlador fuzzy para ajustar as frações molares de etano e outro para a ajustar a fração de i-pentano. Em seguida, será demonstrado que não é adequado o controle isolado desses contaminantes devido ao fato do processo ser multivariável. Por fim, será proposto um controlador fuzzy multivariável para ajustar simultaneamente as quantidades de etano e i-pentano levando em consideração o acoplamento entre as malhas do processo. As colunas deetanizadora e debutanizadora foram simuladas no software de simulação de processos químicos HYSYS(R), projetada com características reais de duas colunas presentes na Unidade de Processamento de Gás Natural, localizada no município de Guamaré-RN.


  • Mostrar Abstract
  • In the present work, artificial intelligence techniques were applied in a simulated natural gas processing plant, composed of two distillation columns, a deethanizer column and a debutanizer column. In this process, the background product of the deethanizer, known as LGN, is supplied to the debranching column, where it is fractionated. The lighter components are evaporated giving rise to LPG (Liquefied Petroleum Gas), while the heavier fractions, denominated of C5+, remain in the liquid state. Ideally, LPG is composed only of butane and propane, but in practice this is not the case, since contaminants such as pen- tane and ethane are always present. In this work it is proposed to simultaneously regulate the amount of pentane and ethane in the LPG composition by means of the dynamic gene- ration of set points (SP) for the present controller’s layer of the instrumentation known as regulatory control. For this, a multivariate fuzzy system is used that will adjust the values of these SPs, from the comparison of the molar fraction of pentane and ethane present at the exit of the plant (LPG) and its desired quantities. The columns were simulated in the HYSYS® chemical process simulation software designed with real characteristics of the columns present in the Natural Gas Processing Unit, located in the municipality of Guamaré-RN.

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  • FÁBIO RICARDO DE LIMA SOUZA
  • Identificação e Controle de Sistemas Dinâmicos utilizando Redes Neuro-Fuzzy-Wavelet

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSE MEDEIROS DE ARAUJO JUNIOR
  • Data: 03/07/2018

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  • A modelagem matemática é uma tarefa de vital importância para o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, seu objetivo é obter uma descrição matemática de um fenômeno real. Independente de sua natureza, os sistemas reais precisam ser estudados e sua dinâmica deve ser conhecida para que seu funcionamento se dê como desejado. A forma clássica de obter uma representação matemática é através da análise das leis físicas que regem os sistemas. No entanto, devido a complexidade desses é, muitas vezes, difícil ou impossível seguir por esse caminho. Uma alternativa é a identificação de sistemas. A identificação de sistemas dinâmicos tem como objetivo obter uma representação matemática do comportamento de um sistema com base em dados de entrada e saída do mesmo. Os sistemas dinâmicos reais são, em última análise, não lineares. Em algumas aplicações, as aproximações lineares são suficientes. Entretanto, quando as representações lineares não expressam a dinâmica do processo da forma necessária, é preciso utilizar um modelo não linear. Nas últimas décadas, as redes neurais têm se estabelecido como uma das principais ferramentas para a identificação de sistemas dinâmicos não lineares, pois essas possuem características que as tornam atrativas para a identificação, como a não linearidade e a capacidade de generalização e aprendizado. De posse de um modelo que represente de forma satisfatória a dinâmica de um sistema, esse pode ser utilizado para aplicações como controle, predição, inferência, entre outros. O presente trabalho aplica uma Fuzzy Wavelet Neural Network na identificação de sistemas dinâmicos não lineares. Essa técnica híbrida combina as características de multirresolução da teoria wavelet com a capacidade de aprendizado e generalização das redes neurais e a capacidade de tratar incertezas da lógica fuzzy. O modelo obtido será utilizado para a sintonização de um controlador PID. No decorrer do trabalho, serão apresentados os conceitos e técnicas necessárias para a realização da identificação e da sintonização do controlador. Os resultados obtidos atestam a eficiência da técnica adotada.


  • Mostrar Abstract
  • Mathematical modeling is a task of vital importance for the development of science and technology, since its objective is to obtain a mathematical description of a real phenomenon. Regardless of their nature, real systems need to be studied and their dynamics must be known in order for their functioning to take place as desired. The classical way of obtaining a mathematical representation is by analyzing the physical laws governing systems. However, in this case, in addition, they are (often) difficult or even impossible to follow this path, and a plausible alternative is the identification of systems. The identification of dynamic systems aims to obtain a mathematical representation of the dynamics of a system based on input and output data. Real dynamic systems are ultimately nonlinear. In some applications, as linear approximations are sufficient, however, when linear representations do not express a dynamic process, it is necessary to use a nonlinear model. In the last decades, as neural networks have been installed as one of the main tools for an identification of nonlinear dynamic systems, as they have characteristics that make them attractive for identification, due to nonlinearity and generalization and learning. From the possession of a model that satisfactorily represents the dynamics of a system, it can be used for applications such as control, prediction, inference, among others. The present work proposes the application of a Fuzzy Wavelet Neural Network in the identification of nonlinear dynamic systems. This hybrid technique combines the multiresolution features of the Wavelet theory with the learning ability and the generalization of the neural networks together with the ability to deal with Fuzzy logic uncertainties. The obtained model is used for the tuning of a PID controller. In the course of the work, the concepts and techniques necessary to perform identification and controller tuning will be presented. The results obtained attest to the efficiency of the technique used.

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  • DANIEL RODRIGUES DE LUNA
  • Desempenho de novas formas de onda para canais submarinos

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁLVARO AUGUSTO MACHADO DE MEDEIROS
  • Data: 05/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • O presente trabalho de Mestrado tem como objetivo realizar um estudo sobre o desempenho de técnicas de modulação e multiplexação modernas no canal acústico submarino. Inicialmente, é introduzido o que é a comunicação submarina e suas formas de comunicação existentes. Em seguida, os principais efeitos que um canal submarino está sujeito e suas respectivas formulações são apresentados, assim como o conjunto de modelos bem aceitos pela academia, os modelos de Bellhop. O trabalho se baseia na proposta de usar as formas de onda OFDM e GFDM como alternativa a forma de onda clássica usada em comunicações submarinas, a FSK. Um simulador de enlace foi desenvolvido e, por meio dele, são apresentadas análises de valor agregado para diferentes configurações das formas de ondas e manifestações de canal implementadas. O desempenho é acessado por meio de curvas Taxa de erro de bits para vários níveis de Eb/N0. Por fim, são apresentadas as produções oriundas do trabalho e suas perspectivas, elucidando a conformidade entre a simulação e as curvas teóricas, bem como o trabalho desafiador que é transmitir em alta taxa de transmissão no canal submarino.


  • Mostrar Abstract
  • This master’s degree working plan aims to perform a study on the performance of modulation and multiplexing techniques over submarine acoustic channel. Initially, what is underwater communication and its existing forms of communication is introduced. Then, the main effects that a submarine channel is subject and their respective formulations are presented, as well as the set of models well accepted by the academy, Bellhop models. The work is based on the proposal to using the OFDM and GFDM waveforms as an alternative to the classical waveform used in submarine communications, the FSK. A link simulator was developed and, through it, value-added analyzes are presented for different waveform configurations and channel manifestations implemented. Performance is accessed by means of bit rate error curves for some levels of Eb/N0. Finally, the work produced and its perspectives are presented, elucidating the conformity between the simulation and the theoretical curves, as well as the challenging work that is to transmit in high rate of transmission in the submarine channel.

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  • HILÁRIO JOSÉ SILVEIRA CASTRO
  • Uma metodologia de localização Indoor híbrida para sistemas móveis.

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARCELO HENRIQUE RAMALHO NOBRE
  • SILVIO COSTA SAMPAIO
  • Data: 09/07/2018

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  • Nos últimos anos, o desenvolvimento tecnológico tem permitido o surgimento de novos conceitos para geração de serviços, estando entre as novas propostas os sistemas de localização em ambientes internos (indoor). Uma vez que soluções convencionais, como o Sistema Global de posicionamento (Global Positioning System - GPS) não resultam em bons resultados, diversas áreas incentivam a geração de novas soluções para localização indoor, com intuito de potencializar seus serviços. Com motivação de fornecer uma nova solução, será demonstrado neste trabalho uma proposta de metodologia de localização Indoor, capaz de encontrar de forma híbrida a localização do alvo por base em conceitos de propagação de sinais em ambientes indoor, utilizando método da trilateração, combinando com rastreio de movimento do alvo com uso de sensores inerciais. Ao longo do trabalho são demonstrados todos os desafios para geração da metodologia de localização indoor, bem como dispositivos de mitigação de deturpações.


  • Mostrar Abstract
  • In recent years, technological development has allowed the emergence of new concepts for new services, among the new proposals the indoor location systems. Since conventional solutions such as the Global Positioning System do not result in good results, several areas encourage the generation of new solutions for location indoor, in order to enhance its services. With the motivation to provide a new solution, will be demonstrated in this work a proposal of methodology of location indoor, able to find the location of the target in a hybrid way in terms of propagation of signals in indoor environments, using the trilateration method, combining with target motion tracking with the use of inertial sensors. Throughout the work are demonstrated all the challenges for generation of the indoor localization methodology, as well as mitigation devices for misrepresentations.

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  • THALES QUEIROZ FONSÊCA
  • Aumento da Eficiência do Control de Fluxo de Potência de Sistemas de Geração Distribuída Utilizando Impedância Virtual Implementado por Controle de Estrutura variável.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • JOSE RENES PINHEIRO
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 10/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • O avanço da eletrônica de potência e das restrições ambientais têm possibilitado a
    inserção de sistemas baseados em energias renováveis na rede elétrica. Geralmente, tais sistemas de geração utilizam a energia solar e/ou eólica como fonte primária de energia e os mesmos, na maioria das vezes, são conectados à rede elétrica por meio de conversores de potência. A integração desses sistemas à rede traz consigo alguns problemas, devido à sua geração estocástica, como a instabilidade do sistema elétrico de potência no qual o sistema de geração renovável é conectado. Sendo assim, é importante que sejam utilizadas estratégias de controle eficientes para garantir o funcionamento adequado do sistema. Uma estratégia de controle que vêm sendo cada vez mais empregada com o aumento da integração de sistemas renováveis de geração é a impedância virtual. Com a utilização da impedância virtual na estratégia de controle há a possibilidade de alterar o comportamento dinâmico dos conversores, alterando sua impedância de saída, sem apresentar perdas adicionais para o sistema. Existem diversas aplicações com a implementação da impedância virtual, como por exemplo: controle do fluxo de potência, compensação de harmônicos e desbalanceamentos, estabilização ativa, entre outros. A proposta da realização deste
    trabalho é a implementação de uma estrutura de controle em que são controladas as correntes e tensões de saída do inversor em um sistema fotovoltaico e, com a utilização da impedância virtual, permitir que seja alterado o fluxo de potência de saída do conversor.


  • Mostrar Abstract
  • The advances in power electronics and environment restrictions have driven the insertion of renewable energy based systems on power grid. Generally, these generation systems use the solar and/or wind energy as primary source and, mostly, they are connected to the power grid through power electronics converters. The integration of these systems into the grid brings with it some problems, due to its stochastic generation, as instability of the electric power system in which the renewable generation system is connected. Therefore, it is important to use an efficient control system to ensure the proper functioning of the system. A control strategy that has been increasingly used with the increase of the integration of renewable generation systems is the virtual impedance. With the use of virtual impedance in the control strategy there is the possibility to modify the dynamic behavior of converters, changing its output impedance, without presenting additional
    losses to the system. There are several applications with the implementation of
    virtual impedance, such as: power flow control, harmonic and unbalance Compensation, active stabilization, among others. The proposal of this work is the implementation of a control structure in which the output currents and voltages of the inverter are controlled and, with the use of virtual impedance, permits to modify the output power flow of the converter.

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  • LUIS FELIPE DE VASCONCELOS TORRES DA COSTA
  • ANÁLISE DE ANTENAS CPW E CPS E DE FSS COM GEOMETRIAS FRACTAIS PARA SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES SEM FIO 

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • JOABSON NOGUEIRA DE CARVALHO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 13/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • O rápido avanço da tecnologia e dos sistemas de comunicação sem fio tem possibilitado ao usuário, cada vez mais, a utilização de diferentes aplicações. Isto tem despertado um grande interesse entre os pesquisadores da área de micro-ondas, que atuam em comunicações móveis, enlaces de curta distância, redes locais sem fio (WLAN) e comunicações para satélites, por exemplo. Com isso, muitos pesquisadores, em todo o mundo, buscam cada vez mais aperfeiçoar essa tecnologia, visando desenvolver dispositivos e equipamentos que possam operar em múltiplos serviços de comunicação, que sejam leves, compactos e de baixo custo.

    Nesse contexto, o desenvolvimento de antenas planares de micro-ondas surge como uma alternativa atraente, por conta de suas propriedades intrínsecas como pequeno volume, peso reduzido, baixo custo e facilidade de fabricação, além da possibilidade de operação com diferentes características de radiação e polarização. Tipicamente, as antenas planares de micro-ondas são desenvolvidas em estruturas de linhas de microfita (microstrip lines) e costumam apresentar largura de banda estreita e, normalmente, são projetadas para operar em uma faixa de frequência.

    Recentemente, observou-se um interesse crescente no desenvolvimento de antenas compactas em outras estruturas de linhas de transmissão planares, dentre as quais estão o guia de ondas coplanar (coplanar waveguide - CPW) e a linha de fitas coplanares (coplanar striplines - CPS). As antenas CPW apresentam larguras de banda maiores que as de antenas de microfita, sendo adequadas para o desenvolvimento de antenas de banda larga. Já as antenas CPS podem ser usadas tanto em circuitos de micro-ondas como de ondas milimétricas.

    Assim como as antenas planares, tem havido um grande interesse no desenvolvimento de superfícies seletivas de frequência (frequency selective surfaces - FSS), por atuarem como filtros espaciais, possibilitando a transmissão ou a rejeição de sinais de frequências específicas, além de serem estruturas de baixo custo, com dimensões e pesos reduzidos.

    Por outro lado, as geometrias fractais, quando usadas em projetos de antenas planares, possibilitam a redução de tamanho e evidenciam o comportamento em multibanda. Em comparação com as antenas planares convencionais, as antenas com geometrias fractais apresentam frequências de ressonância menores, possibilitando a fabricação de antenas mais compactas.

    O objetivo principal deste trabalho consiste na simulação de estruturas CPW e CPS para aplicação no projeto de novas estruturas de antenas CPW e CPS, com elementos fractais, para operação na faixa de 1 GHz a 14 GHz, objetivando aplicações em sistemas de comunicações de multibanda, banda larga e banda ultra larga (ultra wideband – UWB). Além disso, são observadas as características de radiação, ganho e polarização das antenas. São efetuadas simulações computacionais e projetadas diversas configurações de antenas CPW e CPS, utilizando o software Ansoft HFSS. Para fins de comparação com os resultados simulados, são fabricados e medidos vários protótipos de antenas CPW e CPS. Estruturas de FSS também foram projetadas, simuladas e medidas. Os resultados experimentais apresentam uma boa concordância com os resultados das simulações numéricas efetuadas, tanto para as antenas como para as FSS propostas.


  • Mostrar Abstract
  • The recent advance of technology on wireless communication systems has increasingly enabled the user to handle different applications. This has attracted great interest among microwave researchers, who work in mobile communications, short-haul links, wireless local area networks (WLAN) and satellite communications, for example. As a result, many researchers around the world are increasingly seeking to improve this technology to develop light, compact and inexpensive devices and equipments to operate in multiple communication services.

    In this context, the development of planar microwave antennas and frequency selective surfaces (FSS) appears as an attractive alternative, due to their intrinsic properties such as small volume, reduced weight, low cost and ease of manufacture, besides allowing operating with different characteristics of radiation and polarization. Usually, planar microwave antennas are developed in microstrip lines and exhibit narrow bandwidth, being designed to operate in particular frequency ranges.

    Recently, there has been a growing interest in the development of planar antennas in other planar transmission lines, among which are the coplanar waveguide (CPW) and the coplanar striplines (CPS). CPW antennas have larger bandwidths than microstrip antennas, and are suitable for the development of broadband antennas. CPS antennas can be used in both microwaves and millimeter waves.

    In addition, there are also many studies being carried out on the development of selective frequency surfaces (FSS), as they act as spatial filters with compact, light, and low cost structures, which allow the transmission or rejection of microwave signals for designed frequency bands.

    On the other hand, the fractal geometries, when used in planar antenna designs, allow the reduction of size and show the multiband behavior. In comparison with conventional planar antennas, the antennas with fractal geometries present lower resonance frequencies, allowing the manufacture of more compact antennas.

    The main objective of this work is the simulation of CPW and CPS structures for the design of new CPW and CPS antennas with fractal elements for operation in the 1 GHz to 14 GHz band, aiming at applications in multiband, wide band and ultra wideband (UWB). In addition, the characteristics of radiation, gain and polarization of the antennas are observed. Computational simulations are performed and several configurations of CPW and CPS antennas and FSS are designed using Ansoft HFSS software. For purpose of comparison with the simulated results, several prototypes of CPW and CPS antennas are manufactured and measured. FSS structures are also designed, simulated and measured. The experimental results show a good agreement with the results of the numerical simulations performed for both antennas and HSS.

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  • MARCOS TÚLIO ANTUNES BEZERRA SEGUNDO
  • Análise de Guias de Onda Ópticos Segmentados com Sequência Quase Periódica.

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁDLLER DE OLIVEIRA GUIMARÃES
  • Data: 13/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, o método da propagação vetorial de feixes (VBPM-Vectorial Beam Propagation Method) é aplicado na análise de guias de onda segmentados de forma quase periódica. A estrutura possui índice de refração intercalado ao longo da direção de propagação, seguindo a sequência Fibonacci, que nesse caso, é aplicada com o objetivo de reduzir perdas por espalhamento ocasionadas por imperfeições nas paredes da região de guiamento. O VBPM é expresso em termos das componentes transversais do campo magnético, incluindo camadas perfeitamente casadas (PML-Perfectly Matched Layers). Serão estudados alguns modelos de estruturas dielétricas tais como: análise do guia retangular de silício puro imerso em um substrato de dióxido de silício e análise do guia retangular de silício puro com substrato de dióxido de silício e revestimento superior de SU-8, um material fotorresistente. O estudo se dá através da análise dos modos transversais propagantes, a potência ao longo da região de guiamento e a dispersão cromática ao final do guia. A simulação computacional é obtida usando a linguagem FORTRAN 2008 em conjunto com a linguagem de programação PYTHON.



  • Mostrar Abstract
  • In this work, the Vectorial Beam Propagation Method (VBPM) is applied in the analysis of quasi-periodic segmented waveguides. The structure has an intercalated refractive index along the propagation direction, following the Fibonacci sequence, which in this case is applied in order to reduce scattering losses caused by imperfections in the walls of the guiding region. The VBPM is expressed in terms of the transverse components of the magnetic field, including Perfectly Matched Layers (PML). Some models of dielectric structures will be studied such as: analysis of the rectangular guide of pure silicon immersed in a substrate of silicon dioxide and analysis of the rectangular guide of pure silicon with substrate of silicon dioxide and upper cladding of SU-8, a photoresist material. The study is based on the analysis of propagating transversal modes, power along the guiding region and the chromatic dispersion at the end of the guide. The computational simulation is obtained using the language FORTRAN 2008 in conjunction with the PYTHON programming language.

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  • YURI MAX VIEIRA BATISTA
  • ANÁLISE DE ESTRUTURAS INSPIRADAS EM FRACTAIS APLICADAS EM ANTENAS E SUPERFÍCIES SELETIVAS DE FREQUÊNCIA

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALFREDO GOMES NETO
  • Data: 13/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • O desenvolvimento de novas estruturas, baseadas em fractais, aplicadas à tecnologia planar tem motivado muitos pesquisadores em todo o mundo, muito interessados no projeto de dispositivos e circuitos de micro-ondas mais compactos, mais eficientes e de baixo custo, para operar em bandas larga, ultra larga ou multibandas, com melhores condições de filtragem (transmissão ou rejeição) ou de radiação (ou recepção), e estabilidade angular, por exemplo.

    Especificamente, os fractais tradicionais têm sido utilizados no desenvolvimento de circuitos integrados de micro-ondas e antenas porque têm possibilitado a melhoria de suas respostas em frequência. Entretanto, para extrair mais vantagens do potencial dessas geometrias, elas devem ser alteradas, de acordo com as aplicações desejadas. Além disso, devido às interferências externas, filtros espaciais, como as superfícies seletivas de frequência (FSS), se tornaram cada vez mais populares com o grande crescimento no uso de tecnologias wireless, pois aparecem como uma excelente solução para filtrar frequências previamente especificadas.

    Portanto, o uso de geometrias fractais tradicionais ou novas, nessas estruturas, sempre traz contribuições específicas na melhoria das suas respostas em frequência. O objetivo principal deste trabalho consiste em melhorar a tecnologia atual de FSS, usando geometrias fractais conhecidas, as quais são modificadas, para melhor aproveitar o uso das características dessas geometrias.

    Assim, utilizando algumas configurações diferentes da mesma arquitetura, inspiradas no fractal de Hilbert, pode-se configurar a estrutura de FSS para obter maior largura de banda, operações em multibandas, boa estabilidade angular e compacticidade, por exemplo. Adicionalmente, essas estruturas baseadas em fractais exibem características a serem investigadas em relação à redução do tamanho do patch, elemento do arranjo periódico, e à modificação das frequências de ressonância das antenas.

    Resultados usando FSS como plano de terra em antenas de patch retangular com inset-feed sugerem a possibilidade de diminuir significativamente a frequência de operação da antena, além de surgimento de multibandas como se o patch fosse fractal. Este trabalho compila o experimento de várias estruturas de antenas e FSS inspiradas em fractais que ressoam em diversas frequências. Vários protótipos foram construídos e medidos para validar os resultados obtidos teoricamente.

    Neste trabalho são propostas geometrias de FSS inspiradas no fractal de Hilbert, no fractal do espelho infinito e no triângulo de Sierpinski, com modificações adicionais para garantir estabilidade angular e multibanda. Adicionalmente, são propostas antenas inspiradas em fractais de Sierpinski, com planos de terra inspirados no fractal de Hilbert, além de antenas inspiradas no fractal da imagem, permitindo obter operação em multibanda e miniaturização.


  • Mostrar Abstract
  • The development of new fractal-based structures applied to planar technology has motivated many researchers around the world, who are very interested in the design of compact, stable, efficient, and low cost microwave devices and circuits for wideband, ultra wideband, and multiband frequency applictions, with enhanced filtering (transmission or rejection) and radiation (or rejection) characteristics, for example.

    Specifically, the geometry of traditional fractals have been widely used in the development of integrated circuits for microwaves and antennas because they have enhanced their frequency responses. However, in order to extract more advantages from the potential of these geometries, they must be changed according to the particular applications. In addition, due to external interference, spatial filters, such as frequency selective surfaces (FSS), have become increasingly popular with the large growth in the use of wireless technologies, as they appear to be an excellent solution for predetermined frequency filtering.

    In addition, the use of traditional or new fractal geometries in these structures always brings particular contributions in improving their frequency responses. Therefore, the main objective of this work is to improve current FSS technology using known fractal geometries, which are modified, to take more advantage of the use of these geometries’ characteristics.

    Thus, using some different configurations of the same architecture, inspired by the Hilbert fractal, one can configure the structure of the FSS to obtain improved bandwidth, multi-band operations, good angular stability, and compactness, for example. In addition, these fractal-based structures exhibit characteristics to be investigated with respect to the size reduction of the patch element of the periodic array and to the modification of the antennas resonance frequencies.

    Results using a FSS as ground plane in a rectangular patch antenna structure with inset-feed suggest the possibility of significantly decreasing the antenna resonant frequency, as well as the appearance of multiple resonance bands, as if the patch had a fractal geometry. This work compiles the experiment of several fracture-inspired antennas and FSS structures that resonate in different frequencies. Several prototypes are fabricated and measured to validate the simulation results.

    This work presents FSS geometries inspired on the Hilbert fractal, the infinite mirror fractal, and the Sierpinski triangle geometries, with additional modifications to ensure angular and multiband stability. In addition, the developed antennas are inspired on Sierpinski fractal geometries, with Hilbert-inspired ground planes, as well as antennas inspired on the fractal of the image, enabling multiband frequency behavior and miniaturization.

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  • DANILO CHAVES DE SOUSA ICHIHARA
  • Controle Preditivo Não Linear com Estratégia Adaptativa baseado em Simulated Annealing Acoplado Paralelo

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • TIAGO PEREIRA DO NASCIMENTO
  • Data: 27/07/2018

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  • O controle preditivo baseado em modelo (MPC, do inglês Model Predictive Control) é uma técnica de controle avançada que teve um impacto significativo nas indústrias de processo. São vários os motivos que justificam sua grande aceitação como, por exemplo, o fato de lidar naturalmente com problemas de controle multivariáveis, considerar restrições nas variáveis de entrada e saída e adaptar-se a mudanças estruturais da planta. Apesar do crescente esforço em pesquisa voltada para o desenvolvimento de estratégias de controle preditivo não linear, o uso dessas técnicas em sistemas reais ainda é um desafio, pois os algoritmos desenvolvidos são normalmente mais complexos que os lineares e, algumas vezes, não permitem aplicações em tempo real para sistemas de dinâmica rápida. Apesar disso, o aumento constante da velocidade e do poder da computação torna essa perspectiva real. Nesse sentido, a proposta do trabalho é desenvolver uma estratégia de controle preditivo não linear que utiliza um algoritmo de otimização estocástica de ótima escalabilidade paralela conhecido por Simulated Annealing Acoplado (CSA, do inglês Coupled Simulated Annealing). A estratégia visa resolver diretamente, sem aproximações do modelo do  processo, e de forma paralela o problema de otimização do MPC não linear para aplicação em tempo real nos sistemas de dinâmicas mais rápidas. Uma vez que o modelo utilizado em controle preditivo é apenas uma aproximação matemática da planta, existe a possibilidade de descasamento entre os comportamentos dos dois. Dessa forma, a estratégia proposta busca atender ao requisito de robustez a incertezas do modelo, resolvendo o problema de forma adaptativa. No presente trabalho, utilizou-se a versão paralela do CSA para resolver o problema de controle com restrição em três sistemas não lineares distintos: aplicação real em um sistema de tanques acoplados, simulação do controle de pêndulo invertido rotacional e de um reator químico não linear, considerando o desajuste entre os parâmetros da planta e do modelo. Os resultados dos experimentos mostraram a eficiência
    e as características da estratégia de controle proposta ao controlar esses sistemas de dinâmica mais rápida, necessitando de poucos ajustes para se aplicar nos diferentes problemas de controle, além das vantagens pela facilidade de sintonia dos parâmetros do otimizador. A eficiência e as características da estratégia adaptativa considerando o desajuste entre modelo e processo são apresentadas na simulação do controle de um reator químico não linear com parâmetros incertos


  • Mostrar Abstract
  • Model Predictive Control (MPC) is an advanced control technique that has had a significant impact on process industries. There are several reasons for its great acceptance, e.g., it copes with multivariable control problems naturally, it considers constraints on input and output variables, and adapts to structural changes. Despite the growing research effort focused on the development of nonlinear predictive control strategies, the use of these techniques in real systems is still a challenge, because the developed algorithms are usually more complex and, sometimes, do not allow real-time applications for fast dynamics systems. Nevertheless, the constant increase in the speed and power of computing makes this perspective real. This way, the purpose of this work is to develop a nonlinear predictive control strategy that uses a stochastic optimization algorithm with great parallel scalability known as Coupled Simulated Annealing (CSA). The strategy aims at solving directly, without approximations of the process model, and in a parallel way, the optimization problem associated to nonlinear MPC for real-time applications in fast dynamics systems. As the model used in predictive control is only a mathematical approximation of the plant, there is a possibility of mismatch between their behaviours. Thus, the proposed strategy seeks to meet the requirement of robustness to model uncertainties, solving the problem adaptively. In the present work, the parallel version of CSA was used to solve the constrained control problem in three distinct nonlinear systems: real application in a Coupled Tanks system, simulation of rotary inverted pendulum control and a nonlinear chemical reactor, considering the mismatch between plant and model parameters. The experiments results showed the efficiency and characteristics of the control strategy to control these faster dynamics systems, requiring few adjustments to be applied in the different control problems, besides the advantages of optimizer parameters initialization. The efficiency and characteristics of the adaptive strategy considering the mismatch between model and process are presented to simulate the control of a nonlinear chemical reactor with uncertain parameters.

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  • DANIEL MARQUES DA SILVA
  • Análise e Detecção de Transitórios de Falta em Sistemas HVDC Usando a Transformada Wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • FELIPE VIGOLVINO LOPES
  • VLADIMIRO HENRIQUE BARROSA PINTO DE MIRANDA
  • Data: 01/08/2018

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  • A detecção rápida e precisa de transitórios é essencial para garantir um sistema de proteção confiável e capaz de atuar rapidamente. Neste trabalho, as fundamentações teóricas sobre os sistemas de transmissão de corrente contínua em alta tensão (HVDC), as ondas viajantes, e a transformada wavelet são apresentadas. Então, uma análise qualitativa das ondas viajantes induzidas por faltas nas linhas de transmissão de corrente contínua (DC) dos sistemas HVDC é desenvolvida por meio dos coeficientes wavelet com borda resultantes da transformada wavelet estacionária com borda em tempo real (RT-BSWT). Essa análise qualitativa considera o regime permanente e a detecção dos tempos de chegada da primeira e da segunda frentes de onda nas estações conversoras. O comportamento dos coeficientes com borda nas linhas de transmissão DC é examinado considerando os efeitos dos principais parâmetros que influenciam a detecção das ondas viajantes, tais como as wavelet mãe, a frequência de amostragem, as terminações da linha de transmissão DC, além da distância e da resistência de falta. Um algoritmo projetado para ser executado em tempo real e capaz de minimizar os fatores que afetam a performance dos métodos de proteção baseados em ondas viajantes é apresentado para detectar os tempos de chegada das ondas viajantes. Resultados quantitativos são obtidos baseados na performance dos métodos de estimação de localização de falta de um e dois terminais para avaliar o desempenho do algoritmo proposto.

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  • A fast and accurate detection of the transients is essential to ensure a reliable protection system capable to act with high-speed. In this work, a theoretical foundation regarding the highvoltage direct current (HVDC) transmission systems and the wavelet transform is provided. Then, a qualitative analysis of the traveling waves induced by faults on direct current (DC) transmission lines of HVDC systems is presented for detecting the wavefronts arrival times using the boundary wavelet coefficients from real-time stationary wavelet transform (RT-SWT). This qualitative analysis takes into account the steady-state and the detection of the inception times of both first and second wavefronts at the converter stations. The behavior of the boundary wavelet coefficients in DC transmission lines is examined considering the effects of the main parameters that influence the detection of the traveling waves, such as mother wavelets, sampling frequency, DC transmission line terminations, as well as fault resistance and distance. An algorithm designed to run in real-time and with self-adaptive criteria is proposed to detect the surge arrival times. Quantitative results were achieved based on the accuracy of one- and two-terminal fault location estimation methods to evaluate the algorithm performance.

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  • FRANCISCO CANINDE DA SILVA JUNIOR
  • Proteção de Linhas de Transmissão Aéreas de Sistemas LCC-HVDC Monopolares Baseada em Ondas Viajantes Utilizando um Terminal

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • JOSÉ CARLOS DE MELO VIEIRA JUNIOR
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • RODRIGO PRADO DE MEDEIROS
  • Data: 03/08/2018

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  • De uma maneira geral, as linhas dos sistemas convencionais de transmissão em corrente
    contínua (CC), sistemas LCC (do inglês, Line Commutated Converter), apresentam
    grandes comprimentos, o que acaba aumentando a taxa de ocorrência de faltas e,
    consequentemente, as exigências sobre os métodos de proteção. Proteções de linhas de
    transmissão com atuações rápidas são imprescindíveis, pois evitam danos aos ativos do
    sistema, a perda de estabilidade e incrementam a capacidade de transmissão de energia
    elétrica. Atualmente, os métodos de proteção com potencial para se tornarem os mais rápidos
    existentes são os baseados em ondas viajantes. Neste trabalho, a teoria sobre ondas
    viajantes e os princípios das proteções baseadas em ondas viajantes são investigados e, ao
    final, é proposto um esquema de proteção baseado em ondas viajantes com um terminal
    para linhas de transmissão aéreas de sistemas LCC-HVDC (do inglês, High Voltage Direct
    Current) monopolares. O método proposto se baseia no tempo de chegada da primeira e
    segunda onda sobre um único terminal da linha. Portanto, apresenta a vantagem de não
    necessitar de sistemas de comunicação e sincronização de dados entre os terminais da linha
    tal como requisitados pelos métodos baseados em ondas viajantes com dois terminais.
    O impacto da frequência de amostragem sobre o método proposto é equacionado, o que,
    em geral, não é realizado por métodos baseados em ondas viajantes com um terminal.
    Equacionamentos para determinar a mínima frequência de amostragem necessária para
    que o método opere corretamente são apresentados a fim de se evitar excessivas taxas de
    amostragem. Além disso, problemas clássicos referentes a métodos baseados em ondas
    viajantes com um terminal a saber, faltas próximas às barras e a estimação da velocidade
    de propagação das ondas sobre as linhas de transmissão, são analisados e soluções a tais
    problemas são apresentadas. A validação do método proposto é realizada por meio de
    simulações computacionais. Resultados demonstram a rápida velocidade de atuação do
    esquema proposto, a existência de zonas de proteção devido ao processo de amostragem e
    que não é necessário o conhecimento da velocidade de propagação das ondas, o que torna
    o método imune às imprecisões na estimação da velocidade das ondas e independente dos
    parâmetros elétricos da linha.

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  • In general, the direct current (DC) transmission conventional system lines, systems
    LCC (Line Commutated Converter), presents great lengths, which increase the fault occurrence
    rate and, consequently, the demands on the protection methods. A transmission
    line protection with fast actuation is indispensable, because avoid damage in the system’s
    assets, loss of stability and increase the capacity of electrical energy transmission. Currently,
    the protection methods with potential to become the quickest existing are the traveling
    wave-based methods. In this work, the traveling wave theory and the traveling wave-based
    protection principles are investigates and, at the end, is proposes an one-terminal traveling
    wave-based protection scheme for overhead transmission lines of monopolar LCC-HVDC
    (High Voltage Direct Current) systems. The proposed method is based in the arrival time
    of the first and second traveling waves on just one line terminal. Therefore, presents the
    advantage of not need of a communication system and data synchronization between the
    line ends as required in the two-terminal traveling wave-based methods. The sampling
    frequency impact on the proposed method is considered, which, in general, is not realized
    by the one-terminal traveling wave-based methods. Expressions to determine the
    minimum sampling frequency for that the method works correctly are presented in order
    to avoid excessives sampling rates. In addition, classical problems regarding to the
    one-terminal traveling wave-base methods, such as faults very close to the line ends and
    the traveling wave propagation velocity estimation on the transmission lines, are analyzed
    and solutions to such problems are presented. The proposed methods evaluation is realized
    by means of computational simulations. The results demonstrate the fast action of the
    proposed scheme, the existence of protection zones due to the sampling process and that
    the proposed scheme not need of the knowledge of the traveling wave propagation velocity,
    which makes the method immune to the inaccuracies in the traveling wave velocity
    estimation and independent of the transmission line parameters.
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  • TOMAZ FILGUEIRA NUNES
  • Análise Estatística e Técnicas de Identificação de Pilotos para Veículos Baja SAE

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MARCELO HENRIQUE RAMALHO NOBRE
  • Data: 31/08/2018

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  • Imergindo-se no contexto dos esportes motorizados, a identificação de sistemas se torna uma grande aliada para o bom rendimento de uma equipe de corrida, pois pode extrair características importantes do sistema carro/piloto e assim fornecer feedbacks para melhor performance. Partindo deste princípio, este trabalho objetiva a classificação de pilotos de um veículo off-road Baja SAE. Através da parceria com a equipe Car-Kará Baja SAE UFRN, foram selecionados quatro pilotos diferentes em 7 pistas de testes. Os dados foram colhidos através de um data logger industrial e analisados de maneira off-line. A partir da coleta dos dados, fez-se a divisão do vetor de variáveis em 3 e 5 partições e então foi computada análise estatística de cada parte, criando o vetor de características. Ele, por sua vez, foi inserido em uma arquitetura neural artificial de duas camadas ocultas, obtendo uma taxa de sucesso de 97% para o vetor de 3 divisões e 93% para o vetor de 5 divisões.


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  • Immersing in the motorsports context, the system identification becomes a great ally to the racing team efficiency by extracting important features from car/driver system and providing feedbacks for a better performance. From that principle, this work aims to identify drivers of an off-road Baja SAE vehicle. Through the partnership with the Car-Kará Baja SAE UFRN team, four different drivers have been selected in 7 different test tracks. The data has been collected, through an industrial data logger, and analyzed in an offline manner. From the data collection, it has been done a division of the variable vector in 3 and 5 sections and then it has been computed the statistical analysis for each part, creating the feature vectors. That vector was inserted in an artificial neural architecture with two hidden layer, obtaining a success rate of 97% for the division in 3 parts and 93% for 5 parts.

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  • EVERTON DA SILVA DANTAS
  • Implementação de uma Máquina Síncrona Virtual em um Sistema Fotovoltaico conectado à Rede Elétrica

     

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • CECÍLIO MARTINS DE SOUSA NETO
  • Data: 10/10/2018

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  • A rápida expansão dos sistemas de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis, destacando-se as fontes eólica e solar, tem trazido desafios para a operação do sistema elétrico de potência, dentre os quais pode-se destacar: a alta variabilidade e difícil previsibilidade da potência gerada por essas fontes e a susceptibilidade delas à transientes presentes no sistema elétrico, que podem ocasionar instabilidades. Atualmente, a utilização de sistemas de geração renováveis é possível devido à sua baixa representatividade no sistema elétrico e à capacidade dos geradores síncronos das hidroelétricas de absorver oscilações provenientes de outras fontes garantindo a estabilidade do sistema. O conceito de máquina síncrona virtual tem sido crescentemente utilizado em sistemas baseados em eletrônica de potência com o intuito de reduzir as oscilações provenientes dessas fontes a fim de mitigar esses efeitos. Esta qualificação tem por objetivo apresentar uma proposta de modificação das estruturas de controle de um sistema de geração fotovoltaica, utilizando máquina síncrona virtual, a fim de que este sistema apresente um comportamento dinâmico similar a um gerador síncrono atuando de forma a suavizar a entrega de potência e mitigar os problemas supracitados.


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  • The huge expansion of the systems of electric power generation from renewable sources, highlighting wind and solar sources, gave rise operation challenges to the electrical power system, among which it can be highlighted: an intense variability and difficult predictability of the generated power by means of these resources, and susceptibility while facing a transient disturbance, which may cause instability. Currently, the use of renewable generation systems is possible due to its low representability on the electrical system and the hydroelectric synchronous generator’s capacity in absorbing oscillations from other sources ensuring system stability. The concept of virtual synchronous machine has been used in power electronics systems in order to reduce the oscillations generated from these resources and, consequently, mitigate their effects. This qualification aims to present a proposal of control structures modification of a photovoltaic renewable generation system in order to perform a dynamic behavior similar to a synchronous generator: softening power delivery and mitigate the problems before mentioned.

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  • TARCIANA CABRAL DE BRITO GUERRA
  • Estratégias de Handover Baseadas em Aprendizado de Máquina Aplicadas a Redes LTE com Falhas de Cobertura 

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁLVARO AUGUSTO MACHADO DE MEDEIROS
  • Data: 18/12/2018

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  • Antigos paradigmas têm sido adaptados para atender à crescente demanda por acesso sem fio à internet. Um deles, o Hierarchical Cell Structure (HCS), que já está sendo aplicado no LTE-A e é considerado para o 5G, consiste na instalação de diversos tipos de small cells, criando uma área de coberturas sobrepostas com macrocélulas. Devido à sua baixa potência de transmissão e à suas estações rádio base estarem instaladas em uma altura menor do que algumas construções, estando ocasionalmente internas a elas, as small cells são severamente afetadas pelos obstáculos próximos, tornando a Qualidade de Experiência (QoE) percebida pelos usuários sujeita a variações bruscas. Dado que os algoritmos clássicos de gerenciamento de mobilidade não conseguem prever essas flutuações na QoE, os mesmos se tornam ineficientes em tais cenários. Considerando a quantidade de informação sobre o desempenho das redes que está atualmente disponível e a evolução da capacidade de processamento em tempo real, um aperfeiçoamento das funcionalidades do LTE por meio da utilização de algoritmos baseados em aprendizado de máquina faz-se possível. Este trabalho propõe e avalia o desempenho de uma abordagem de handover baseada em aprendizado de máquina em um ambiente com a presença de obstáculos à propagação. As máquinas aqui apresentadas conseguem aprender por meio de experiências passadas, sendo capazes de escolher qual eNB mais provavelmente oferecerá ao usuário a melhor QoE a longo prazo, mesmo em condições de propagação severas. A avaliação de desempenho constata que os esquemas propostos beneficiam substancialmente a QoE dos usuários.


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  • Legacy strategies have been adapted to fulfill the increasing demand for wireless broadband internet access. One of them, the Hierarchical Cell Structure (HCS), that is already in use in LTE-A and it is considered for the 5G, consists in the deployment of several types small cells under the umbrella of macrocells, creating an overlaid coverages. Due to their low power and bellow-rooftop-level, sometimes indoor base stations, the small cells are severely affected by the surrounding obstacles, making the perceived Quality of Experience (QoE) of the users subject to fast variations, thus rendering ineffective the classical approaches to mobility management, that are unable to predict those severe fading situations (coverage holes). Considering the amount of available information on the network performance and the evolution of real-time processing capabilities, the enhancement of LTE functionalities such as the handover, by means of machine learning algorithms became possible. This work proposes and evaluates the performance of a machine learning based approach to handover in the presence of signal-blocking obstacles. Our machines learn from experience and they are, therefore, able to choose the eNB that will most likely offer the user the highest long term QoE after the handover procedure, even in severe propagation conditions. The performance evaluation shows that the proposed schemes substantially improves the user's QoE.

Teses
1
  • JOSÉ LUCAS DA SILVA PAIVA
  • Implementação de Estruturas EBG em Antenas de Microfitas e Polarização Linear-Circular com Metasuperfície para WLAN

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁDLLER DE OLIVEIRA GUIMARÃES
  • Data: 30/01/2018

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  • Com a ampla utilização de sistemas de comunicação sem fio e sua aplicação em banda de frequência WLAN (Wireless Local Area Network), o presente trabalho visa analisar o comportamento de antenas de microfita, projetadas em configurações de estruturas com anéis ressoadores (SRR), ressoadores complementares (CSRR) e bandas eletromagnéticas proibidas (EBG). Esses elementos são inseridos periodicamente sob o patch no substrato das antenas e desenvolvidas para faixas de frequência WLAN - bandas reservadas no desenvolvimento industrial, científico e médico (2,45 GHz e 5,85 GHz). Desta forma, objetiva-se melhorar o desempenho dos parâmetros eletromagnéticos, destas modernas antenas de microfita. Em seguida, aplica-se às antenas propostas ao modelo de metasuperfície com célula simplificada, de forma a proporcionar capacidade de converter os sinais linearmente polarizados, gerados por uma antena de microfita, em sinais circularmente polarizados, obedecendo a sua faixa de operação projetada. A análise numérica das estruturas se dá por meio do Ansoft HFSSTM e, para a validar esses resultados, as estruturas serão experimentalmente caracterizadas.


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  • Faced with the broad utilization of wireless communication system and of their application in frequency band WLAN (Wireless Local Area Network), the present work aims to analyze the behavior of microstrip antenna, projected in configurations of structures with resonator ring (SRR), complementary resonators (CSRR) and electromagnetic band gap (EBG). These elements are inserted periodically under the patch in the substrate of antennas and developed for frequency bands WLAN – bands reserved in the development industrial, scientific and medical (2.45 GHz and 5.85 GHz). Thus, the study is based on include elements, that improves the performance of the electromagnetic parameters, to the structure of the microstrip antenna. Posteriorly, applies to the antennas proposals to the metasurface model with cell simplified, so as to provide capability to convert the linearly polarized signals, generated by a microstrip antenna in circularly polarized signals, obeying their range of operation projected. The numerical analysis of the structures is by means of Ansoft HFSSTM, and to validate these results, the structures will be characterized experimentally.

2
  • IVAN MAX FREIRE DE LACERDA
  • Magister – Metodologia de Análise de Programas de Educação a Distância baseado em Learning Analytics 

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • AKYNARA AGLAE RODRIGUES SANTOS DA SILVA BURLAMAQUI
  • ELOIZA DA SILVA GOMES OLIVEIRA
  • FRANCISCO MILTON MENDES NETO
  • Data: 02/03/2018

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  • Este trabalho propõe uma metodologia para a análise de programas de ensino a distância, com base na tecnologia Learning Analytics, utilizando os dados de acesso dos alunos ao Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA), identificando os padrões sequenciais de uso mais frequentes e classificando-os de acordo com as categorias de aprendizagem autorregulada. Para a mineração sequencial de dados sequenciais os algoritmos SPAM e VGEN foram aplicados aos bancos de dados de duas instituições educacionais. Além do desenvolvimento da metodologia, como resultado desse processamento, uma grande incidência de um comportamento não previsto pela teoria da aprendizagem autorregulada foi identificado, e para classifica-lo foi criado um padrão chamado baixa participação.


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  • This work proposes a methodology for the analysis of distance learning programs, based on learning analytics technology with the data of the students access to the Learning Management System (LMS) identifying the most frequent sequential patterns of use and classifying them according to the categories of self-regulated learning. For the sequential data mining the SPAM and VGEN algorithms was applied to the databases of two educational institutions. In addition to development of the methodology, as a result of this processing, a higher incidence of a not predicted behavior of the self-regulated learning theory was identified and to classify it was created a pattern called low participation.

3
  • AGNALDO SOUZA CRUZ
  • Osseus – Método baseado em inteligência artificial e ondas eletromagnéticas para o diagnóstico auxiliar de doenças osteometabólicas

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • MARTA ROSECLER BEZ
  • RAIMUNDO VIEGAS JUNIOR
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 09/04/2018

  • Mostrar Resumo
  • Chamada comumente de doença silenciosa, a osteoporose é uma doença osteometabólica sistêmica, caracterizada por baixa densidade mineral óssea (DMO), comprometendo a microarquitetura e a resistência óssea, expondo a pessoa ao risco de fraturas e consequente comprometimento da qualidade de vida, afetando sua mobilidade, independência; podendo ainda ocorrer, após a fratura, dores crônicas, deformidade, depressão ou morte por complicações médicas. No Brasil, estima-se que em um período de 20 anos houve aumento de 50% no número da população brasileira propensa a desenvolver osteoporose, as projeções para 2050 são de que o número de fraturas de quadril para homens e mulheres com idade entre 50 e 64 anos na América Latina vai aumentar em 400%, já para os grupos etários acima de 65 anos, será de 700% de aumento. Em um período de três anos foram realizados 3.252.756 procedimentos relacionados ao tratamento da osteoporose em idosos no Brasil, estes geraram um gasto de R$ 288.986.336,15.  O diagnóstico e o tratamento precoce desta doença são fundamentais para implantação de medidas preventivas, evitando a ocorrência de fraturas. Este é um grande desafio para um país de proporções como o Brasil (5.564 munícipios), com grande diversidade socioeconômica e de tamanho tanto em população quanto em área. Os equipamentos de diagnóstico para osteoporose possuem custo elevado, tornando-se inviável a presença destes em todos os munícipios da federação. Nesta tese é apresentada uma ferramenta para diagnóstico inicial de doenças osteometabólicas. Este instrumento é uma combinação de aplicação de técnicas e conceitos de diversas áreas como: engenharia de software, elétrica, computacão e biomédica, desenvolvida com baixo custo, fácil acessibilidade a população e não invasivo. Devido a estas características, os exames iniciais para doenças osteometabólicas poderão ser realizados em qualquer um dos 5.564 municípios do Brasil com periodicidade anual conforme parâmetros estabelecidos pela Portaria número 1.10/GM, do Ministério da Saúde. 


  • Mostrar Abstract
  • Known as a silent disease, osteoporosis is a systemic metabolic bone disorder characterized by low bone mineral density (BMD), compromising the microarchitecture and bone resistance, exposing the individual to fractures risk and consequent impairment of life quality, affecting their mobility, independence; after the fracture it can cause chronic pain, deformity, depression or death due to medical complications.

    In Brazil, it is estimated that in a 20-year period there was a 50% increase in the number of people with a higher probability of developing osteoporosis,the projections for 2050 estimate that the number of hip fractures for men and women aged around 50 to 64 years old will increase by 400%, moreover, the increase for the age groups over 65 years will have 700% increase. In a three-year period,  3,252,756 procedures were performed related to the osteoporosis treatment in the Brazilian elderly population, which generated an expense of R$ 288,986,336.15. The diagnosis and the early treatment of this disease are fundamental for the execution of preventive measures, avoiding the occurrence of fractures.

    This is a great challenge for a country of continental  proportions such as Brazil (5,564 municipalities), with a considerable socioeconomic diversity and amplitude in both population and area. Diagnostic equipment for osteoporosis has a high cost, making them unfeasible in all municipalities of the federation.

    This thesis presents a tool for the initial diagnosis of osteometabolic diseases. This instrument is a combination of the techniques and concepts from several areas such  as: biomedical engineering, software engineering, electrical engineering, computer engineering. Due to these characteristics, the initial osteongporosis examinations are able to be performed in any of the 5,564 municipalities of Brazil with annual periodicity according to the parameters established by the Decree number 1.10/GM, from the Ministry of Health. 

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  • FRANCISCO DAS CHAGAS BARBOSA DE SENA
  • Otimização de Estruturas DGS e PBG em Antenas de Microfita Retangular Usando Algoritmo Genético

     

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁDLLER DE OLIVEIRA GUIMARÃES
  • Data: 13/04/2018

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  • As antenas de microfita têm atraído a atenção de pesquisadores no mundo inteiro por possuírem características interessantes a diversas aplicações. Contudo, desvantagens como baixo ganho, estreita largura de banda e baixa eficiência de radiação podem limitar o seu uso em um determinado sistema. Além disso, esse tipo de antena pode excitar modos de ordem superiores em adição ao fundamental. Essa característica é particularmente importante para sistemas que possuem múltiplas frequências de operação, nos demais casos, faz-se necessário o uso de filtros para eliminar os modos indesejados. Alternativamente, podem-se adicionar arranjos de defeitos ao plano de terra ou ao substrato da antena para cumprir esse mesmo objetivo, sendo tais estruturas denominadas de Defected Ground Structure (DGS) e Photonic Band Gap (PBG), respectivamente. Entretanto, o desenvolvimento de projetos realmente eficientes envolvendo esses tipos de estruturas apresenta grande dependência da correta especificação dos parâmetros físicos do arranjo utilizado. Nesse contexto, objetivando eliminar e/ou atenuar os modos de ordem superiores, sem afetar significativamente o desempenho da antena em operação para o modo fundamental, o presente trabalho estudou a aplicação de um Algoritmo Genético (AG) no desenvolvimento de novos modelos estruturas com DGS e PBG. Os modelos propostos são constituídos de furos circulares, preenchidos com ar, nos padrões hexagonal e retangular para configuração periódica e com padrão micro estruturado para a configuração quase periódica. O AG proposto foi responsável por especificar os seguintes parâmetros dos arranjos analisados: diâmetro dos furos, distância de separação entre os mesmo e o posicionamento do arranjo ao longo do comprimento da antena. Com base nos resultados obtidos, verificou-se que o AG proposto foi capaz de otimizar as estruturas analisadas de modo a preservar o modo fundamental das antenas analisadas, ao passo que os modos de ordem superiores foram eliminados e/ou consideravelmente atenuados. Verificou-se também que para o mesmo tipo de arranjo, as antenas com DGS apresentaram desempenho superior em relação as com PBG, considerando o coeficiente de reflexão do modo fundamental. Além disso, as estruturas otimizadas não apresentaram variações significativas no ganho ou padrão de radiação e elas exibiram características importantes para projetos de miniaturização. Os resultados obtidos são particularmente importantes, partindo do pressuposto que as estruturas otimizadas podem ser utilizadas para eliminar modos de ordem superiores, em aplicações com antenas de microfita passivas ou ativas que operam também como ressoadores.


  • Mostrar Abstract
  • Microstrip antennas have attracted the attention of researchers worldwide because of their interesting features for various applications. However, disadvantages such as low gain, narrow bandwidth and low radiation efficiency can limit their use in a given system. Besides, this type of antenna can excite higher order modes in addition to the fundamental. This feature is particularly important for systems with multiple operating frequencies, in other cases, it is necessary to use filters to eliminate the unwanted modes. Alternatively, arrangement of defects can be added to the ground plane or substrate antenna to achieve the same aim, such structures are named Defected Ground Structure (DGS) and Photonic Band Gap (PBG), respectively. However, the development of really efficient projects involving these types of structures presents great dependence on the correct specification of the physical parameters of the used arrangements. In this context, aiming at eliminating and/or attenuating the higher order modes, without significantly affecting the performance of the antenna to the fundamental mode, the present work studied the application of a Genetic Algorithm (GA) in the development of new models with DGS and PBG. The proposed models are composed of circular holes, filled with air, in the hexagonal and rectangular patterns for the periodic configuration and with micro structured pattern for the quase periodic configuration. The proposed GA was responsible for specifying the following parameters of the analyzed arrangements: diameters of the holes, distance among them and the location of the arrangement along the length of the antenna. Based on the obtained results, it was verified that the proposed GA was able to optimize the analyzed structures in order to preserve the fundamental mode of the analyzed antennas, whereas the higher order modes were eliminated and/or considerably attenuated. It was also verified that for the same type of arrangement, the antennas with DGS presented better performance regarding to those with PBG, considering the reflection coefficient to the fundamental mode. In addition, the optimized structures did not show significant variations in the gain or radiation pattern and they exhibited important characteristics to miniaturization projects. The obtained results are particularly important, assuming that optimized structures can be used to eliminate higher order modes in application with passive or active microstrip antennas which also operate as resonators.

     

5
  • MÁRCIO EMANUEL UGULINO DE ARAÚJO JÚNIOR
  • Controle Preditivo MPC de Válvulas Posicionadoras Eletropneumáticas com Agarramento

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEMAR GONÇALVES DA COSTA JÚNIOR
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSE BEZERRA DE MENEZES FILHO
  • Data: 13/04/2018

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  • Este trabalho apresenta a implementação de um sistema que lida com atrito estático
    em válvulas de controle eletropneumáticas, uma das não linearidades mais comuns que
    causa problemas como ciclo limite e consequentemente desgaste da válvula e suas partes
    móveis, bem como perdas em custos de produção e manutenção. O sistema de controle é
    composto por um controlador preditivo não linear com restrições ajustáveis e um banco
    de dados online para estimação dos parâmetros do atrito estático. O controlador preditivo
    usa restrições sobre a velocidade da válvula durante a sua excursão, bem como restrições
    sobre o sinal de controle para colocar a válvula na posição desejada e deslizando-a
    quando necessário. A estratégia adotada se mostrou robusta, sendo capaz de lidar com
    mudanças nos parâmetros da mola e do atrito, o que provoca uma defasagem entre o modelo
    da válvula e o modelo apresentado ao controlador, o que deveria apresentar perda de
    desempenho ou até levar à instabilidade.


  • Mostrar Abstract
  • This work presents the implementation of a system that deals with static friction (stiction)
    in electropneumatic control valves, one of the most common nonlinearities that causes
    problems such as limit cycles and consequently wear of the valve and its moving
    parts, as well as losses in production and maintenance costs. This system is composed
    of a non-linear predictive controller with adjustable constraints and an online database
    for estimation of the stiction parameters. The predictive controller uses constraints on
    the valve speed during its excursion, as well as constraints on the control signal to bring
    the valve to the desired position and slip it when necessary. The strategy adopted also
    showed robustness, being able to cope with changes in the spring and stiction parameters,
    which caused mismatch between the valve model and the present controller model, the
    that should cause loss of performance or even instability.

6
  • GLAUCO GEORGE CIPRIANO MANIÇOBA
  • Modelagem e análise de uma máquina de indução para sistemas de conversão de energia eólica 

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • PAULO VITOR SILVA
  • Data: 24/04/2018

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  • Atualmente, o crescente aumento da demanda energética em todo mundo intensifica a busca pelo uso de fontes energéticas limpas e renováveis.   Dentro esse panorama,  a energia eólica vem se destacando com uma das mais promissoras.

    Este trabalho apresenta um estudo sobre uma nova proposta para turbina eólicas usando um regulador eletromagnético de frequência (REF). Além disso, o REF pode ser útil em outros sistemas de transmissão onde o controle de velocidade mecânica de saída seja o objetivo.

    O objetivo deste trabalho é analisar por meio de modelagem computacional, usando o Método dos Elementos Finitos, as características do sistema de redução de velocidade proposto entre uma turbina eólica e um gerador síncrono. Nesse tipo de sistema é eliminada a necessidade de sistema de redução mecânico de velocidade, normalmente sofisticados, de alto custo, manutenção frequente e confiabilidade não muito elevada.

    O REF também permite eliminar o uso de conversores eletrônicos para estabelecer o acoplamento entre o aerogerador e a rede elétrica, razão pela qual também proporciona a possibilidade de obtenção de geração em corrente alternada.

     


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  • Nowadays, the growing increase in energy demand worldwide intensifies the search for the use of clean and renewable energy sources. Within this scenario, wind energy has been highlighted with one of the most promising.

    The objective of this work is to analyze the characteristics of the proposed speed reduction system between a wind turbine and a synchronous generator. In this type of system eliminates the need for mechanical speed reduction system, usually sophisticated, high cost, frequent maintenance and not very high reliability.

    The FER also eliminates  the  use  of  electronic  converters  to  establish  the  coupling between the wind turbine and the grid, which is why it also provides the possibility of obtaining alternating current generation.

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  • IRIA CALINE SARAIVA COSME
  • Inversão de matrizes em bloco de forma recursiva com uso limitado de memória

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANIEL ALOISE
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • AURELIO RIBEIRO LEITE DE OLIVEIRA
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • Data: 04/05/2018

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  • A inversão de matrizes de ordem extremamente alta tem sido uma tarefa desafiadora devido ao processamento e à capacidade de memória limitados dos computadores convencionais. Em um cenário em que os dados não cabem na memória, é oportuno considerar a troca de menos uso de memória por mais tempo de processamento para permitir a computação da inversa matricial, o que seria proibitivo, de outra forma.
    Sendo assim, este trabalho apresenta um novo algoritmo para o cálculo da inversa de matrizes particionadas em blocos com um uso reduzido de memória. O algoritmo funciona de forma recursiva para inverter um bloco de uma matriz de Mk×k, com k≥2, com base na divisão sucessiva de M. Este algoritmo, denominado BRI (do inglês, Block Recursive Inversion), calcula um bloco da matriz inversa por vez para limitar o uso da memória durante todo o processamento.
    Considerando que o baixo consumo de memória, proporcionado pelo BRI, é contrabalanceado por um maior tempo de processamento, este trabalho também discorre sobre uma implementação paralela, em OpenMP, do algoritmo a fim de reduzir o tempo de execução e ampliar sua aplicabilidade. Além disso, uma melhoria no algoritmo sequencial é analisada.
    Como aplicação prática, o algoritmo proposto foi utilizado no processo de validação cruzada para Máquinas de Vetor de Suporte por Mínimos Quadrados (LS-SVM), introduzido por An et al. (2007). Este procedimento computacional utiliza o cálculo da matriz inversa para encontrar os rótulos esperados das amostras de testes na validação cruzada.
    Os resultados experimentais com o BRI demonstraram que, apesar do aumento da complexidade computacional, as matrizes que de outra forma excederiam o limite de uso da memória podem ser invertidas usando esta técnica.


  • Mostrar Abstract
  • The inversion of extremely high order matrices has been a challenging task because of the limited processing and memory capacity of conventional computers. In a scenario in which the data does not fit in memory, it is worth to consider exchanging less memory usage for more processing time in order to enable the computation of the inverse which otherwise would be prohibitive.

    Therefore this work introduces a novel algorithm to compute the inverse of block partitioned matrices with a reduced memory footprint. The algorithm works recursively to invert one block of a k×k block matrix M, with Mk×k , based on the successive splitting of M. This algorithm, called BRI (Block Recursive Inverse), computes one block of the inverse at a time to limit memory usage during the entire processing.
    Considering that the low memory consumption, provided by the BRI, is counterbalanced by longer processing time, this work also discusses a parallel implementation in OpenMP of the algorithm to reduce the execution time and to extend its applicability. Besides, an improvement in the sequential algorithm is analyzed.
    As a practical application, the proposed algorithm was applied in the cross-validation process for Least Squares Support Vector Machines (LS-SVM), introduced by An et al. (2007). This computational procedure uses the inverse matrix calculation to find the expected labels of the test samples in the cross-validation.
    Experimental results with BRI show that, despite increasing computational complexity, matrices that otherwise would exceed the memory-usage limit can be inverted using this technique.

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  • NIVALDO FERREIRA DA SILVA JÚNIOR
  • Controle Predito Iterativo Não Linear Multivariável sob Restrições com Complexidade Temporal Reduzida

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • ROBERTO KAWAKAMI HARROP GALVAO
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 25/05/2018

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  • Esta tese trata da resolução numérica de problemas de controle ótimo empregando um método iterativo de Controle Preditivo Baseado em Modelo (mais conhecido como MPC, do inglês ModelPredictiveControl) para sistemas não lineares multivariáveis com observância a restrições. Este método iterativo foi recentemente apresentado na literatura e evita a necessidade da solução de um problema de otimização não convexo usando uma linearização variante no tempo do modelo não linear do sistema, que é ajustada iterativamente resolvendo a cada tempo de amostragem um problema de otimização iterativo empregando a programação quadrática. A principal vantagem é a resolução mais rápida do problema de controle ótimo pelo uso da programação quadrática ao invés da programação não linear, mantendo uma descrição apropriada das dinâmicas não lineares do processo sendo controlado. A abordagem apresentada é uma evolução do algoritmo iterativo original e inclui uma modificação que melhora a otimalidade das predições, oriunda de análises da convergência do método, e uma estratégia de constrição do domínio de definição dos estados para observância das restrições, baseada em conjuntos alcançáveis através de aritmética intervalar. Primeiramente, o MPCcomo técnica de obtenção de controle ótimo é apresentado. Em seguida, são analisadas algumas abordagens MPC disponíveis na literatura que tratam a redução da complexidade no tempo do método, e, então, a abordagem proposta é introduzida, sendo discutidos sistematicamente a convergência do método e sua incerteza, uma nova e concisa descrição matemática do algoritmo, a técnica para observâncias das restrições, bem como, os aspectos relativos à sua implementação. Em sequência, são apesentadas aplicações do algoritmo proposto para demonstrar a exequibilidade da abordagem utilizada e enfatizar a forma de sua aplicação.


  • Mostrar Abstract
  • This thesis deals with the numerical resolution of optimal control problems using an iterative Model Predictive Control (MPC) method for non-linear multivariable systems that satisfies the constraints. This iterative method was recently presented in the literature and avoids the need to solve a nonconvex optimization problem using a time-variant linearization of the nonlinear model of the system, which is iteratively adjusted by solving at each sampling time an iterative optimization problem using the quadratic programming.The main advantage is the faster resolution of the optimal control problem using quadratic programming rather than non-linear programming, while maintaining an appropriate description of the nonlinear dynamics of the process being controlled.The approach presented is an evolution of the original iterative algorithm and includes a modification that improves the optimality of the predictions, based on the convergence analysis of the method, and a tightening strategy of the state definition domain for constraint observance, which is based on reachable sets obtained using the interval arithmetic.Firstly, MPC as an optimal control technique is presented. Next, we analyze some MPC approaches available in the literature that deal with the reduction of the time complexity of the method, and then the proposed approach is introduced, being systematically discussed the convergence of the method and its uncertainty, a new and concise mathematical description of the algorithm, the technique for observing the constraints, as well as the aspects related to its implementation. In sequence, applications of the proposed algorithm are presented to demonstrate the feasibility of the approach used and to emphasize the form of its application.

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  • IRADILSON FERREIRA DA COSTA
  • Uso de Ressoadores de Anéis Fendidos e Ressoadores de Anéis Fendidos Complementares para o Melhoramento do Desempenho em Filtros Passa-baixa em Microfita

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • MAURICIO WEBER BENJÓ DA SILVA
  • Data: 20/06/2018

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  • Este trabalho apresenta filtros passa-baixa em microfita com alto desempenho. São analisadas três configurações de filtro modificadas pela inserção criteriosa de ressoadores de anéis fendidos (Split-ring Resonators - SRR) e ressoadores de anéis fendidos complementares (Complementary Split-ring Resonators - CSRR). Estes ressoadores são usados para acentuar o roll-off e remodelar a banda de rejeição dos filtros, por meio da remoção de bandas espúrias de transmissão. A melhoria do desempenho destes dispositivos é verificada por meio do estudo de parâmetros como
    seletividade, largura de banda de transição, largura de banda de rejeição e perda de inserção, resultados de simulação e medição dos filtros passa-baixa em microfita projetados. São obtidas estruturas com valores de seletividade variando entre aproximadamente 60 e 86 dB/GHz, com larguras de banda de rejeição estendendo-se de 2 a 10 GHz. A inserção dos ressoadores usados não implica em alterações significativas na banda de passagem e atraso de grupo dos filtros analisados. Foram trabalhados filtros com ordens variando entre 3 e 9. Além disso, foi utilizado um substrato de baixo custo que, apesar de possuir altas perdas, atendeu às especificações desejadas.



  • Mostrar Abstract
  • This work presents high performance microstrip lowpass filters. Three different filter configurations are modified by the judicious insertion of split-ring resonators (SRR) and complementary split-ring resonators (CSRR). These resonators are used to improve the roll-off and to remodel the rejection band of the filters, achieved by removing undesired transmission spurious bands. The improvements in these circuits are verified using performance parameters such as selectivity, transition bandwidth, rejection bandwidth and insertion loss, obtained by simulation and measurement of the designed microstrip lowpass filter. Values of selectivity ranging from 60 to 86 dB/GHz are achieved, with rejection bandwidths from 2 to 10 GHz. The insertion of the resonators does not result in major modifications in the passband and the group delay of the analyzed filters. The filters used have values of order from 3 to 9. Besides, a low cost dielectric substrate has been implemented. Though lossy, this substrate meets the intended requirements.

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  • FRANCISCO CARLOS GURGEL DA SILVA SEGUNDO
  • Aplicação de Inteligência Computacional em Projetos de Superfície Seletiva em Frequência Multibanda e/ou Banda Larga para Aplicações Comerciais

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ERICO CADINELI BRAZ
  • GUTEMBERGUE SOARES DA SILVA
  • Data: 20/06/2018

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  • As superfícies seletivas em frequência (Frequency Selective Surface - FSS) possuem papel de destaque na área de telecomunicações devido aos avanços tecnológicos a fim de suprir as exigências dos usuários que a cada dia buscam tecnologias que atinjam taxas de transmissão cada vez mais elevadas e que sejam multifuncionais. Uma das alternativas encontradas foram os surgimentos das tecnologias de banda ultra larga, do inglês, ultrawideband UWB, e a tecnologia multibanda, a qual garante que redes de telecomunicações operem em várias bandas de frequência reduzindo os custos operacionais e de implantação do sistema. Tendo em vista essas exigências, busca-se por FSS que possuam este tipo de comportamento. Para encontrar FSS com tais características, pode-se fazer uso de técnicas de inteligência computacional com a finalidade de obter estruturas ótimas. Dentre as técnicas, tem-se as redes neurais artificiais, a qual será objeto de estudo nesse trabalho a fim de obter FSS com respostas multibanda e/ou banda larga para aplicações comerciais. Os projetos das FSS foram a partir de geometrias espira quadrada, espira quadrada dupla, cruz de Jerusalém e uma inédita na literatura desenvolvido durante este trabalho.


  • Mostrar Abstract
  • Frequency Selective Surface (FSS) have an important role in telecommunications due to technological advances in order to meet the requirement of users every day seeking technologies that achieve ever-higher transmission rates and are multifunctional. One of the alternatives found were the appearances of UWB technology and multiband technology, which ensures that telecommunications networks operating in several frequency bands reducing operating and system deployment costs. Given these requirements, we seek for FSS that have this type of behavior. To find FSS with such characteristics, one can make use of computational intelligence techniques in order to achieve optimal structures. Among the techniques, it has artificial neural networks, which will be object of study in this work in order to get a FSS with multiband and/or wideband response applied commercial. The FSS project based on a geometries square loop, double square loop, Jerusalem cross and a geometry unpublished in literature developed in this work.

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  • FRANCISCO ELVIS CARVALHO SOUZA
  • Otimização da Estrutura de Acionamento para o Controle de Posição Radial de um Motor de Indução Trifásico sem Mancais com Enrolamento Dividido

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • JOSE ANDRES SANTISTEBAN LARREA
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • Data: 21/06/2018

  • Mostrar Resumo
  • Nos motores sem mancais ou motores-mancais as funções de motor e mancal são combinadas, isto é, no estator da máquina circulam correntes que produzem sobre o rotor além do torque, também forças radiais que sustentam o rotor no centro do estator. Assim, estas máquinas não sofrem o desgaste comum dos rolamentos mecânicos, não requerem lubrificação, apresentam operação sem ruído e são adequadas para aplicações com alta velocidade rotacional. Apesar de todas as vantagens dos motores-mancais, o funcionamento destes requer uma estrutura de acionamento dotada de muitos componentes como: chaves eletrônicas de potência, sensores, interfaces eletrônicas e processadores digitais de sinais que encarece sua aplicação. A proposta deste trabalho é otimizar (diminuir) a quantidade de componentes necessários para o funcionamento do motor-mancal, tanto para o controle da posição radial do rotor quanto para o seu acionamento, para conseguir isso foi idealizada a seguinte estratégia: ao invés de controlar as correntes das três fases, que exige o controle de seis correntes, controla-se as correntes de apenas duas, sendo a corrente da terceira fase produzida pela soma destas. Com isso a estrutura de controle passaria a utilizar apenas 4 chaves eletrônicas (IGBT), 4 drives (interface eletrônica para disparos dos IGBTs), 4 sensores de corrente e 4 controladores de corrente, no lugar de 6 destes dispositivos e 6 controladores de corrente necessários para o controle com as três fases. Esta estratégia foi implementada em um protótipo de motor-mancal de indução de 250 W que funciona na posição vertical. Os testes experimentais mostraram resultados similares a resultados obtidos com técnicas de controle a três fases.


  • Mostrar Abstract
  • In bearingless motors or self-bearing motors, the motor and bearing functions are combined, that is to say, in the stator of the machine circulate currents that produce on the rotor besides the torque, also radial forces that support the rotor in the center of the stator. Thus, these machines do not suffer from the common wear of mechanical bearings, do not require lubrication, operate without noise and are suitable for applications with high rotational speed. In spite of all the advantages of the self-bearing motors, their operation requires a drive structure equipped with many components such as: electronic power switches, sensors, electronic interfaces and digital signal processors that make their application more expensive. The purpose of this work is to optimize (decrease) the number of components necessary for the operation of the self-bearing motors, both for the control of the radial position of the rotor and for its drive, to achieve this the following strategy was devised: instead of controlling the currents of the three phases, which requires the control of six currents, the currents of only two are controlled, the current of the third phase being produced by the sum of these. With this, the control structure would only use 4 electronic switches (IGBT), 4 drives (electronic interface for IGBTs), 4 current sensors and 4 current controllers, instead of 6 of these devices and 6 required current controllers for control with the three phases. This strategy was implemented in a prototype of 250-watt induction self-bearing motors that works in the upright position. The experimental tests showed results similar to results obtained with three-phase control techniques. 

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  • KAYO GONCALVES E SILVA
  • Órbita Perpétua e Outras Técnicas de Otimização Global Robusta para os Algoritmos Simulated Annealing Acoplado e Nelder-Mead

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CALEBE DE PAULA BIANCHINI
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • LIACIR DOS SANTOS LUCENA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 28/06/2018

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  • As metaheurísticas são algoritmos cuja estratégia visa reduzir o custo computacional em detrimento da qualidade não ótima das soluções. Elas são amplamente utilizadas para aproximar soluções de problemas de otimização computacionalmente intratáveis. Embora tipicamente de implementação simples, algumas metaheurísticas sofrem por não possuírem robustez quanto à sintonização de alguns parâmetros de inicialização, o que demanda um processo de tentativa de valoração muito oneroso devido à sua natureza empírica. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de três novas metaheurísticas baseadas nas abordagens livres de parâmetro, menos é mais (LIMA) e paralelas, que visam tornar robusto algumas metaheurísticas. Como resultados, os algoritmos Nelder-Mead Simplificado (SNM), o Simulated Annealing Acoplado Síncrono (SCSA) e Assíncrono (ACSA), e o Simulated Annealing Acoplado com Órbita Perpétua (PO-CSA) foram propostos. O SNM é o resultado da abordagem LIMA ao método Nelder-Mead (NM). Além de sua implementação possuir muito menos pontos que o algoritmo original, sua capacidade de realizar vários passos simples o torna capaz de encontrar melhores resultados do que o NM original mesmo para funções não convexas. O SCSA e ACSA são implementações paralelas do Simulated Annealing Acoplado (CSA) que permitem ao usuário a escolha eficiente de uma ou outra versão baseado no tamanho do problema e no número de otimizadores. A técnica Órbita Perpétua (PO) foi desenvolvida no intuito de controlar a temperatura de geração do CSA para torná-lo livre de parâmetros de inicialização. O PO-CSA aproveita a técnica PO combinada com o escalonamento automático quase-ótimo da temperatura de aceitação do CSA para tornar a otimização do CSA mais robusta com relação aos parâmetros de inicialização. Enquanto que o PO-CSA tem melhor desempenhodo que os algoritmos de referência para a maioria das funções objetivo, tanto em qualidade de solução como em tempo de execução, seu controle da temperatura de geração também se mostrou mais efetivo do que o CSA original com parâmetros de inicialização ajustados exaustivamente.


  • Mostrar Abstract
  • Metaheuristics are algorithms whose strategy is to reduce the computational load to the detriment of the non-optimal quality of solutions. They are widely used to approximate solutions of computationally intractable optimization problems. Although typically simple to implement, some metaheuristics suffer because of lack of robustness for tuning some initialization parameters, which requires a very expensive tuning process due to its empirical nature. This work presents the development of three new metaheuristics based on free-parameter, less is more (LIMA) and parallel approaches, aiming to make some metaheuristics robust. As results, the algorithms Simplified Nelder-Mead algorithm (SNM), Syncrhonous (SCSA) and Asynchronous Coupled Simulated Annealing (ACSA), and Perpetual Orbit Coupled Simulated Annealing (PO-CSA) were proposed. The SNM is the result of the LIMA approach and the Nelder-Mead (NM) method. While its implementation has far fewer points than the original algorithm, its ability to perform several simple steps makes it able to find better results than the original NM even for non-convex functions. The SCSA and the ACSA are parallel implementations of Simulated Annealing Coupled (CSA) that allow the user to efficiently choose one or another version based on the size of the problem and the number of optimizer cores. The Perpetual Orbit (PO) technique was developed to control the generation temperature of the CSA to make it parameter free. The algorithm PO-CSA takes advantage of the PO technique combined to the CSA’s automatic quasi-optimal scheduling of the acceptance temperature to make optimization of the CSA more robust with respect to the initialization parameters. While the PO-CSA performed better than the reference algorithms for the majority of the objective functions, both in quality of solution and execution time, its control of the generation temperature also proved to be more effective than the original CSA with an exhaustively tuned initialization parameters.

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  • AMANDA GONDIM DE OLIVEIRA
  • Contribuições ao Estudo da Dinâmica na Teoria da Informação: Aplicaçoes em Clustering Dinâmico

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • DANIEL SABINO AMORIM DE ARAUJO
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • Data: 03/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • A Teoria da Informação é um ramo da matemática, mais especificamente da teoria de  probabilidades, que estuda quantificação da informação. Recentemente, várias pesquisas  tem tido sucesso com o uso do aprendizado por teoria da informação (ITL) como uma  nova técnica de aprendizado não supervisionado. Nesses trabalhos, as medidas de informação são usadas como critério de otimalidade no aprendizado. Neste trabalho iremos  analisar um aspecto ainda não explorado destas medidas de informação, o seu comportamento dinâmico. O principal objetivo desse trabalho é investigar o uso de medidas da teoria da informação no contexto dos processos dinâmicos. Para isso, o mesmo foi realizado em 3 (três) fases distintas. Na primeira fase investigou-se a presença de dinâmica na informação nos  processos. Como fonte de informação dinâmica, foram utilizados vídeos com diferentes características. A segunda fase apresenta uma nova representação para processos dinâmicos por espaço de estados chamado Modelo Estados de Informação (MEI). Nesta representação, os estados do sistema são descritos em função das medidas de informação do mesmo. Para validar esta nova forma de representação, foram realizados alguns experimentos com vídeos com o objetivo de avaliar a qualidade dos mesmos quando submetidos a diferentes aspectos dinâmicos. Na terceira fase, investigou-se o uso das medidas baseadas na teoria da informação dentro da área de clustering dinâmico. O objetivo nessa fase foi comparar o desempenho do uso das medidas da teoria da informação com as medidas tradicionais nas operações de fusão e divisão  entre clusters. Os resultados obtidos em todas as fases foram bastante satisfatórios atendendo os objetivos propostos no trabalho.


  • Mostrar Abstract
  • Information Theory is a branch of mathematics, more specifically probability theory, that studies information quantification. Recently, several researches have been successful with the use of Information Theoretic Learning (ITL) as a new technique of unsupervised learning. In these works, information measures are used as criterion of optimality in learning. In this work, we will analyze a still unexplored aspect of these information measures, their dynamic behavior. The main objective of this work is to investigate the use of measures of information theory in the context of dynamic processes. For this, the same was done in 3 (three)  distinct phases. In the first phase we investigated the presence of dynamics in the information in the processes. As a source of dynamic information, videos with different characteristics were used. The second phase presents a new representation for dynamical processes by state space called Information State Representation. In this representation, the states of the system are described as a function of the information measures of the system. To validate this new form of representation, some experiments were carried out with videos aiming at evaluating its quality when submitted to different dynamic aspects. In the third phase, we investigated the use of measures based on information theory within the area of dynamic clustering. The objective in this phase was to compare the performance of the use of measures of information theory with traditional measurements in the operations of merge and split between clusters. The results obtained in all the phases were quite satisfactory meeting the objectives proposed in the work.

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  • GUSTAVO FONTOURA DE SOUZA
  • Uma Metodologia Estatística para Análise do Instrumento de Avaliação do Programa Nacional de Melhoria do Acesso e da Qualidade da Atenção Básica (PMAQ-AB).

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • ANDRÉ LUIS BONIFÁCIO DE CARVALHO
  • ANGELO GIUSEPPE RONCALLI DA COSTA OLIVEIRA
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • MARIA CRISTINA SOARES GUIMARAES
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 17/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • O Ministério da Saúde tem apresentado diversas ações que demonstram sua preocupação com a saúde e em particular com a atenção básica (AB). Essa preocupação se dá no sentido da indução, monitoramento e avaliação de processos e resultados mensuráveis, visando garantir o acesso e qualidade da atenção em saúde a toda a população. Nesse sentido, o Ministério da Saúde (MS) propõe várias iniciativas centradas na qualificação da Atenção Básica e, entre elas, destaca-se o Programa Nacional de Melhoria do Acesso e da Qualidade da Atenção Básica (PMAQ-AB). A Avaliação desse programa produziu um conjunto de dados que pode fornecer informações importantes sobre a saúde no Brasil, desde que devidamente tratados e analisados. Este trabalho propõe-se a, se utilizando de metodologias estatísticas, analisar o instrumento de avaliação indicando fragilidades e propondo melhorias ao mesmo.


  • Mostrar Abstract
  • The National Program for the Improvement of Access and Quality of Basic Care (PMAQ-AB) is a program of the Ministry of Health aimed at improving access and quality in Primary Health Care. The third phase of the Program consists of external evaluation, in which a set of actions will be carried out that will verify the conditions of access and quality of the Basic Attention of the teams participating in the program. This phase presents an extensive questionnaire that deals with several dimensions of Primary Care. This work proposes that, using statistical methodologies, to analyze the evaluation instrument indicating weaknesses and proposing improvements to it. First approach concerns excess of missing data that is handled through an indicator constructed to provide a cut-off point of missing data maximizing the amount of data to be maintained. Second approach seeks validate the set of items (questions) that present a single construct, using Item Response Theory (TRI) was used to identify the items that present low discrimination in order to, if necessary, be reformulated or removed from the questionnaire.

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  • FILIPE EMANUEL VIEIRA TAVEIROS
  • Uma Nova Estrutura de Controle para Melhorar a Integração do Sistema de Conversão de Energia Eólica Baseado no DFIG à Rede Elétrica

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • LUCIANO SALES BARROS
  • FRANCISCO KLEBER DE ARAÚJO LIMA
  • JOHAN DRIESEN
  • Data: 24/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • O sistema de conversão de energia eólica baseado no Gerador de Indução Duplamente Alimentado (DFIG) atualmente predomina no mercado de energia eólica devido às suas vantagens em relação a outras topologias. Neste sistema, o estator do gerador é conectado diretamente à rede, enquanto o rotor é conectado à rede por meio de um esquema de conversores back-to-back. O controle apropriado dos conversores permite que as turbinas eólicas baseadas no DFIG operem no modo de velocidade variável, cujos benefícios incluem máxima extração da potência disponível no vento, injeção de potência reativa e redução do estresse mecânico. Entretanto, o crescente número de sistemas de conversão de energia eólica levou os operadores da rede elétrica a estabelecer regulamentos específicos para conexão destes sistemas à rede. Nestes regulamentos, a suportabilidade a faltas e afundamentos de tensão é um dos mais importantes e pertinentes aspectos, além de também suprir potência reativa para a rede de maneira a dar suporte à rede para restabelecer o nível de tensão durante uma falta. Portanto, é mandatório que estes sistemas mantenham um alto nível de controlabilidade durante tais distúrbios. Esta tese investiga o impacto das estratégias de controle e acionamento no desempenho do sistema de conversão de energia eólica baseado no DFIG, sob as perspectivas da máxima extração de potência e da suportabilidade a faltas, de acordo com os regulamentos das redes do Brasil, Canadá, Estados Unidos e Alemanha. É proposta uma nova estrutura de controle por realimentação de estados de ordem aumentada com característica preditiva e estimação em tempo real dos parâmetros para ser aplicada ao controle do gerador, que considera de maneira integrada a dinâmica das correntes da máquina em conjunto com a formulação geral da perturbação eletromagnética presente durante afundamentos simétricos e assimétricos, bem como os erros de rastreamento. A estrutura proposta foi desenhada para efetivamente suprimir a dinâmica de oscilação do surto de força eletromotriz que ocorre no caso de uma perturbação na tensão da rede para, desta forma, mitigar oscilações e surtos no torque eletromagnético e nas correntes da máquina, isentando a necessidade de usar estratégias de modificação de referência de corrente ou a ativação da proteção física, o que permite ao DFIG fornecer energia reativa durante distúrbios simétricos e assimétricos na rede com oscilações de torque limitadas. Resultados obtidos por meio de simulações digitais em tempo real e ensaios experimentais em condições ideais e não ideais demonstram a superioridade da estrutura proposta em relação a técnicas convencionais e anteriores.


  • Mostrar Abstract
  • The doubly fed induction generator (DFIG)-based wind energy conversion system (WECS) currently leads the wind energy market due to its advantages in comparison to other topologies. In this system, the generator stator is directly connected to the grid, while the rotor is connected to the grid by means of a back-to-back power converter scheme. The appropriate control of the converters allows the wind turbines based on the DFIG to operate in variable speed mode, whose benefits include maximum extraction of the power available in the wind, reactive power injection and mechanical stress reduction. Meanwhile, the increasing number of wind energy conversion systems has led the grid operators to develop specific regulations regarding the connection of these systems to the grid. Under these regulations, the fault ride-through and low voltage tolerance are amongst the most important and relevant aspects, as well as to provide reactive power to the grid in order to restore the voltage level during a fault. Therefore, such systems must maintain a high level of controllability during grid disturbances. This thesis investigates the impact of control and drive strategies on the performance of the DFIG-based wind energy conversion system, under the perspectives of maximum power extraction and fault ride-through, according to the grid regulations of Brazil, Canada, the United States and Germany. It is proposed a new heightened state-feedback control structure with predictive behavior and real time estimation of the parameters to be applied to the generator control, which considers in an integrated manner the dynamics of the machine currents in conjunction with the general modelling of the electromagnetic disturbance present during symmetric and asymmetric voltage sags, as well as the tracking errors. The proposed structure was designed to effectively suppress the oscillation dynamics present in the back electromotive force that occurs in the case of a grid voltage disturbance in order to mitigate oscillations and surges in the electromagnetic torque and the machine currents, exempting the need to use current reference modification strategies or the activation of physical protection, thus allowing the DFIG to provide reactive power during symmetrical and asymmetrical disturbances in the grid featuring limited torque oscillations. Results obtained by means of real-time digital simulations and experimental tests under ideal and non-ideal conditions demonstrate the superiority of the proposed structure in comparison to conventional and previous techniques.

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  • WELLINGTON BARBOSA DO NASCIMENTO JÚNIOR
  • Interação Humano-Robô e Experiência do Usuário na Programação e Execução de Tarefas  utilizando uma Linguagem de Programação por meio de Gestos

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • FRANCISCO DE ASSIS PEREIRA VASCONCELOS DE ARRUDA
  • ORIVALDO VIEIRA DE SANTANA JUNIOR
  • PAULO HENRIQUE LOPES SILVA
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • Data: 28/08/2018

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  • A interação com robôs móveis de forma mais amigável utilizando linguagens naturais tem se apresentado como um desafio e é objeto de vários estudos. Este trabalho faz um levantamento das tarefas de um robô móvel com rodas - Robô-Carrinho, e realiza um procedimento para desenvolvimento de um alfabeto de gestos com um foco particular na elaboração de uma linguagem de programação por meio de gestos para o robô. O objetivo é o de suprir algumas lacunas existentes nos trabalhos relacionados. Por meio da análise comparativa destes trabalhos se constatou a falta de processos para desenvolvimento de gestos e ausência de metodologia para validação da linguagem descrita. Outro ponto observado é que o uso da linguagem natural para a comunicação entre o humano e o robô tem o propósito de condução dos mesmos em trajetórias estabelecidas ou para realizar tarefas pré-definidas. Dessa forma est pesquisa apresenta uma linguagem de programação por meio de gestos, que permite a usuários sem experiência ou quase nenhuma experiência em programação ou robótica possam programar um robô com rodas de forma simplificada e satisfatória. Para alcançar o objetivo uma metodologia para o desenvolvimento do alfabeto de gestos é descrita e em seguida executada com a participação de voluntários. Para validar a eficiência da linguagem de programação dois experimentos foram realizados com usuários reais. Foram usadas as técnicas de Ensaio de interação e Experiência do Usuário. Os resultados são satisfatórios e mostram que a linguagem de programação desenvolvida atende aos requisitos de aprendizado, facilidade de uso, eficiência, memorização, baixa taxa de erro e satisfação do usuário e pode ser utilizada como alternativa ao ensino e aprendizagem de programação e robótica.


  • Mostrar Abstract
  • A more friendly robot interaction using natural languages has been a challenge and subject of several studies. This work makes a survey of the tasks of a mobile robot - Robot-Cart, and performs a procedure to develop an vocabulary of gestures with a particular focus on the elaboration of a programming language through gestures for the robot. The objective is to fill some gaps in the related works. By means of the comparative analysis of these works we verified the lack of processes for the development of gestures and the absence of methodology for validation of the described language. Another point observed is that the use of the natural language for the communication between the human and the robot has the purpose of conducting them in established trajectories or to perform predefined tasks. In this way this research presents a programming language through gestures, which allows users with no experience or almost no experience in programming or robotics to program a robot-car in a simplified and satisfactory way. To achieve the goal a methodology for the development of the gesture vocabulary is described and then performed with the participation of volunteers. To validate the efficiency of the programming language two experiments were performed with real users. Interaction Test and User Experience techniques were used. The results are satisfactory and show that the programming language developed meets the requirements of learning, ease of use, efficiency, memorization, low error rate and user satisfaction and can be used as an alternative to teaching and learning programming and robotics.

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  • DIEGO ANTONIO DE MOURA FONSECA
  • Implementação de sistema de transmissão de dados através da linha de potência dos poços com o método de elevação bombeio centrífugo submerso.

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • Data: 31/08/2018

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  • O Power Line Communication (PLC) é uma tecnologia de transferência de dados bastante difundida no meio industrial. Na área do petróleo essa tecnologia é aplicada no método de elevação artificial por Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) em que informações de pressão de admissão e sução da bomba e temperatura da carcaça do motor, temperatura do fluido são enviadas à superfície através do mesmo cabo trifásico de alimentação. No entanto, essa aplicação ocorre de maneira heurística e sem um estudo detalhado do canal de comunicação, que pode variar de 700 metros a 2000 m em poços terrestres, o que impõe determinadas limitação à potencialidade da tecnologia. Uma das principais consequências é a reduzida taxa de comunicação de dados, que atualmente se encontra na faixa de 2 Hz.

    Diante deste cenário é proposta uma análise mais aprofundada do meio físico, levantando suas características, influência de ruídos síncronos e assíncronos, da temperatura, além de considerar o seu comportamento ao passar dos tempos. Com posse desse estudo será possível modelar e, portanto, elaborar formas de viabilizar o aumento da taxa de transmissão através de um protocolo adequado, considerando codificação, modulação e natureza do sinal transmitido. O ajuste automático do modo e velocidade de comunicação em virtude da constante degradação do canal pode ser implementado de maneira a maximizar o seu tempo de uso.


  • Mostrar Abstract
  • Power Line Communication (PLC) is a widely used data transfer technology in the industrial world. In the petroleum area this technology is applied in the artificial elevation method by Submersible Centrifugal Pump (BCS) in which information of intake pressure and pump suction and temperature of the engine casing, temperature of the fluid are sent to the surface through the same three-phase cable feed. However, this application occurs in a heuristic way and without a detailed study of the communication channel, which can vary from 700 meters to 2000 m in terrestrial wells, which imposes certain limitations on the potential of the technology. One of the main consequences is the low rate of data communication, which is currently in the range of 2 Hz.

    In view of this scenario it is proposed a more in-depth analysis of the physical environment, raising its characteristics, influence of synchronous and asynchronous noise, temperature, besides considering its behavior over time. With the possession of this study it will be possible to model and, therefore, to develop ways to make possible the increase of the transmission rate through an adequate protocol, considering coding, modulation and nature of the transmitted signal. The automatic adjustment of the mode and speed of communication due to the constant degradation of the channel can be implemented in a way to maximize its time of use.

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  • BRUNO AUGUSTO FERREIRA VITORINO
  • Conversor Sigma-Delta Térmico com ajuste automático da faixa de operação para medição de radiação incidente

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • VALENTIN OBAC RODA
  • JOSE CAMARGO DA COSTA
  • RAIMUNDO CARLOS SILVÉRIO FREIRE
  • Data: 06/09/2018

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  • A medição de radiação térmica incidente, entre elas as radiações infravermelho e solar, tem diversas aplicações e demanda crescente. Na medição de radiação infravermelho (IR) os microbolômetros resistivos são os sensores mais utilizados, sendo aplicados em sistemas complexos de detecção e imagens térmicas. Algumas pesquisas buscam aumentar a sensiblidade dos sistemas de detecção IR, assim como integrar novas funções, como a conversão analógico-digital, junto aos sensores. A medição de radiação solar tem como principais aplicações a meteorologia, as plantas de energia fotovoltaica e estudos para agricultura, sendo o principal instrumento utilizado o piranômetro. Os sensores termoresistivos vêm sendo utilizados para medição de temperatura, velocidade e direção de fluidos e radiação. Em diversas arquiteturas esse tipo de sensor opera em malha-fechada, com o objetivo de aumentar a sensibilidade, diminuir o tempo de resposta ou linearizar a resposta dos sistemas. Entre os circuitos mais utilizados estão a ponte de Wheatstone realimentada, os sistemas de controle, a realimentação com acoplamento capacitivo e os moduladores Sigma-Delta térmicos. O modulador Sigma-Delta Térmico (Σ∆T) é um método de medição em malha-fechada onde o elemento sensor executa parte das funções da modulação Σ∆ no domínio térmico. Neste trabalho de tese é proposta uma nova arquitetura para medição de radiação incidente usando sensores termoresistivos, na qual a faixa de operação do modulador é automaticamente ajustada para ser igual a faixa de radiação térmica. A arquitetura proposta é comparada a uma anterior, que usa o mesmo circuito porém com a faixa de operação fixa, abrangendo toda a faixa de temperatura ambiente. O circuito proposto é validado experimentalmente com um piranômetro comercial como referência. A principal vantagem do Σ∆T com auto-ajuste de faixa de operação é ter sensibilidade e relação sinal-ruído independentes da faixa de temperatura ambiente. Os resultados experimentais para faixa de temperatura ambiente de 45 ◦C apresentaram ganho de SNR de 13 dB sobre a arquitetura considerada estado da arte.


  • Mostrar Abstract
  • The incident thermal radiation measurement, including infrared and solar radiation, has several applications and increasing demand. In the infrared (IR) radiation measurement, resistive microbolometers are the most used sensors, being applied in complex thermal imaging and detection systems. Some researches aims to increase the sensitivity of IR detection systems, as well as to integrate new functions such as analog-to-digital conversion, together with sensors. The measurement of solar radiation has as main applications the meteorology, photovoltaic plants and studies for agriculture, being the pyranometer the most used instrument. Thermoresistive sensors have been used to measure temperature, fluid speed and direction and radiation. In several architectures the sensor operates in closed loop, increasing the sensitivity, decreasing the response time and linearizing the systems response. The most used closed-loop architectures are the Wheatstone feedback bridge, control systems, capacitive coupling feedback and Thermal Sigma-Delta Modulator (TΣ∆M). TΣ∆M is a closed-loop measurement approach where the sensing element performs part of the Σ∆ modulation in the thermal domain. A new architecture is proposed in this work for measuring thermal incident radiation using thermoresistive sensors, were the modulator input range is automatically adjusted to fit the complete thermal radiation. The proposed architecture is compared with a similar one, which uses the same transducer interface circuit but without range adjustment, and is validated experimentally with a reference pyranometer. The proposed architecture has the main advantage of presenting a signal-to-noise ratio, and sensitivity, that is independent of the ambient temperature range definition. Experimental results for ambient temperature range of 45 ◦C shows a gain of 13 dB over the similar one.


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  • ANDRÉ SOFFIATTI
  • Análise da Determinação da Permissividade Elétrica de Materiais Sólidos e Líquidos Usando Parâmetros de Transmissão na Faixa de Microondas. 

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • JOEMIA LEILANE GOMES DE MEDEIROS MARTINS
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • Data: 28/09/2018

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  • Este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de um sensor eletromagnético usando substrato metamaterial a fim de caracterizar materiais através da determinação da permissividade dielétrica. Com simulações e medições, consegue-se analisar a qualidade de produtos e/ou substâncias sólidos, líquidos e gasosos por meio da análise da permissividade relativa, e, assim, obter um padrão para controlar a variação das características intrínsecas e  extrínsecas destas substâncias. A técnica proposta é candidata às aplicações em controle de materiais em indústrias.

     



  • Mostrar Abstract
  • This work has as main objective the development of an electromagnetic sensor using metamaterial substrate in order to characterize materials through the determination of the dielectric permissiveness in terms od electromagnetic transmission of radio waves. Through simulations and measurements, it is possible to analyze the quality of solid, liquid and gaseous substances by means of relative permittivity analysis, and thus to obtain a standard to control using the variation of the intrinsic and extrinsic characteristics of these substances. The proposed technique is a candidate for applications in material control in industries.

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  • AMANDA DANIELLE OLIVEIRA DA SILVA DANTAS
  • Projeto de Controladores com Complexidade Reduzida para Sistemas Lineares Sujeitos a Restrições Usando Análise de Agrupamentos de Dados

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • EUGENIO DE BONA CASTELAN NETO
  • JOSÉ MÁRIO ARAÚJO
  • Data: 01/10/2018

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  • O projeto de controladores para sistemas lineares de tempo discreto sujeitos a restrições pode ser realizado baseado no conceito de conjuntos invariantes, juntamente com a solução de problemas de programação linear multiparamétricos. Esta solução é representada por um conjunto de regiões poliédricas associadas a uma lei de controle do tipo Afim por Partes (PWA, do inglês PieceWise Affine). No entanto, em sistemas de ordem elevada a técnica de programação linear multiparametrica pode resultar em controladores de alta complexidade, que requerem um hardware com grande capacidade de armazenamento na memória e alto poder de processamento para sua implementação em tempo real, devido a um número elevado de regiões poliédricas definindo a lei PWA. Neste trabalho são propostos métodos numéricos que permitem reduzir a complexidade destes controladores. Para este propósito, são usados o conceito de conjuntos invariantes e o algoritmo de análise de agrupamento de dados K q-flat. Primeiramente, mostra-se como o algoritmo K q-flat pode ser usado para estabelecer um número menor de regiões poliédricas associadas a uma lei de controle de realimentação de estado PWA. Em seguida, tal abordagem é estendida para os projetos de controladores por realimentação de saída estática para sistemas sob restrições e de observadores de estados com limitação no erro. Além disso, problemas de otimização são propostos para calcular uma lei PWA sub-ótima capaz de reduzir ainda mais o número de regiões poliédricas. Os resultados apresentados mostram que as abordagens propostas são capazes de calcular leis PWA com um número muito menor de regiões quando comparadas com a solução multiparamétrica, diminuindo fortemente o custo computacional associado a sua implementação.


  • Mostrar Abstract
  • Controller design for discrete-time linear systems subject to constraints can be carried out based on the concept of invariant sets, together with the solution of multiparametric programming problems. Such a solution is represented by a set of polyhedral regios associated to a Piecewise Affine (PWA) control law. However, for high-order systems, the multiparametric linear programming technique may result in controllers of high complexity, which require a hardware with great storage capacity in the memory and high processing power due to the a high number of polyhedral regions defining the PWA law. In this work we propose a number of numerical methods which aim to reduce the complexity of such controllers. To this end, the concept of invariant sets and the K q-flat data cluster analysis algorithm are applied. First, we show that the K q-flat algorithm can be used to establish a smaller number of polyhedral regions associated to a PWA state feedback control law. Then, this approach is extended to the design of static output feedback controllers for constrained systems and of state observers with error limitation. In addition, optimization problems are proposed to compute a suboptimal PWA law capable of further reducing the number of polyhedral regions. The results we present show that the proposed approaches are able to compute PWA laws with a smaller number of polyhedral regions when compared with the multiparametric solution, strongly reducing the computational cost associated to their implementation.

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  • GUSTAVO BEZERRA PAZ LEITAO
  • Classificação On-line de Situações Anormais em Operação de Processos Industriais Baseada em Processamento de Alarmes e Variáveis de Processos

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • MÁRIO CESAR MELLO MASSA DE CAMPOS
  • RODRIGO SIQUEIRA MARTINS
  • Data: 09/11/2018

  • Mostrar Resumo
  • Os processos industriais de grande porte estão sujeito a falhas em seus milhares de componentes, podendo levar a paradas não programadas, perda de qualidade do produto, danos aos equipamento ou até mesmo acidentes. Nesse sentido, o sistema de alarmes é parte necessária no auxílio na identificação de anormalidades na operação de processos industriais. No entanto, em momentos de falhas ou distúrbios, é comum os operadores ficares sujeitos a centenas de alarmes, causando sobrecarga além da sua capacidade de processamento adequada da informação recebida. Esse fenômeno é conhecido como avalanche de alarmes e tratá-lo adequadamente é um grande desafio para os sistemas de alarmes modernos. Assim, diante da relevância deste problema, nesta tese é proposta uma metodologia de processamento de alarmes on-line voltada ao auxilio ao operador na identificação e classificação de situações anormais do processo, em especial em momentos de sobrecarga de alarmes. Para validação da proposta foi realizado um estudo de caso em um simulador de processo largamente utilizado e aceito pela comunidade científica chamado de Tennessee Eastman Process.


  • Mostrar Abstract
  • Industrial processes are subject to failures in their thousands of components at any time and can lead to shutdowns, loss of product quality, equipment damage or even accidents. In this sense, the alarm system is necessary to aid in the identification of process abnormalities. However, during a process failure it is common for the operator to be subjected to hundreds of alarms causing overload beyond the human processing capacity. This phenomenon is known as alarm flood and to treat them properly is a challenge for the modern alarms systems. Thus, the present work aims at the development of an on-line alarm processing methodology capable of assisting the operator in the identification and classification of abnormal situations of the process, especially in moments of alarm overload. To validate the proposal, a case study was carried out on a process simulator widely used and accepted by the scientific community called Tennessee Eastman Process.

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  • ANTONIO WALLACE ANTUNES SOARES
  • Análise e Projeto de um Conversor A/D Sigma Delta Incremental Multicanal de 4a ordem

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO PETRAGLIA
  • CLEONILSON PROTASIO DE SOUZA
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 23/11/2018

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  • As Matrizes Multieletrodo (MEA) fabricadas sobre circuitos integrados de tecnologia CMOS padrão têm propiciado o estudo de diversos tipos de culturas de células, permitindo o estímulo e registro das atividades elétricas das células \textit{in vitro}. Com o avançado da tecnologia CMOS, o processamento dos sinais biomédicos que, em sua maioria, é complexo, torna a realização do mesmo no domínio digital cada vez mais adequado. Portanto, blocos básicos como os Conversores Analógico Digital (ADC) são essenciais para realizar a interface em sistemas de sinais mistos. Desta forma, este trabalho propõe o projeto de um ADC a ser empregado no sistema de aquisição de sinais biomédicos multicanais, seguindo a metodologia de projeto top-down para concepção de Circuitos Integrados (CI). A arquitetura do ADC consiste de um conversor Sigma Delta Incremental (ΣΔI), o qual alia a característica de alta precisão dos moduladores $\Sigma\Delta$ tradicionais, com a vantagem da conversão amostra por amostra dos conversores de Nyquist, se tornando adequado para aplicações multicanais com sinais multiplexados no tempo. O modulador e o filtro digital que compõem o ADC ΣΔI consistem das topologias single-loop Cascaded-Integrator FeedForward (CIFF) e Cascade-of-Integrator (CoI), respectivamente, ambas de quarta ordem. O modulador foi implementado em Tempo Discreto (DT), utilizando a técnica a Capacitores Chaveados (SC). Os circuitos foram projetados utilizando a tecnologia CMOS padrão de 0.18 μm da TSMC e os resultados apresentados foram obtidos a partir de simulações pós-leiaute.


  • Mostrar Abstract
  • The Multielectrode Arrays (MEA) manufactured on CMOS standard technology integrated circuits have allowed the study of several types of cell cultures, allowing the stimulation and recording of electrical activities of the cells in vitro. As the CMOS technology advances, the biomedical signal processing is suitably done in digital domain. Therefore, basic blocks such as Analog to Digital Converters (ADC) are essential to realize the interface in the mixed signal systems. In this way, this work proposes the design of an ADC to be applied in the multichannel biomedical signal acquisition systems, following the top-down approach for the Integrated Circuit design (IC). The architecture of the ADC consists of an Incremental Sigma Delta  Converter (IΣΔ), which combines the high-precision characteristic of the traditional $\Sigma\Delta$ modulators with the advantage of the sample-by-sample conversion of the Nyquist converters, making it suitable for multichannel time-multiplexed applications. The modulator and digital filter which compose the IΣΔ ADC consist of the  single-loop Cascaded-Integrator FeedForward (CIFF) and Cascade-of-Integrator (CoI) topologies respectively, both fourth-order. The modulator was implemented in Discrete Time (DT), using the Switched Capacitor technique (SC). The circuits were designed using TSMC 0.18 um CMOS technology and the results were obtained from post-layout simulations.

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  • XIANKLEBER CAVALCANTE BENJAMIM
  • Utilização de Técnica Preditiva em uma malha de controle em Sensores sem Fio

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • ELMER ROLANDO LLANOS VILLARREAL
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • RODRIGO SOARES SEMENTE
  • Data: 14/12/2018

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  • Neste trabalho, propõe-se uma estratégia de controle de uma planta utilizando uma realimentação de sensor sem fio. Para solucionar o problema inerentes dos sensores sem fio de perdida de dados e desvanecimento de sinal é utilizado Controle Preditivo com Base no Modelo (MPC). Esta técnica, com base ao modelo da planta, pode estimar os estados da mesma durante a perda do pacote aumentando a robustez do sistema e minimizando o impacto na malha de controle. Foi desenvolvido uma malha de controle de nível sem sensores para uma planta de segunda ordem, emulando um sistema de tanques acoplados. Foram realizados simulações e testes experimentais, para verificar o desempenho do sistema de controle sem fio para diferentes taxas de perda de pacotes. Na implementação foram utilizados os seguintes componentes: Transceiver 2.4GHz (nFR2401) e microcontroladores ATMega 328p para o fechamento da malha de controle, e para implementar a estratégia preditiva foi utilizado num computador no ambiente MATLAB. Os resultados simulados e experimentais são apresentados mostrando uma boa resposta de controle para perda de pacotes de até 30%.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we propose a strategy of control of a plant using a wireless sensor feedback. To solve the inherent problem of the wireless sensors of data loss and signal fading, Model Based Predictive Control (MPC) is used. This technique, based on the model of the plant, can estimate the states of the same during the loss of the package increasing the robustness of the system and minimizing the impact on the control mesh. A sensorless level control mesh was developed for a second order plant, emulating a coupled tank system. Simulations and experimental tests were performed to verify the performance of the wireless control system for different packet loss rates. In the implementation, the following components were used: 2.4GHz Transceiver (nFR2401) and ATMega 328p microcontrollers to close the control mesh, and to implement the predictive strategy was used in a computer in the MATLAB environment. The simulated and experimental results are presented showing a good control response for packet loss of up to 30%.

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  • LUÍS FELIPHE SILVA COSTA
  • N-Learning: uma abordagem para ensino e aprendizagem autônomos em sistemas multirrobôs.

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • ROSIERY DA SILVA MAIA
  • TIAGO PEREIRA DO NASCIMENTO
  • Data: 17/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • Propomos uma arquitetura para proporcionar que o ensino e aprendizado em sistemas multi robôs ocorra de forma autônomoma. Diferente das abordagens existentes, a arquitetura permite que os comportamentos ou conhecimentos sejam transferidos em tempo de execução. Esta abordagem mistura conceitos de robótica baseada em comportamentos e conceitos de aprendizagem por interações sociais, onde um robô interage com o outro para viabilizar o ensino e aprendizado. Os comportamentos serão representados por uma estrutura de dados do tipo grafo, onde os comportamentos mais complexos podem ser decompostos em comportamentos mais simples executados simultâneamente. Essa estrutura modular permite o reuso de códigos e incentiva o uso de comportamentos simples. Uma vantagem da abordagem proposta é que é possível mudar o domínio de um robô sem a necessidade de reprogramação. Isto é, um robô que possua os comportamentos de atuar em um ambiente poderá muda-lo e aprender os novos comportamentos com os robôs. Esta vantagem é notável, sobretudo, quando há um vasto número de robôs para mudarem de ambiente. Uma implementação será concebida e utilizará a linguagem Python juntamente com o Sistema Operacional de Robôs para prover as bibliotecas necessárias e a comunicação entre os robôs. Serão realizados experimentos em simuladores e em robôs reais para validar a abordagem proposta.


  • Mostrar Abstract
  • We propose the N-Learning, an architecture that provides teaching and learning skills in autonomous Multi-Robot Systems. Our approach allows the robots to learn new behaviors in time execution. The N-Learning is Behavior-Based Robotics and based on Learning by Social Interactions. The behaviors in a robot are represented by a graph. Complex behaviors can be decompose into simpler behaviors that run simultaneously in the robot. An advantage of N-Learning is that is possible to change the robot domain without reprogram the robots. A robot that have behaviors for a specific domain can change it and learn with the other robots. This advantage is useful when exists a large number of robots. We developed an implementation of N-Learning based on Python language and Robotics Operating System. Experiments were performed in Stage simulator and with real robots in order to validate our approach.

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  • JAILTON CARLOS DE PAIVA
  • SMART: Sistema de Monitoramento e Avaliação do Programa Nacional Telessaúde Brasil Redes

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • ADEMAR ARTHUR CHIORO DOS REIS
  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • THAISA GOIS FARIAS DE MOURA SANTOS LIMA
  • Data: 20/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • O Programa Telessaúde foi instituído pelo Ministério da Saúde (MS) em 2007 com nove Núcleos técnico-científicos administrados por instituições públicas de ensino superior e, desde a sua criação, não foram definidos padrões, processos, aplicações ou indicadores de qualidade. A ausência destas definições, aliada à descentralização dos Núcleos, fez com que cada um desenvolvesse seus próprios Sistemas de Informação (SI), com diferentes tipos de linguagem e arquiteturas, sem qualquer regulamentação e integração das informações com o MS, dificultando portanto, a avaliação do Programa frente aos serviços ofertados. Nesse contexto, este trabalho descreve a solução proposta para integrar os dados produzidos pelos diversos sistemas heterogêneos desenvolvidos e mantidos pelos núcleos de telessaúde no Brasil em um armazenamento de dados central de forma que o MS possa acompanhar, monitorar e avaliar os resultados das ações da Telessaúde. Essa solução consiste na especificação de um Modelo Nacional de Interoperabilidade e na especificação, implementação e validação de um arquitetura, intitulada SMART, a qual é baseada nos paradigmas de Business Intelligence (BI) e Arquitetura Orientada a Serviço (SOA). A arquitetura SMART consiste em quatro componentes principais: ferramenta web para manipulação da informação com interface interativa para exploração de dados; um componente para recepção dos dados produzidos pelos SI dos núcleos; um componente responsável por salvar os dados recebidos em dados de suporte à decisão e; um componente que coleta dados de fontes externas para compor o data warehousePara validação da arquitetura, foram realizados dois experimentos, o primeiro realiza testes de desempenho sob carga de trabalho alta e extrema e o segundo avalia se as estratégias de otimizações propostas contribuem para o desempenho e eficiência da arquitetura. Os resultados dos experimentos foram resumidos de forma a atestar a eficácia do SMART. A análise dos resultados obtidos sobre dados reais demonstraram que o desempenho do SMART se manteve estável sobre as cargas de trabalho consideradas e a alta qualidade foi comprovada, visto que não foram registrados erros durante os experimentos.


  • Mostrar Abstract
  •  The Telehealth Program was established by the Ministry of Health (MH) in 2007 with nine technical and scientific centers administered by public higher education institutions and, since its inception, no standards, processes, applications or quality indicators have been defined. The lack of these definitions, allied to the decentralization of the centers, made each one of them to develop their own Information Systems (IS), with different types of language and architectures, without any regulation and integration of information with the MH, hindering thus the evaluation of the program against the offered services . In this context, this paper describes a solution proposed to integrate the data produced by the various heterogeneous systems developed and maintained by the telehealth centers in Brazil in a central data store so that the MH can monitor and evaluate the results of the actions of Telehealth. This solution consists of specifying a National Interoperability Model and the specification, implementation and validation of an architecture, entitled SMART, based on Business Intelligence (BI) and Service Oriented Architecture (SOA) paradigms. SMART architecture consists of four main components: web tool for information manipulation with a interactive interface for data exploration; a component for receiving the data produced by the IS of the centers; a component responsible for saving the received data in decision support data and; a component that collects data from external sources to compose the data warehouse (DW). For the architecture validation, two experiments were performed. The first one executes performance tests under high and extreme workload and the second experiment evaluates if the proposed optimization strategies contribute to the performance and efficiency of the architecture. The results of the experiments were summarized to attest to the effectiveness of SMART.  The analysis of the results obtained on real data showed that the performance of SMART remained stable over the considered workloads and the high quality was proven since no errors were recorded during the experiments. 

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  • FRANCISCO JADILSON DOS SANTOS SILVA
  • Estimação da Taxa de Consumo de Oxigênio com Filtro de Kalman e Acionamento PWM da Aeração em Sistemas de Lodo Ativado

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • SAMAHERNI MORAIS DIAS
  • ADRIANUS CORNELIUS VAN HAANDEL
  • CÍCERO DA ROCHA SOUTO
  • Data: 21/12/2018

  • Mostrar Resumo
  • A disponibilidade de informação em tempo real sobre a atividade biológica é um
    aspecto importante nas estações de tratamento de águas residuais baseadas em processos
    de lodo ativado, e isto é representado pela taxa de consumo de oxigênio (TCO). Nesses
    processos, a TCO tem sido utilizada como um rápido indicador de mudanças na carga
    orgânica do esgoto afluente ou da presença de elementos tóxicos que possam afetar
    adversamente o processo. Além disso, ela pode ser utilizada para monitorar a qualidade
    e eficiência do processo e para o controle do sistema. A TCO é normalmente medida
    por meio de respirômetros, equipamentos baseados em alguma técnica para medir a taxa
    na qual o lodo ativado consome o oxigênio dissolvido (OD) disponível no líquido. O
    objetivo deste trabalho é propor um método para a estimação da TCO usando o filtro de
    Kalman e controle PWM da concentração de oxigênio dissolvido em um reator de lodo
    ativado. O método proposto apresenta um tempo de resposta mais curto e um incerteza
    de medição menor quando comparados ao procedimento de medição padrão e a um
    método similar, respectivamente. Simulações numéricas e experimentos conduzidos em
    um reator de lodo ativado em escala de laboratório são utilizados para avaliar o método
    proposto e os resultados obtidos comprovam a sua validade.


  • Mostrar Abstract
  • The availability of real-time information about the biological activity is a valuable
    matter in wastewater treatment employing activated sludge processes, and this is
    represented by the oxygen uptake rate (OUR). In these processes, the OUR has been
    used as a fast indicator of changes in waste influent organic load or inflow of toxic
    organic compounds that could adversely affect the process. Furthermore, it can be used
    for monitoring of the quality and efficiency of the process and for system control. The
    OUR is usually measured by using respirometers, devices based on some technique to
    measure the rate at which the activated sludge consumes the dissolved oxygen (DO)
    available in the liquid. The objective of this work is to proposed a method for OUR
    estimation by using the Kalman filter and PWM control of the dissolved oxygen
    concentration in an activated sludge reactor. The proposed method presents a shorter
    response time and a lower measurement uncertainty when compared to the standard
    online procedure and a similar method, respectively. Numerical simulations and
    experiments conducted in a laboratory scale activated sludge reactor are used to
    evaluate the proposed method and the results confirm its validity.

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  • EDUARDO AMORIM MARTINS DE SOUZA
  • Antenas compactas e miniaturizadas para sistemas de comunicações sem fio e nanosatélites do padrão cubesat

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALFREDO GOMES NETO
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • Data: 28/12/2018

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  • A Era da Informação trouxe para o mundo moderno uma demanda cada vez mais crescente por sistemas de comunicações móveis sem fio mais confiáveis e com maiores capacidades de transmissão de informação.  Aliado a isto, tem-se observado que a sociedade tem apresentado uma necessidade cada vez maior por dispositivos, aparelhos ou equipamentos de transmissão e recepção de radiofrequências, de dimensões seguidamente mais reduzidas.  Além disto, novas tecnologias de sistemas de satélites têm sido desenvolvidas, tais como nanosatélites, com dimensões extremamente reduzidas, levando a uma necessidade constante de otimização destes e também redução dos custos envolvidos na fabricação dos artefatos. As antenas planares de microfita tem sido largamente utilizadas em sistemas de comunicações móveis sem fio nas faixas de micro-ondas e ondas milimétricas desde meados dos anos 70.  Com o objetivo de dar suporte a miniaturização de dispositivos transmissores e receptores, é necessário o desenvolvimento e o projeto de antenas de dimensões cada vez mais reduzidas, as quais várias técnicas têm sido utilizadas para sua miniaturização.  Esta proposta de tema para a tese de doutorado terá como base o desenvolvimento e aplicação de uma nova técnica para construção de antenas planares de microfita, com o objetivo de redução nas dimensões, volume e peso da estrutura radiante, e consequentemente sua miniaturização, atendendo à demanda e os anseios atuais da sociedade. Especificamente, a nova técnica proposta será utilizada no projeto e síntese de antenas planares de microfita que poderão ser utilizadas no programa espacial brasileiro, no desenvolvimento do projeto dos nanosatélites realizado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE/MCTI.

     


  • Mostrar Abstract
  • The Information Age has brought to the modern world an ever-increasing demand for more reliable wireless communication systems with greater information transmission capabilities. Allied to this, it has been observed that the society has presented an increasing necessity for radiofrequency transmission and reception devices, apparatuses, or equipment with smaller sizes. In addition, new satellite systems technologies have been developed, such as nanosatellites, with extremely small dimensions, leading to a constant need for size optimization and manufacturing costs reduction. Planar microstrip antennas have been widely used in wireless mobile communications systems in the microwave and millimeter wave ranges since the mid-1970s. To support the miniaturization of transmitter and receiver devices, it is necessary to develop antennas of increasingly smaller dimensions which can be realized through various techniques. This doctoral thesis presents the use of a new technique for the design of compact microstrip planar antennas, meeting the society's current demands and wishes. Specifically, the proposed technique combines the insertion of vias and Koch fractal contours in microstrip antenna patches into the design and synthesis of planar microstrip antennas that can be used in wireless communication systems and, particularly, in the Brazilian space program, in the development of nanosatellite projects carried out by the National Institute of Space Research - INPE / MCTI.

2017
Dissertações
1
  • MÔNICA MARIA LEAL
  • Proteção de Sobrecorrente Direcional Utilizando a Transformada Wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE VIGOLVINO LOPES
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • JOSE JOSEMAR DE OLIVEIRA JUNIOR
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 23/01/2017

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  • Tradicionalmente, a principal proteção utilizada nos sistemas elétricos de potência à nível de distribuição é a proteção de sobrecorrente, devido sua simplicidade e baixo custo. No entanto, com a recente inserção de geradores distribuídos no sistema, o sentido fluxo de potência pode ser variado de acordo com o local de ocorrência da falta, sendo insuficiente, para algumas aplicações, avaliação apenas das amplitudes das correntes de falta. Então, um módulo direcional pode ser adicionado para fornecer informação do sentido de ocorrência da falta, se à frente ou reversa ao ponto de medição das correntes e tensões. Portanto, propõe-se nesta defesa de mestrado a reconstrução das unidades de sobrecorrente direcional de fase, de sequência positiva, negativa e zero baseadas na transformada wavelet discreta, com a qual é possível recriar as unidades de sobrecorrente direcional clássicas por meio dos coeficientes escalas de tensão e corrente, o que otimiza a proteção pois não conta com alguns inconvenientes provenientes da transformada de Fourier discreta e, em alguns casos, é possível o diagnóstico da falta mais rapidamente. Para avaliação do método proposto, foi utilizando um sistema de 30 barras do IEEE com geração distribuída, assim como, um sistema de 230 kV do IEEE à parâmetros distribuídos.

  • Mostrar Abstract
  • Traditionally, the main protection used in low voltage power systems, as distribution systems, is the overcurrent protection due to its simplicity and low cost. However, in these recent years the number of distributed generation connected to the system has been growing, which changes the complexity of the system and require a directional module to complement the diagnostic about the fault, providing information whether is a forward or reverse fault according to reference point. Therefore, in this master work is proposed a directional overcurrent module based on the stationary discrete wavelet transform. This tool could recreate the classic directional overcurrent protection using just current and voltage scaling coefficients (low frequency), which overcome some drawbacks by using discrete Fourier transform and, in some cases, fault detection is faster. The proposed method has been tested by using the IEEE 30 bus with distributed generator and the IEEE 230 kV systems test with distributed parameters.
2
  • PEDRO THIAGO VALERIO DE SOUZA
  • ANÁLISE DA CODIFICAÇÃO WAVELET EM SISTEMAS DE RÁDIO COM ACESSO DINÂMICO AO ESPECTRO

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • EDMAR CANDEIA GURJÃO
  • Data: 27/01/2017

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  • Nos sistemas de comunicações móveis, os sinais se propagam por múltiplos percursos sobre canais variantes no tempo, ficando sujeitos a distorções provocadas pelo desvanecimento e desvios Doppler. Visando minimizar essas distorções, técnicas de codificação e de diversidade de transmissão podem ser empregas, tais como a Codificação Wavelet. Essa técnica baseia-se na ortogonalidade das linhas da matriz wavelet e possui a capacidade de gerar ganhos de diversidade, aumentando a robustez do sistema ao desvanecimento variante no tempo, sem comprometer a eficiência espectral do sistema.  Neste trabalho, a codificação wavelet é investigada em cenários de rádio cognitivo com acesso dinâmico ao espectro. Esses sistemas de rádio vêm se consolidando como um novo paradigma de comunicações sem fio com o avanço das técnicas de processamento digital de sinais. Sistemas de rádio cognitivo com acesso dinâmico ao espectro devem ser capazes de perceber faixas de frequência desocupadas para transmissões oportunísticas, assim como detectar a presença de usuários primários quando estes ocupam seu espectro licenciado. Portanto, um elemento crucial para a operação de sistemas de rádio cognitivo codificados pela codificação wavelet é a capacidade de se sensoriar os sinais codificados por essa técnica. Como será detalhado, a possibilidade de se sensoriar esses sinais está condicionada a um projeto adequado da constelação de sinais utilizada na modulação dos símbolos codificados. Neste trabalho, o projeto destas constelações é feito via algoritmos genéticos, utilizando-se uma abordagem de otimização multiobjetivo. O sistema desenvolvido é avaliado quanto a sua robustez ao desvanecimento plano variante no tempo através de uma análise de probabilidade de erro de bit (BER) versus Eb/N0, e quanto a possibilidade de sensoriamento espectral de seus sinais via métodos de análise de cicloestacionariedades e de detecção de energia. Os resultados obtidos indicam a viabilidade da técnica de codificação com matrizes wavelet em cenários de rádio com acesso dinâmico ao espectro, sendo observados bons resultados de desempenho de BER e de taxas de detecção do sinal sensoriado.


  • Mostrar Abstract
  • In mobile communications systems, signals propagate over multipaths over time-varying channels, subject to distortion caused by fading and Doppler shifts. In order to minimize such distortions, coding techniques and transmission diversity may be employed, such as Wavelet Encoding. This technique is based on the orthogonality of the wavelet matrix rows and has the capacity to generate diversity gains, increasing the robustness of the system to time-varying fading, without compromising the spectral efficiency of the system. In this work, the wavelet coding is investigated in scenarios of cognitive radio with dynamic spectrum access. These radio systems have been consolidating as a new paradigm of wireless communications with the advance of digital signal processing techniques. Cognitive radio systems with dynamic spectrum access should be able to perceive unoccupied frequency bands for opportunistic transmissions as well as detect the presence of primary users when they occupy their licensed spectrum. Therefore, a crucial element for the operation of cognitive radio systems encoded by wavelet coding is the ability to sense the signals encoded by this technique. As will be detailed, the possibility of sensing such signals is conditioned to a suitable design of the signal constellation used in the modulation of the coded symbols. In this work, the design of these constellations is done via genetic algorithms, using a multiobjective optimization approach. The developed system is evaluated for its robustness to time-varying plane fading through a bit error probability (BER) versus Eb/N0 analysis, and the possibility of spectral sensing of its signals via cyclostationary analysis and energy detection method. The results indicate the feasibility of the wavelet coding technique in radio scenarios with dynamic spectrum access, with good results of BER performance and sensed signal detection rates.

3
  • DANIEL NOBRE PINHEIRO
  • O Problema de Clustering Heterogêneo Fuzzy: Modelos e Heurísticas

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL ALOISE
  • ERALDO LUIS REZENDE FERNANDES
  • EVERTON SANTI
  • Data: 27/01/2017

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  • Este trabalho propõe formulações para o Problema de Clustering Heterogêneo Fuzzy
    e propõe um método heurístico de Busca em Vizinhança Variável para resolvê-lo. O Problema de Clustering Heterogêneo Fuzzy é um problema de agrupamento de dados modelado em dois níveis. O primeiro identifica grupos de indivíduos cujas percepções acerca
    dos objetos envolvidos sejam similares. O segundo nível identifica partições fuzzy de objetos distintas para cada grupo de indivíduos. O segundo nível é baseado no problema das
    p-medianas, cujo objetivo é separar um conjunto de objetos em subconjuntos menores e
    definir um objeto para cada subconjunto como mediana, de modo que a soma das dissimilaridades entre cada objeto e sua mediana seja mínima. O Problema de Clustering Heterogêneo Fuzzy generaliza o problema das p-medianas para ambientes fuzzy, permitindo
    que os níveis de pertinência de cada objeto em relação a cada cluster seja fracionário.
    Essa generalização permite novas interpretações dos resultados, como a identificação de
    relações simultânea de objetos com diferentes clusters.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes formulations for the Fuzzy Heterogeneous Clustering Problem
    and proposes a heuristic method of Variable Neighborhood Search to solve it. The Fuzzy
    Heterogeneous Clustering Problem is a clustering problem that is formulated in two levels. The first identifies groups of individuals whose perceptions about the objects involved are similar. The second level identifies distinct fuzzy partitions of objects for each
    group of individuals. The second level is based on the p-median problem, whose objective is to separate a set of objects into smaller subsets and to define an object as median for
    each subset, such that the sum of dissimilarities between each object and it’s median is minimal. The Fuzzy Heterogeneous Clustering Problem generalizes the p-median problem
    to fuzzy environments, allowing the degrees of membership between each object and each
    cluster to be fractionary. This generalization allows new interpretations about the results,
    such as the identification of simultaneous relationships of objects with different clusters.

4
  • FELIPE FERREIRA DE ARAUJO
  • Desenvolvimento de antenas planares reconfiguráveis em estruturas com metasurfaces

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • GUTEMBERGUE SOARES DA SILVA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 30/01/2017

  • Mostrar Resumo
  • No Brasil e no mundo, a evolução do aparato tecnológico do setor de telecomunicações tem sido cada vez mais requisitada como uma clara consequência do crescimento exponencial da demanda por sistemas de comunicação sem fio. Neste cenário, a integração de múltiplos padrões wireless em uma única plataforma, antena reconfigurável, também conhecida como antena sintonizável, está atraindo muita atenção. Estruturas metasurfaces têm sido extensivamente utilizadas nos últimos anos para alcançar o aperfeiçoamento de antenas, dentre eles, a reconfiguração. Um metasurface (também referido como um metafilm) é o equivalente de uma superfície metamateriaI. Mais precisamente, um metafilm é uma superfície com uma distribuição de pequenos dispersores arranjados ao longo de uma região do espaço, de modo a obter comportamentos eletromagnéticos desejáveis. Para muitas aplicações, metasurfaces podem ser usados no lugar de metamateriais, pois possuem como vantagem principal ocupar menos espaço físico do que as estruturas tridimensionais dos metamateriais, oferecendo a possibilidade de perdas reduzidas, o que tem gerado grande interesse. Neste contexto, esta dissertação de mestrado apresenta a simulação, o projeto e a implementação de estruturas de antenas planares acopladas a estruturas de metasurfaces a fim de realizar reconfiguração de antenas em frequência, polarização e multibanda, para aplicações em comunicações sem fio. A análise das estruturas das antenas é realizada com o auxílio de ferramentas computacionais. Protótipos são construídos e medidos, para fins de comprovação experimental. Os resultados obtidos em medições e simulações apresentam uma boa concordância.


  • Mostrar Abstract
  • All over the world, the evolution of the technological apparatus for telecommunications systems has been increasingly required, as a clear consequence of the exponentially growth in the demand for wireless communication services. Therefore, the integration of multiple wireless standards on a single platform, like a reconfigurable antenna, also known as tunable antenna, is attracting much attention. Metasurfaces structures have been extensively used in recent years to improve the performance of planar antennas for wireless applications, including reconfiguration. A metasurface (also referred to as a metafilm) is the equivalent of a metamateriaI surface. More precisely, one metafilm is a surface with a distribution of small scatterers arranged along a region of space, to achieve desirable electromagnetic behaviors. For many applications, metasurfaces can be used in place of metamaterials because they have the advantage of taking up less physical space than the three-dimensional structures of metamaterials, offering the possibility of reduced losses, which has generated great interest. Therefore, this master thesis presents the simulation, design and implementation of planar antenna structures coupled to metasurfaces structures in order to reconfigure frequency, polarization and multiband antennas for wireless communications applications. The analysis of the antenna structures is performed with the aid of computational tools. Prototypes are fabricated and measured for experimental verification purpose. Simulations and measurements results are in good agreement.

5
  • RAFAELA GOMES GONÇALVES DE CARVALHO
  • DESENVOLVIMENTO DE FSS MECANICAMENTE RECONFIGURÁVEL PARA APLICAÇÕES EM MICRO-ONDAS

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALFREDO GOMES NETO
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 30/01/2017

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  • A reconfigurabilidade é uma característica muito importante nos sistemas modernos de comunicação, pois permite que uma mesma estrutura se adapte aos diferentes cenários de uma mesma aplicação, como por exemplo, radomes, rádio cognitivo, e telas adaptativas que bloqueiam transmissões sem fio indesejadas. Essa característica pode ser alcançada mediante métodos tradicionais, como o uso de dispositivos semicondutores ativos (diodos PIN, Schottky) ou capacitores variáveis acoplados a cada elemento básico da superfície seletiva de frequência (FSS), sendo necessário o uso de um circuito separado para alimentar esses dispositivos. No entanto, estes métodos requerem um número elevado de elementos ativos, o que aumenta a complexidade e o custo de fabricação, abrindo espaço para o surgimento de técnicas mais simples e robustas quanto à seletividade, como a reconfigurabilidade mecânica. Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma superfície seletiva de frequência (FSS) reconfigurável, para operar na banda X, formada por patches condutores triangulares impressos em uma camada de dielétrico de fibra de vidro (FR-4). A FSS desenvolvida permite a reconfiguração da frequência de ressonância a partir da variação do ângulo da onda incidente na estrutura, no modo TE, e pode ser aplicada na tecnologia de rádio cognitivo através de uma interface microcontrolada. A análise da estrutura da FSS é efetuada através do software Ansoft Designer.


  • Mostrar Abstract
  • Reconfigurability is a very important feature in modern communication systems because it allows the same structure to adapt to different scenarios of the same application, such as radomes, cognitive radio, and adaptive screens that block unwanted wireless transmissions. This characteristic can be achieved by traditional methods, such as the use of active semiconductor devices (PIN diodes, Schottky) or variable capacitors coupled to each basic element of the frequency selective surface (FSS), requiring the use of a separate circuit to feed these components. However, these methods require a high number of active elements, which increases the complexity and cost of manufacturing, opening space for the emergence of simpler and more robust techniques for selectivity, such as mechanical reconfigurability. This work consists of the development of a reconfigurable frequency selective surface (FSS), to operate in the X-band, composed of triangular patch elements printed on a dielectric layer of fiberglass (FR-4). The developed FSS allows the reconfiguration of the resonant frequency from the variation of the angle of the incident wave in the structure, in the TE mode, and can be applied in the cognitive radio technology through a microcontrolled interface. The analysis of the structure of the FSS is done through Ansoft Designer software.

6
  • FELIPE OLIVEIRA SIMÕES GAMA
  • Desenvolvimento de uma Codificação Wavelet Adaptativa para um Sistema de Controle sobre Canais Sem Fio

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • FABIANO FRAGOSO COSTA
  • Data: 30/01/2017

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  • As redes de sensores sem fio (RSSF) são constituídas por nós interconectados por canais sem fio com capacidade de sensoriamento, controle e atuação. Neste sistema, as informações trocadas entre os nós sensores ficam susceptíveis aos efeitos do ruído impulsivo e ao desvanecimento produzido pelos múltiplos percursos de propagação. Com o objetivo de minimizar esses efeitos destrutivos característicos dos canais sem fio, várias técnicas têm sido investigadas recentemente. Dentre elas, a codificação wavelet se apresenta como uma boa alternativa para as RSSF por sua robustez aos efeitos do canal sem fio e por sua baixa complexidade computacional. Este trabalho propõe um codificador wavelet adaptativo, com taxa de codificação e esquema de modulação que varia em função do nível de desvanecimento do canal sem fio, e avalia o uso desse sistema de transmissão em uma malha de controle implementada por nós sensores sem fio. O desempenho desse sistema adaptativo foi avaliado em termos de probabilidade de erro de bit (BER) versus Eb/N0, considerando um modelo de canal variante no tempo com desvanecimento Rayleigh plano, e em termos de sobrecarga de processamento em um sistema de controle por enlace sem fio. Os resultados obtidos até agora indicam ser viável a implementação de um codificador wavelet adaptativo nesse cenário de comunicação.


  • Mostrar Abstract
  • The wireless sensor networks (WSN) are constituted by nodes interconnected by wireless channels with sensing and control ability. However, due to the use of wireless communication channels, the information exchanged among the sensor nodes are susceptible to the effects of impulsive noise and fading produced by multipath propagation. In order to minimize the fading effects, channel coding and diversity techniques are often used in wireless systems. Among them, the wavelet coding is a good alternative for the WSN by their robustness to the effects of the wireless channel and by its low computational complexity. This work proposes an adaptive wavelet coding whose parameters of code rate and signal constellation can vary according to the fading level, and evaluate the use of this transmission system in a control loop implemented by wireless sensor nodes. The performance of the adaptive system was evaluated in terms of bit error rate (BER) versus Eb/N0, considering a time-varying channel with flat Rayleigh fading, and in terms of processing overhead on a control system with wireless communication. So far, results indicate be feasible to implement an adaptive wavelet coding in this communication scenario.

7
  • ANDRÉ QUINTILIANO BEZERRA SILVA
  • Implementação e Uso de Algoritmos para Conversão e Aprendizado em um Sistema Neuro-Simbólico

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • GILBERT AZEVEDO DA SILVA
  • Data: 14/02/2017

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  • Sistemas inteligentes (SI) são tipos de sistemas especialistas que podem interagir e aprender sobre os usuários que o utilizam, ou tentam compreender sobre seus interesses. O termo SI engloba tanto a inteligência artificial clássica, baseado em regras simbólicas, quanto a inteligência computacional, que incorpora sistemas nebulosos, redes neurais artificiais (RNA) e sistemas evolutivos. Os sistemas inteligentes simbólicos possuem um conjunto de regras inicias que são continuamente analisadas, gerando decisões a partir delas. Embora mais simples de se compreender, esses sistemas possuem dificuldades em tratar informações imprecisas, ou que não foram previstas no conjunto de regras iniciais. Por outro lado, os modelos baseados no conexionismo, como por exemplo, as RNAs, são extremamente eficazes em completar padrões que não estejam claros, embora, possuam uma grande desvantagem devido ao elevado nível de abstração, encapsulando o conhecimento de como foi obtida a resposta. Esses dois tipos de sistemas podem ser combinados para suprir as desvantagens apresentadas em cada um deles, produzindo assim uma poderosa ferramenta no âmbito industrial. O presente artigo, tem por finalidade descrever uma arquitetura de um sistema computacional híbrido, combinando os principais paradigmas da inteligência artificial (IA): o simbolismo e, o conexionismo. O modelo será capaz de codificar a base regras de um especialista (baseado em lógica proposicional) em uma rede neural e a partir dela inferir novas regras de acordo com a utilização do sistema, servindo assim de auxílio para as constantes tomadas de decisão do operador.


  • Mostrar Abstract
  • One of the main goals of artificial intelligence is the creation of agents with human-like intelligence. This has been researched using various approaches, and among the most prominent  for machine learning are logic-based symbolic systems and artificial neural networks. Until the last decade, both approaches have progressed independently, but progress in both areas has led researchers to investigate ways to integrate both approaches. Several models that provide hybrid or integrated integration of these approaches emerged in the 1990s, and continue to be used to this day. This work has as main objective the implementation of the Neuro-Symbolic conversion algorithm of the KBANN (Knowledge-Based Artificial Neural Networks) hybrid system, which has the ability to map the dependencies of a specific domain of rules (if-then) in a Neural network, and then refine that network using learning techniques. In addition, since this model does not have the ability to refine the network topology in order to obtain new rules for the initial domain, it was necessary to implement another algorithm to the original KBANN model, in order to obtain possible expansions of the original network. KBANN.

8
  • VERIVAN SANTOS LIMA
  •  

    PROTÓTIPO PARA A AVALIAÇÃO DAS METODOLOGIAS DE MEDIÇÃO DE VAZÃO A PARTIR DO PERFIL TÉRMICO EM POÇOS INJETORES D'ÁGUA

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • Data: 06/03/2017

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  • Este trabalho objetiva o desenvolvimento de um protótipo instrumentado, em escala reduzida, para a avaliação da equação desenvolvida por Ramey Jr. em 1962. Será cálculo a vazão, tendo como partida o perfil térmico do fluido em poços injetores d’água em campos de produção de petróleo. Primeiramente, será apresentado um resumo bibliográfico, descrevendo não só a teoria de Ramey, mas todas as informações mínimas necessárias ao entendimento e desenvolvimento do protótipo. Finalmente, será transcorrido sobre o protótipo em se e sobre a planta instrumentada instalada no LAMP (Laboratório Aplicado à Mediação de Petróleo) da UFRN, bem como sobre os resultados obtidos nos testes que foram realizados.


  • Mostrar Abstract
  • This work aims at the development of a small scale instrumented prototype for the evaluation of the equation developed by Ramey Jr. in 1962. It will be calculated the flow, starting as the thermal profile of the fluid in water injectors in production fields Of oil. Firstly, a bibliographic summary will be presented, describing not only Ramey's theory, but all the minimal information necessary to the understanding and development of the prototype. Finally, it will be passed on the prototype in and on the instrumented plant installed in the LAMP (Laboratory Applied to the Oil Mediation) of UFRN, as well as on the results obtained in the tests that were performed.

9
  • BRUNNA SANTANA DE VASCONCELLOS
  • PROPOSTA DE PROCEDIMENTO PARA PROJETO DE CONTROLADORES FUZZY MULTIVARIÁVEIS

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • ADEMAR GONÇALVES DA COSTA JÚNIOR
  • Data: 10/04/2017

  • Mostrar Resumo
  • Problemas práticos de controle comumente se apresentam com muitas variáveis a serem controladas simultaneamente e que dependam uma das outras, com isso, surge a necessidade de um estudo aprofundado sobre controle multivariável. Analisar a capacidade e a potencialidade de diferentes estratégias de controle, buscando as mais adequadas para cada tipo de sistema é fundamental. Nesse contexto, esse trabalho aborda um procedimento sistemático de como se projetar um controlador fuzzy eficaz para sistema com duas ou mais entradas e duas ou mais saídas. O procedimento consiste em dividir o projeto em etapas, nas quais são sintonizados os parâmetros de controladores fuzzy: essas etapas se iniciam considerando sistemas com malhas que contenham uma entrada e uma saída, passando a unir todos os controladores em um único que considera todas as entradas e saídas com isso, posteriormente, incluir a influência que cada entrada exerce sobre todas as saídas. Dessa forma, é possível se ter uma melhor compreensão e se obter um melhor desempenho do controlador, por ser possível analisar o comportamento do sistema em cada etapa do projeto. Para comprovar sua eficiência, o método aqui abordado é aplicado diferentes estudos de caso prático e simulado. Após isso, esse controlador Fuzzy multivariável é comparado com outros controladores através da análise gráfica e do cálculo de índices de desempenho para validação do procedimento utilizado.


  • Mostrar Abstract
  • Generally, control’s practical problems have many process variables to be controlled simultaneously and, usually they depend on each other. So, there is a necessity of a deep study about multivariable control systems. Then, analyzing the capability and potential of different control strategies is primordial to get the most appropriate control mode according to the system. Once that has been known, this work handles a systematic procedure which explain how to build an effective fuzzy controller for a system which has two or more inputs and two or more outputs. The procedure consists of dividing the controller projects in steps and for each of them, the parameters of the fuzzy controllers are tuned. Those steps get started considering a system which has a single input and a single output. After that, all of the controllers are joined into a single one which get all of the inputs and outputs, and also it has the configuration necessary to know how every single input influences in the outputs. Basically, it is possible to get a better performance and understanding once the behavior of the system is analyzed in which stage of the procedure. In order to prove the efficiency of the procedure, this method is applied to different cases of study, which are practical and simulated cases. The obtained multivariable fuzzy controller is compared with others by using graphical analysis and calculated indexes of performance for validation of the procedure.

10
  • THIAGO CORREIA PEREIRA
  • Novas heurísticas para o agrupamento de dados pela soma mínima de distâncias quadráticas

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL ALOISE
  • DARIO JOSE ALOISE
  • EVERTON SANTI
  • Data: 12/04/2017

  • Mostrar Resumo
  • Devido ao grande volume de dados gerados pelo crescimento de aplicações que provêm novas informações, tanto em volume quanto em variedade, técnicas cada vez mais eficientes são exigidas para classificá-los e processá-los. Uma técnica muito utilizada é o agrupamento de dados, cujo objetivo é extrair conhecimento dos dados através da divisão
    de entidades em subconjuntos homogêneos e/ou bem separados. Muitos critérios diferentes podem ser utilizados para expressar a classificação dos dados. Dentre eles, um critério frequentemente utilizado é a soma mínima das distâncias euclidianas quadráticas, do inglês, minimun sum-of-squares clustering (MSSC). Neste critério, entidades são ele-
    mentos no espaço n-dimensional. O problema de agrupamento de dados pelo MSSC é NP-árduo, logo heurísticas são técnicas extremamente úteis para este tipo de problema. Este trabalho propõe novas heurísticas, baseadas na busca de vizinhanças variáveis gerais, do inglês, general variable neighborhood search (GVNS). Também é proposto neste
    trabalho, a adaptação da heurística reformulation descent (RD) para o problema MSSC,
    na forma de duas variantes, de forma inédita na literatura. Os experimentos computa-
    cionais mostram que as variantes GVNS propostas neste trabalho apresentam melhores
    resultados, em instâncias grandes, que o atual estado da arte para este problema.


  • Mostrar Abstract
  • Due to the large volume of data generated by the growth of applications that provide
    new information, both in volume and variety, more efficient techniques are required to
    classify and processes them. A widely used technique is data grouping whose aim is to
    extract characteristics of the entities dividing them into homogeneous and/or well separated subsets. Many different criteria can be used to express the data classification. Among them, a commonly used criteria is the minimun sum-of-squares clustering (MSSC). In this criterion, entities are elements in n-dimensional Euclidean space. The data clustering
    problem by MSSC is NP-hard, then heuristics are extremely useful techniques for this
    type of problem. This work proposes new heuristics, based on the general variable neighborhood search (GVNS). Also proposed in this work is the adaptation of the heuristic reformulation descent (RD) to the MSSC problem, in the form of two variants, unapplied to this problem before in literature. The computational experiments show that the GVNS
    variants proposed in this work present better results, in large instances, than the current state of the art for this problem.

11
  • JOSÉ KLEITON EWERTON DA COSTA MARTINS
  • Análise de diferentes técnicas de controle na estrutura do ANFIS modificado

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MARCONI CAMARA RODRIGUES
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 23/06/2017

  • Mostrar Resumo
  • O trabalho apresenta uma análise de diferentes técnicas de controle na estrutura do ANFIS modificado, esse método é recente e se originou a partir de uma alteração na estrutura do ANFIS. O método tem a capacidade de realizar identificação e controle de plantas com ampla faixa de operação e não-linearidade acentuada. O ANFIS modificado é dividido em dois grandes estágios, o primeiro sendo a iden- tificação e o segundo o controle. Para realizar a identificação pode-se utilizar quaisquer técnicas, podendo ser técnicas lineares e não-lineares. Nesse trabalho foram exploradas as técnicas de identificação de sistemas lineares mais conhecidas na literatura e o método dos mínimos quadrados. Para a realização do primeiro estágio, identificação, foi esco- lhido um sistema de tanques com multisseções como estudo de caso e assim foi realizada a sua identificação através do ANFIS modificado, mostrando as qualidades do método. Assim como no estágio da identificação o estágio de controle também pode utilizar quaisquer técnicas, mas nesse trabalho foram exploradas as técnicas de sintonia de con- troladores PID mais conhecidas na literatura, na qual os controladores projetados foram incorporados na estrutura do ANFIS modificado para a obtenção de um controlador global não-linear. Em seguida foi realizada uma comparação de desempenho do ANFIS modifi- cado utilizando os diferentes métodos de sintonia e ao final chegando a uma metodologia sistemática para utilização do ANFIS modificado como controlador global. 


  • Mostrar Abstract
  • This work presents an analysis of different control techniques in the modified ANFIS structure, this method is recent and originated from a change in the ANFIS structure. The method has the capacity to perform identification and control of plants with wide operating range and accentuated non-linearity. The modified ANFIS is divided into two major stages, the first is the identification and the second is the control. In order to perform the identification, it is possible to use any techniques, which may be linear and non-linear techniques. In this work was explored the linear system identification more known in the literature and the least square estimation. For the first, identification, a system of tanks with multisections was chosen as a case study and its identification through the modified ANFIS was performed, showing the qualities of the method. As in the identification stage, the control stage can also use any techniques, but in this work the tuning of PID controllers will be explored, in which the designed controllers will be incorporated into the modified ANFIS structure to obtain a non-linear controller. Then a performance comparison of the modified ANFIS will be performed using the different tuning methods and show a systematic methodology for use the modified ANFIS as global controller. 

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  • ALAN CASSIO QUEIROZ BEZERRA LEITE
  • Rastreamento da Máxima Potência Utilizando o Método Baseado na Temperatura com Modulação OCC Digital

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  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • Data: 26/06/2017

  • Mostrar Resumo
  • Os sistemas fotovoltaicos têm se destacado entre os diferentes tipos de fontes renováveis por converterem diretamente a luz solar em eletricidade, apresentarem baixa manutenção, bom rendimento na produção de eletricidade e não produzir gases do efeito estufa. Devido a algumas mudanças climáticas de temperatura, radiação e sombreamento no painel, a produção de eletricidade é comprometida e isso provoca uma queda na eficiência de geração dos painéis fotovoltaicos. Devido a isso, eles precisam de um sistema de rastreamento que faça o painel operar no ponto de máxima potência. Esses sistemas de rastreamento são os chamados rastreadores de máxima potência, ou Maximum Power Point Tracker - MPPT. O objetivo principal desse trabalho é montar um sistema de geração fotovoltaica controlado por um DSP TMS320F28335 e um conversor chaveado do tipo Boost, de modo que o sistema faça o rastreamento da máxima potência do painel, maximizando sua eficiência. Neste trabalho é implementada uma estratégia de controle baseada na medição da temperatura do painel para fornecer a tensão de referência equivalente ao ponto de máxima potência sob condições fora dos padrões internacionais de testes e simulando efeitos de sombreamento das células fotovoltaicas, variações de temperatura e carga. De acordo com a temperatura lida pelo sensor LM35, o DSP TMS320F28335 irá ajustar a tensão de referência do controlador Proporcional Integral resultando em um valor de ciclo de trabalho do conversor Boost. O chaveamento do conversor Boost será feito utilizando a técnica de controle de um ciclo One Cycle Control - OCC ao invés da bastante utilizada Modulação por Largura de Pulso, o PWM. A técnica de chaveamento OCC fornece algumas vantagens frente ao PWM como uma rápida resposta à mudança de referência, erro nulo em regime e rejeição de perturbações na entrada. As simulações e resultados experimentais mostram que esse esquema apresenta algumas vantagens em relação ao método convencional da Tensão Constante e outros métodos mais sofisticados como o Pertuba & Observa, além do OCC fornecer algumas vantagens frente ao PWM.


  • Mostrar Abstract
  • Photovoltaic systems have stood out among the different types of renewable sources by directly converting sunlight into electricity, low maintenance, good performance in electricity production and do not produce greenhouse gases. Due to some climatic changes of temperature, radiation and shading on the panel, the production of electricity is compromised and this causes a decrease in the generation efficiency of the photovoltaic panels. Due to this, they need a tracking system that makes the panel operate at the maximum power point. These tracking systems are the so-called Maximum Power Point Tracker – MPPT. The main objective of this work is to build a photovoltaic generation system controlled by a DSP TMS320F28335 and switched converter boost type, so that the system traces the maximum panel power, maximizing your efficiency. In this work a control strategy is implemented based on the panel temperature measurement to provide the reference voltage equivalent to the maximum power point under outside conditions of international testing standards and simulating shading effects of photovoltaic cells and temperature and load variations. According to the temperature read by the sensor LM35, the DSP TMS320F28335 will adjust the reference voltage of the PI controller resulting in a duty-cycle value of the Boost converter. The switch of the boost converter will be done using the control technique One Cycle Control – OCC rather than the widely used Pulse Width Modulation – PWM. The OCC switching technique provides some advantages over PWM as a quick response to the reference change, null error in steady state and rejection of input disturbances. Simulations and experimental results show that this scheme presents some advantages over the conventional Constant Voltage method and other more sophisticated methods like Hill Climbing, besides OCC provide some advantages over PWM.

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  • MÁRIO SÉRGIO FREITAS FERREIRA CAVALCANTE
  • Otimização de Controladores Fuzzy Tipo-2 Intervalares

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 27/06/2017

  • Mostrar Resumo
  • Industrialmente diversas estratégias e algoritmos de controle já são utilizadas e regis- tradas na literatura. Entre as técnicas existentes, os controladores fuzzy destacam-se pela sua capacidade de tratar com serveras não linearidades presentes em plantas reais e por conseguir representar o conhecimento especialista, que é impreciso e inexato matemati- camente. Este trabalho estudou dois tipos de controladores fuzzy existentes, baseados no modelo Sugeno, o fuzzy tipo-1, aqui classificado como fuzzy convencional, e o fuzzy tipo-2. Devido a complexidade em sintonizar controladores fuzyz que apresentam uma grande quantidade de parâmetros, esse trabalho propõe-se a testar diferentes métodos de otimi- zação metaheúristicos para a sintonia de controladores. Para validar os controladores obtidos foi utilizado um servo motor-DC da Quanser, um problema de controle que requer precisão e velocidade na correção do erro de segmento da referência. Com o intuito de comparar o comportamento dos controladores, otimizou-se um controlador PI para cada um dos sistemas. Para quantificar e qualificar cada contro- lador são utilizados três índices de avaliação, ITEA, IEA e o índice de Goodhart, este último utilizado por levar em consideração também o sinal de controle aplicado na planta. Pela análise dos resultados obtidos, o controlador fuzzy tipo-2 apresentou ganho sig- nificativo para o controle dessa planta, quando otimizado com o método PSO. Pelos re- sultados, pode-se também inferir que o algoritmo das formigas não mostrou-se adequado para esse problema, com a função de avaliação proposta. 


  • Mostrar Abstract
  • Differents stategies and control algorithms are already tested and registered by indus- try. Among the existing techniques, fuzzy controllers stand out for their ability to deal with nonlinearities present in real plants. Another fuzzy also allows to best represent ex- pert knowledge, which is mathematically inaccurate. This qualification proposal studied the two types of fuzzy controllers, based on Sugeno Model, the fuzzy type-1 is classified as conventional fuzzy and fuzzy type-2. In this study is used optimization techniques seeking to tune controllers in order to solve one of the biggest problem in fuzzy logic, its tunning. Ant colony, particle swarm and genetic algorithm are used and evaluated to this problem. A servo motor-dc is used to validate fuzzys controllers and pi controller obtained by optimization tecniques. In order to quantify and qualify each controller, three indices were used IEA, ITEA and Goodhart index. The results obtained prove that the type-2 fuzzy controller presented significant gain for the control of this plant, when optimized with the PSO method. From the results, it can also be inferred that the ant algorithm was not adequate for this problem, with the proposed evaluation function. 

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  • ALLYSON FERNANDES DA COSTA SILVA
  • Um Algoritmo Evolucionário para o Problema Dinâmico de Localização de Facilidades com Capacidades Modulares

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL ALOISE
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • CAROLINE THENNECY DE MEDEIROS ROCHA
  • LEANDRO CALLEGARI COELHO
  • Data: 30/06/2017

  • Mostrar Resumo
  • Problemas de localização buscam determinar as melhores posições onde devem ser instaladas facilidades 
    de modo a atender demandas existentes. Pela vasta aplicabilidade da área, diversas características já 
    foram importadas aos modelos para melhor representar situações práticas. Uma delas generaliza os 
    modelos clássicos para situações em que decisões de localização devem ser tomadas periodicamente. 
    Outra permite que modelos tratem do dimensionamento das capacidades como uma variável do problema. 
    O Problema Dinâmico de Localização de Facilidades com Capacidades Modulares unifica estas e outras 
    características presentes em problemas de localização num único e generalizado modelo. Este problema 
    foi recentemente formulado na literatura onde uma abordagem exata foi introduzida e aplicada a 
    instâncias derivadas de um estudo de caso no contexto da exploração de recursos florestais. Neste 
    trabalho será apresentado um método alternativo para resolver o mesmo problema. O método escolhido 
    utiliza a estrutura da metaheurística Algoritmo Genético e a hibridiza com uma rotina de Variable 
    Neighborhood Descent com três vizinhanças de busca adaptadas de vizinhanças aplicadas a outros 
    problemas de localização. Experimentos atestaram a efetividade da metaheurística híbrida desenvolvida 
    em comparação a aplicação dos métodos puros. Na comparação com o método exato, a heurística se mostrou
    competente ao chegar a soluções muito próximas do ótimo em praticamente todas as instâncias testadas.

  • Mostrar Abstract
  • Location problems aim to determine the best positions where facilities should be installed in order to 
    meet existing demands. Due to its wide applicability, several characteristics have already been appended 
    to the models to better represent real situations. One of them generalizes classical models to the case 
    that location decisions should be taken periodically. Another allows models to deal with capacity sizing
    as a problem variable. The Dynamic Facility Location Problem with Modular Capacities unifies these and 
    other characteristics present in location problems in a single and generalized model. This problem was 
    recently formulated in literature where an exact approach was introduced and applied to instances of a 
    case study in the context of the forestry sector. We present an alternative method to solve the same 
    problem. The method chosen uses a Genetic Algorithm metaheuristic framework and hybridizes it with a 
    Variable Neighborhood Descent routine with three neighborhoods adapted from others applied to location 
    problems. Experiments attested the effectiveness of the hybrid metaheuristic developed in comparison to 
    the use of those methods purely. Compared to the exact approach, the heuristic proved to be competent by 
    finding solutions very close to the global optimum in the majority of the tested instances.
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  • EVANDRO AILSON DE FREITAS NUNES
  • Análise de Impactos da Rede Elétrica Decorrente da Inserção de Sistemas de Geração Fotovoltaicos.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE CUNHA OLIVEIRA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 30/06/2017

  • Mostrar Resumo
  • Atualmente, os incentivos à geração de energia limpa vêm aumentando consideravelmente devido a limitação dos combustíveis fósseis, até então utilizados em abundância. Em paralelo, o conceito de geração distribuída também ganha força com a diminuição dos impostos aplicados sobre os componentes constituintes dos sistemas de geração de energia renovável. No entanto, a qualidade da energia elétrica (QEE) tem sido severamente afetada pelo aumento do número desses tipos de fontes de energia ligadas às redes de distribuição de baixa tensão. Nesta dissertação, será avaliado o impacto causado na rede elétrica devido à níveis variados de penetração de instalações fotovoltaicas. Nesse intuito, será realizado um estudo de caso que consiste em operar uma planta fotovoltaica de 10 kWp, composta por três topologias de sistemas conectadas ao ponto de acoplamento comum (PAC) de uma subestação com potência nominal de 15 kVA: topologia trifásica fixa de 8 kWp, monofásica fixa de 1 kWp e monofásica rastreável de 1 kWp. Esses sistemas fotovoltaicos utilizam dispositivos baseados em eletrônica de potência, como inversores construídos a partir de chaves semicondutoras, que, devido ao seu princípio de construção e funcionamento, afetam a forma de onda da tensão e/ou corrente elétricas, deteriorando a QEE. A partir da análise de indicadores de QEE, obtidos por meio da transformada discreta de Fourier (DFT), para as características de potência, harmônicos de tensão e corrente, desequilíbrios entre fases do sistema e regulação do fator de potência, será realizada uma análise do impacto gerado pela planta fotovoltaica no seu ponto de conexão com a rede elétrica. Os indicadores serão analisados e comparados com os padrões nacionais estabelecidos pelos padrões internacionais estabelecidos pelo IEEE (do inglês, Institute of Electrical and Electronics Engineers) com o objetivo de avaliar o impacto causado pela conexão da instalação fotovoltaica no PAC.


  • Mostrar Abstract
  • Currently, incentives for clean energy generation have been increasing considerably due to the limitation of fossil fuels, until then used in abundance. In parallel, distributed generations increase with the reduction of the taxes of the embedded components of the renewable energy sources. However, the power quality (PQ) has been severely affected by the increasing number of these types of energy sources connected to low voltage distribution networks. In this dissertation, the impact on the utility grid will be evaluated under varying levels of a photovoltaic system penetration. A 10 kWp photovoltaic plant, composed of three system topologies connected to a 15 kVA substation common coupling point (PAC), will be carried out: a 8 KWp three-phase fixed topology, 1 kWp fixed single phase and 1 kWp traceable single phase. These photovoltaic systems are power electronics based devices, such as inverters constructed from semiconductor switches, which, due to their construction and operation, affect the waveform of the electrical voltage and current, deteriorating the QEE. From the analysis of PQ indices, obtained by means of discrete Fourier transform (DFT), for power characteristics, voltage and current harmonics, imbalanced levels among system phases and power factor regulation, an analysis of the impact generated by the photovoltaic plant at its point of connection with the utility grid will be performed. The indices will be analyzed and compared to the standards established by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) in order to evaluate the impact caused by the connection of the photovoltaic system at the PAC.

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  • FABIO FONSECA DE OLIVEIRA
  • Reconhecimento eficiente de objetos 3D usando multifoveamento em nuvem de pontos

  • Orientador : RAFAEL BESERRA GOMES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • ROBERTO TEODORO GURGEL DE OLIVEIRA
  • Data: 03/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • As inovações tecnológicas no campo de hardwares e sensores RGB-D permitiram realizar a aquisição de nuvens de pontos 3D em tempo real. Como consequência, surgiram variedades de aplicações interativas relacionadas ao mundo 3D que cada vez mais têm recebendo atenção dos pesquisadores.  No entanto, um dos principais problemas que ainda permanece é o processamento computacionalmente intensivo que exige abordagens otimizadas para lidar com esse modelo de visão 3D, especialmente quando é necessário realizar tarefas em tempo real. Assim sendo, partimos da proposta de um modelo de multirresolução 3D apresentado como nuvens de pontos foveada que é uma possível solução para esse problema, mas se limita a uma única estrutura foveada com mobilidade dependente do contexto. Desse modo a nossa proposta é uma aperfeiçoamento desse modelo com a incorporação de múltiplas estruturas foveadas. Entretanto, a união de várias estruturas foveadas resulta em um considerável aumento de processamento, uma vez que há interseções entre regiões de estruturas distintas, as quais são processadas múltiplas vezes. Solucionamos esse problema propondo um modelo de multifoveamento que considera as interseções durante a união das estruturas foveadas. Tal modelo pode ser usado para identificar objetos em nuvens de pontos 3D, uma das tarefas chaves para a automação, com sincronização eficiente, permitindo a validação do modelo e verificação da sua aplicabilidade no contexto de visão computacional. Os resultados demonstram um ganho em desempenho do modelo de multifoveamento proposto em relação ao uso de múltiplas estruturas foveadas do modelo de nuvens de pontos.


  • Mostrar Abstract
  • Technological innovations in the field of hardware and RGB-D sensors allowed real time 3D point clouds acquisition. As a consequence, varieties of interactive applications related to the 3D world, that have been receiving increasing attention from researchers, arisen. However, one of the main problems that still remains is the  computationally intensive processing that requires optimized approaches to deal with this  3D vision model, especially when it is necessary to perform tasks in real time. Thus, we started from a proposed 3D multiresolution model presented as foveated point clouds which is a possible solution to this problem, but is limited to a single foveated structure with context dependent mobility. In this way, our proposal is an improvement of this model with the incorporation of multiple foveated structures. However, the union of several foveated structures results in a considerable increase of processing, since there are intersections between regions of distinct structures, which are processed multiple times. We address this problem by using a proposed multifoveated model that regards intersections on the union procedure. Such approach can be used to identify objects in 3D point clouds, one of the key tasks for automation, with efficient synchronization, allowing the validation of the model and verification of its applicability in the context of computer vision. The results demonstrate a gain in performance of the proposed model in relation to the use of multiple structures of the foveated point cloud model.

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  • TIAGO FERNANDES DE MIRANDA
  • ANÁLISE DE DESEMPENHO DE TÉCNICAS DE INDICAÇÃO DE CAUSALIDADE APLICADAS A ALARMES INDUSTRIAIS

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • CELSO JOSÉ MUNARO
  • Data: 03/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • Os alarmes industriais são ferramentas fundamentais para a manutenção da segurança e saúde de processos industriais complexos, em meio ao monitoramento de milhares de variáveis de processo, o papel do operador se reduz ao trabalho por demanda da ocorrência de alarmes. Entretanto, um sistema de alarmes industriais mal projetado se torna ineficiente contra situação de anormalidade na indústria. Dentre os possíveis agentes degradantes de um sistema de alarmes estão os alarmes causais, estes se caracterizam pela dificuldade de identificação e pelo alto impacto no monitoramento de sistemas industriais. Diversos trabalhos na literatura estudam possíveis formas de identificar padrões de causalidade através de informações oriundas de processos industriais, tais formas se baseiam em métricas estatísticas e/ou matemática para obtenção dos resultados. Neste trabalho, foi posto em análise o desempenho de duas técnicas úteis para indicação de causalidade em séries temporais aplicadas em sinais de alarmes industriais, a saber: Correlação cruzada e Teste de causalidade de Granger. Como dados de alarmes industriais são inerentemente de natureza discreta, houve a necessidade de se realizar um pré-processamento sobre os dados de alarmes, através de uma técnica de suavização de sinais, antes de se aplicar em ambas as técnicas. Para validação das técnicas em estudo, foram utilizados dados de alarmes industriais oriundos de cenários de simulação de geração de alarmes com características bastante realísticas. Por fim, foram utilizados dados de alarmes industriais provenientes do benchmark Tennessee Eastman Process como resultados de uma aplicação real. Sendo assim, os resultados obtidos indicam que, em aspectos gerais, o Teste de causalidade de Granger desempenhou uma eficiência maior que a correlação cruzada na tarefa de indicação de relações causais em alarmes industriais.


  • Mostrar Abstract
  • Industrial alarms are fundamentals tools for maintenance of safety and health from complex industrials process, between monitoring of thousands of process variables, the operator’s role is reduced to work on demand of alarms occurrence. However, an industrial alarms system poorly designed becomes inefficient against industrial abnormality situation. Among the possible degrading agents of an alarm system are the causal alarms, these are characterized by the difficulty of identification and by the high impact in monitoring industrial systems. Several works in the literature study possible ways of identifying causality patterns through information from industrials process; such ways are based in statistics and/or mathematical metrics to obtain the results. In this work, the performance of two causality indication methods applied to industrial alarms was analyzed, namely: Cross-correlation and Granger causality test. As alarm data have a discrete characteristic on the time, it was necessary to perform a preprocessing on them, via a signal smoothing technique, before applying both methods. To validate the methods under study, industrial alarms data from simulation scenarios of alarms generation with very realistic characteristic were used. Lastly, industrial alarms data from Tennessee Eastman Process benchmark were used as real application results. Therefore, the results indicate that, in general aspects, the Granger causality test performed a greater efficiency than the cross-correlation in the task of indication causal relations between industrial alarms.

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  • DANNILO MARTINS CUNHA
  • Arquitetura de Software Voltada para a Avaliação Contínua do Processo de Ensino-Aprendizagem

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • SAMUEL OLIVEIRA DE AZEVEDO
  • Data: 03/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho tem o objetivo de apresentar a estrutura, a descrição e a validação de uma arquitetura de software que tenha a capacidade de possibilitar a construção de ferramentas cujo propósito principal é o de realizar a avaliação contínua do desempenho do aluno no processo de ensino-aprendizagem utilizado pela classe docente durante suas aulas. Através de uma metodologia de caráter exploratório e a fim de validar a arquitetura de software proposta, foram realizados três estudos de caso nas turmas do 1o ano do curso de informática do Campus Avançado de Lajes do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN). Esses estudos de caso abordaram o assunto de funções exponenciais da disciplina de matemática 1. Logo após o professor ministrar o assunto de funções exponenciais, uma avaliação composta por apenas uma única questão objetiva foi construída e disponibilizada para a turma durante uma aula expositiva. Em seguida, esses alunos responderam a avaliação em questão, permitindo que o professor gerasse um breve relatório a respeito do desempenho da turma em relação ao conteúdo abordado em sala de aula. Uma vez de posse desses dados, o professor teve condições de decidir se realizava uma revisão a respeito do assunto ministrado ou se dava sequência ao desenvolvimento de sua disciplina. Em um estudo de caso, o professor observou que ele poderia dar sequência ao desenvolvimento de sua disciplina. No entanto, nos demais casos, o professor percebeu que ele deveria realizar uma breve revisão a respeito do conteúdo abordado, visto que as turmas haviam apresentado um desempenho muito baixo. Esse processo de avaliação se deu através da utilização de um sistema esquelético desenvolvido com base na arquitetura de software proposta. O sistema construído foi implementado através da utilização de tecnologias web a fim de disponibilizá-lo na Internet e, dessa forma, estar mais acessível aos alunos, seja por um notebook, tablet, smartphone ou qualquer outro dispositivo que possibilitasse o acesso à Internet. Pode-se dizer que essa é uma maneira ágil de fornecer um melhor direcionamento em relação aos assuntos ministrados durante as aulas dos professores. Além disso, a arquitetura de software proposta dá a possibilidade de desenvolver uma plataforma de ensino que englobe alunos, professores e até coordenadores dos mais diversos cursos.


  • Mostrar Abstract
  • This work aims to present the structure, description and validation of a software architecture that has the capacity to enable the construction of tools whose main purpose is to carry out the continuous assessment of student performance in the teaching- learning process used by the teaching class during their classes. Through an exploratory methodology and in order to validate the proposed software architecture, three case studies were carried out in the 1st year classes of the computer science course of Lajes Advanced Campus of the Federal Institute of Education, Science and Technology of Rio Grande do Norte (IFRN). These case studies dealt with the subject of exponential functions of mathematics 1. Shortly after the teacher delivered the subject of exponential functions, an evaluation consisting of only a single objective question was constructed and made available to the class during an expository lesson. These students then responded to the assessment in question, allowing the teacher to generate a brief report about the class's performance in relation to the content addressed in the classroom. Once in possession of these data, the teacher was able to decide whether to carry out a review of the subject matter or to follow up the development of his discipline. In a case study, the teacher noted that he could follow up the development of his discipline. However, in the other cases, the teacher realized that he should make a brief review regarding the content addressed, since the classes had presented a very low performance. This evaluation process occurred through the use of a skeletal system developed based on the proposed software architecture. The built system was implemented through the use of web technologies in order to make it available on the Internet and, therefore, be more accessible to students, be it a notebook, tablet, smartphone or any other device that would allow access to the Internet. It can be said that this is an agile way of providing a better direction in relation to the subjects taught during the teachers' classes. In addition, the proposed software architecture gives the possibility to develop a teaching platform that includes students, teachers and even coordinators of the most diverse courses.

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  • HENRIQUE ADLER MEDEIROS SILVA
  • ANÁLISE DE ANTENAS DE MICROFITA BIOINSPIRADAS E FRACTAIS



  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALFREDO GOMES NETO
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 05/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • A engenharia bioinspirada é um campo de pesquisa interdisciplinar, que inclui áreas específicas, tais como: biologia, engenharia, ciências físicas e biomimética. As múltiplas e bem-sucedidas aplicações, na engenharia moderna de sistemas inspirados em mecanismos da própria biologia, têm incentivado os pesquisadores de telecomunicações a utilizar a engenharia bioinspirada no aprimoramento dos sistemas de comunicação sem fio. Nesse sentido, essa dissertação procura investigar as aplicações das anatomias naturais das plantas em antenas de microfita. Além disso, é apresentada uma antena fractal de operação multibanda, com um modelo criado a partir de função iterativa, conhecido como a Árvore de Pitágoras. As antenas foram simuladas utilizando o substrato FR-4 de fibra de vidro/epóxi com constante dielétrica de 4,4 e espessura de 1,57mm. As estruturas foram caracterizadas com a ferramenta de análise Ansoft Designer, a qual implementa o método dos momentos (MoM). Alguns protótipos foram manufaturados e medidos em um analisador de rede vetorial, para fins de comparação.


  • Mostrar Abstract
  • Bio-inspired engineering is an interdisciplinary field of research, which includes specific areas such as: biology, engineering, physical sciences and biomimetics. The multiple and successful applications, in modern systems engineering inspired by biology's own mechanisms, have encouraged telecom researchers to use bio-inspired engineering to improve wireless communication systems. In this sense, this dissertation tries to investigate the applications of the natural anatomy of the leaves of the plants in microstrip antennas. In addition, a fractal antenna of multiband operation is presented, with a model created from an iterative function, known as the Tree of Pythagoras. The antennas are simulated on a fiberglass/epoxy FR-4 substrate with a dielectric constant of 4.4 and thickness of 1.57mm. The structures are analyzed using Ansoft Designer software, which implements the method of moments (MoM). Some prototypes are manufactured and measured using a vector network analyzer, for comparison purpose.

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  • DANIELSON FLÁVIO XAVIER DA SILVA
  • Simulador Computacional do Método de Elevação Artificial Plunger Lift e Implementação de Controladores para Estudo Comparativo

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 10/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho aborda o método de elevação artificial chamado plunger lift que é utilizado
    em poços com baixa pressão de reservatório. Este método utiliza um êmbolo mecânico
    para auxiliar a subida do óleo do fundo do poço até a superfície através do fechamento
    e abertura do poço com intervalo de tempo distintos. O plunger lift possui algumas
    etapas que, quando concluídas, completam um ciclo. Foi desenvolvido um simulador em
    Java com o modelo matemático criado no projeto AUTOPOC desenvolvido no LAUT na
    linguagem C++. Foram implementados dois tipos de controle para este método: controle
    por temporização e controle por pressão de revestimento. Por fim, resultados são obtidos
    com o simulador e então comparados para uma análise detalhada e retirado conclusões
    acerca da eficiência dos controladores implementados.


  • Mostrar Abstract
  • This work aboard the artificial lift method named plunger lift that is used in wells with
    low reservoir pressure. This method uses a mechanical plunger to help the oil lift from the
    bottom of the well to the surface through the well closing and opening with different time
    interval. The plunger lift has some stages that, when concluded, complete a cycle. It was
    developed a simulator in Java with mathematical model created in the AUTOPOC project
    developed at LAUT in C++ language. It were implemented two types of controls for this
    method: time control and control by casing pressure. In the end, results are obtained
    with the simulator and then compared for detailed analysis and take conclusions about the
    efficiency of the implemented controllers.

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  • AMANDA LUCENA GERMANO
  • Análise de Desempenho de Abordagens Orientadas a Fluxos de Dados Aplicadas à Detecção de Falhas de Processos Industriais

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • BRUNO SIELLY JALES COSTA
  • Data: 31/07/2017

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  • Com a necessidade do aumento da qualidade dos produtos e do desempenho dos processos, o grau de automação cresceu bastante nas indústrias. Com isso, os sistemas estão cada vez mais complexos e vêm acompanhados por problemas difíceis de resolver devido à alta dimensionalidade desses sistemas e do grande volume do fluxo de informações necessárias, além da aleatoriedade de falhas e defeitos. Uma falha inesperada pode levar a riscos operacionais, por isso a importância de detectar e localizar a falha, principalmente quando a planta industrial ainda está operando em uma região controlável e é possível agir para trazer o processo de volta para o estado normal, seguro e operacional. Assim, é desejável que o sistema de detecção de falhas forneça respostas rápidas e confiáveis com um esforço computacional adequado para processamento em tempo real, mesmo necessitando tratar com grandes quantidades de dados. Para trabalhar com grandes quantidades de dados em tempo real, surgiu o modelo de data stream, que consiste de uma sequência ordenada de pontos que só podem ser lidos apenas uma ou algumas poucas vezes. Essa área cresceu bastante nos últimos anos, principalmente devido a grande quantidade de sistemas que precisavam tratar com dados desse tipo, que incluem desde dados do mercado financeiro, registros telefônicos, transações web a dados médicos, redes de sensores ou mesmo dados multimídia. Diante da relevância do tema de detecção de falhas, nessa tese foram utilizados o TEDA (Typicality and Eccentricity Data Analytics), o RDE (Recursive Density Estimation) e o R-PCA (Recursive Principal Component Analysis) como ferramentas para detecção de falhas em processos industriais. Para a análise do desempenho de cada uma dessas abordagens foi utilizado o clássico benchmark Tennessee Eastman Process. 


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  • In order to increase product quality and process performance, the degree of automation has grown significantly in industries. As a result, systems are increasingly complex and are accompanied by problems that are difficult to solve due to the high dimensionality of these systems and the large amount of information flow, as well as the randomness of faults and defects. An unexpected failure can lead to operational risks, so the importance of detecting and locating the fault, especially when the industrial plant is still operating in a controllable region and it is possible to act to bring the process back to normal, safe and operational. Thus, it is desirable for the fault detection system to provide fast and reliable responses with a computational effort appropriate for real-time processing, even though it requires handling large amounts of data. In this context, data stream-oriented algorithms to outlier detection may be promising candidates for fault detection of industrial process, because they work with sequences of temporarily ordered samples. In addition, they handle well with large amount of data because they are recursive and online algorithms that do not need to store past samples. Thus, in this dissertation two algorithms of this class are analyzed, named TEDA (Typicality and Eccentricity Data Analytics) and RDE (Recursive Density Estimation), when applied to fault detection of industrial processes. Their performances are compared to R-PCA (Recursive Principal Component Analysis) algorithm. The classic Tennessee Eastman Process benchmark was used as case study to evaluate these algorithms.

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  • GILLES VELLENEUVE TRINDADE SILVANO
  • Avaliação de desempenho em redes sem-fio virtuais para aplicações em Internet das Coisas

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCELO HENRIQUE RAMALHO NOBRE
  • Data: 04/09/2017

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  • Atualmente a Internet das Coisas (Internet of Things - IoT) é uma realidade e suas aplicações têm sido aplicadas em diferentes cenários, cada um com suas próprias restrições e requisitos. Cada nova aplicação IoT desenvolvida para um determinado cenário passa por um processo de validação e homologação antes de ser embarcada em dispositivos reais para produção. Durante o processo de validação dessas aplicações são avaliados aspectos de software, hardware e comunicação. Nesse trabalho será enfatizado aspectos de comunicação, onde dispositivos IoT majoritariamente adotam tecnologias sem fio. Nesse sentido, existem basicamente duas metodologias básicas de validação: testes de bancada reais ou simuladores de redes. Teste de bancada é o método que proporciona resultados mais acurados haja vista utilizar dispositivos reais. Contudo, em cenários mais complexos, com alta densidade de dispositivos ou mobilidade, a validação utilizando testes de banca é bastante custosa. Por outro lado, ambientes de simulação de redes não possuem essas restrições, sendo limitados pela qualidade dos modelos matemáticos que regem o comportamento das simulações, pelos recursos computacionais disponíveis e pelo próprio simulador. Dentre os vários desafios existentes na simulação de redes, incorporar técnicas que utilizem os códigos reais dos protocolos de comunicação apresentam resultados mais próximos dos experimentos de testes de bancada. Uma solução em potencial é a simulação virtual de redes, no contexto desse trabalho, redes virtuais sem fio. A virtualização das redes sem-fio possibilita que variáveis de ambiente possam ser manipuladas e estendidas a um custo muito baixo comparado aos testes de bancada. Portanto, este trabalho consiste em avaliar o desempenho e aplicabilidade de um simulador de redes sem-fio virtuais na validação de novas aplicações de IoT com restrições complexas.



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  • Nowadays Internet of Things (IoT) is a reality and its applications has been applied in many different scenarios, each with its own constraints and requirements. Each new IoT application developed to a specific scenario is tested and validated before being shipped on real devices for production. During the application’s validation process aspects of software, hardware and communications are evaluated. In this work we will cover the aspects of communications, since IoT devices mostly adopt wireless technologies. In this way, exists basically two validation methodologies: real testbeds or network simulators. Real testbeds is the method that provides the most accurate results as it uses real devices. However, in more complex scenarios, with high density of devices or mobility, the validation process using real testbeds is very costly. On the other hand, network simulation environments doesn’t have these constraints, being limited by the quality of mathematical models used during simulations, the resources available and by the simulator. Among the existing challenges in network simulations, incorporate techniques using real communication protocol’s code produce more accurate results compared to real testbeds. A potential solution is the virtual network simulation, in the context of this work, virtual wireless networks. The virtualization of wireless networks enable environment variables being manipulated and extended by a very low cost compared to real testbed methods. Thus, this work aims the performance validation and applicability of a virtual wireless network simulator in validation of new IoT applications with complex constraints.


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  • SERGIO ROBERTO DANTAS
  • Proposta de uma Nova Estrutura Multifractal com Baixa Sensibilidade da Frequência de Ressonância com Relação à Periodicidade

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ERICO CADINELI BRAZ
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • Data: 06/09/2017

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  • As superfícies seletivas em frequência têm recebido grande atenção por parte de pesquisadores em todo o mundo, devido a suas características de filtragem. Estas estruturas evoluíram em termos de fabricação. Assim, as geometrias utilizadas, inicialmente, eram fios em forma de grade e posteriormente, diversos tipos de novas geometrias tais como: elementos retangulares, quadrados, circulares, anéis, espiras quadradas etc., foram utilizados. Recentemente, elementos fractais e, mais recentemente, multifractais foram empregados. O emprego dessas geometrias é feito com o objetivo de se obter uma resposta em frequência específica. Parâmetros importantes, como largura de banda e frequência de ressonância são atendidos a partir do emprego de uma determinada geometria. Neste trabalho é proposto uma geometria multifractal com dupla similaridade, que tem como característica principal baixa sensibilidade à variação da periodicidade com relação à frequência de ressonância. Essa especificidade trará ganho no que diz respeito à elaboração do projeto, pois o controle da largura de banda é feito apenas com a alteração da periodicidade. Diversas simulações foram implementadas no ANSOFT DESIGNER, para efeito de comprovação, estruturas tradicionais foram simuladas, visando à demonstração do efeito da periodicidade na frequência de ressonância e, em seguida, dois protótipos foram construídos e efetuado medições para validar experimentalmente as simulações feitas.


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  • Frequency selective surfaces have received great attention from researchers around the world, due to their filtering characteristics. These structures evolved in terms of manufacturing. Thus, the geometries used, initially, were yarns in the form of a grid and later, several types of new geometries such as: rectangular, square, circular, rings, square coils, etc. were used. Recently, fractals and, more recently, multifractal elements have been employed. The use of these geometries is done in order to obtain a specific frequency response. Important parameters such as bandwidth and resonant frequency are met from the use of a given geometry. This work proposes a multifractal geometry with double similarity, which has as main characteristic low sensitivity to the variation of the periodicity with respect to the resonance frequency. This specificity will bring gain with regard to the elaboration of the project, because the control of the bandwidth is made only with the change of periodicity. Several simulations were implemented in the ANSOFT DESIGNER, for demonstration purposes, traditional structures were simulated, aiming at demonstrating the effect of periodicity on resonance frequency, and then two prototypes were constructed and measurements were made to experimentally validate the simulations.

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  • DANIEL HOLANDA NORONHA
  • Proposta de Implementação em FPGA de Máquina de Vetores de Suporte (SVM) utilizando Otimização Sequencial Mínima (SMO)

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANTONIO CARLOS SCHNEIDER BECK FILHO
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 20/11/2017

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  • A importância do uso de FPGAs como aceleradores vem crescendo fortemente nos últimos anos. Companhias como Amazon, Microsoft e Baidu estão incorporando FPGAs em seus data centes, objetivando especialmente acelerar algoritmos em suas ferramentas de busca. No centro dessas aplicações estão algoritmos de aprendizado de máquina, como é o caso da Máquina de Vetor de Suporte (SVM). Entretanto, para que essas aplicações obtenham a aceleração desejada, o uso eficiente dos recursos das FPGAs é necessário. O projeto possui como objetivo a implementação paralela em hardware tanto da fase feed-forward de uma Máquina de Vetores de Suporte (SVM) quanto de sua fase de treinamento. A fase feed-forward (inferência) é implementada utilizando o kernel polinomial e de maneira totalmente paralela, visando obter a máxima aceleração possível ao custo de uma maior utilização da área disponível. Além disso, a implementação proposta para a inferência é capaz de computar tanto a classificação quanto a regressão utilizando o mesmo hardware. Já o treinamento é feito utilizando Otimização Sequencial Mínima (SMO), possibilitando a resolução da complexa otimização da SVM através de passos simples. A implementação da SMO também é feita de modo extremamente paralelo, fazendo uso de técnicas para aceleração como a cache do erro. Ademais, o Kernel Amigável ao Hardware (HFK) é utilizado para diminuir a área utilizada pelo kernel, permitindo que um número maior de kernels seja implementado em um chip de mesmo tamanho, acelerando o treinamento. Após a implementação paralela em hardware, a SVM é validada por simulação e são feitas análises associadas ao desempenho temporal da estrutura proposta, assim como análises associadas ao uso de área da FPGA.


  • Mostrar Abstract
  • Recent years have seen a dramatic increase in the importance of
    Field-Programmable Gate Arrays as compute accelerators.  Companies such as
    Amazon, IBM, Microsoft, and Baidu have started including FPGAs in their data centers aiming to accelerate their search engines. In the center of those applications are many machine learning algorithms, such as Support Vector Machines (SVMs). For FPGAs to thrive in this new role, the effective usage of FPGA resources is required. The project’s main goal is the parallel FPGA implementation of both the feed-forward phase of a Support Vector Machine as well as its training phase. The feed-forward phase (inference) is implemented using the polynomial kernel in a highly parallel way in order to obtain maximum throughput at the cost of some extra area. Moreover, the inference implementation is capable of computing both classification and regression using a single hardware. The training phase of the SVM is implemented using Sequential Minimal Optimization (SMO), which enables the resolution of a complex convex optimization problem using simple steps. The SMO implementation is also highly parallel and uses some acceleration techniques, such as the error cache. Moreover, the Hardware Friendly Kernel (HFK) is used in order to reduce the kernel's area, enabling the increase in the number of kernels per area. After the parallel implementation in hardware, the SVM is validated by simulation. Finally, analysis associated with the temporal performance of the proposed structure, as well as analysis associated with FPGA’s area usage are performed.
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  • RUANN VÍCTOR DE ANDRADE LIRA
  • Obtenção de parâmetros construtivos para antenas de microfita utilizando o Método Taguchi de otimização

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • GUTEMBERGUE SOARES DA SILVA
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • ROBSON HEBRAICO CIPRIANO MANICOBA
  • Data: 24/11/2017

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  • O trabalho tem como objetivo encontrar os parâmetros necessários, para a construção de antenas de microfita, usando patches de formato retangular e circular. Para isso, utiliza-se a técnica de otimização, através do MétodoTaguchi, na qual cada parâmetro é definido a partir da frequência de operação, definida pelo usuário, das características elétricas do material, que será utilizado, para fabricar a antena (espessura do substrato e constante dielétrica do material) e da definição de valores máximo e mínimo, que os parâmetros podem atingir.


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  • The aim of this work is to find the need parameters for build microstrip antennas, using square and circular patch elements. For this, the optimization technique is used, through the Taguchi Method, where each parameter is defined from the desired operation frequency by the user, of the electrical characteristics of the material that will be used to fabricated the antenna (substrate thickness and constant dielectric of the material) and the definition of maximum and minimum values that the parameters can achieve.

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  • JOÃO PAULO DE OLIVEIRA E SILVA
  • Implementação de Controle baseado em Impedância Virtual para Sistemas Fotovoltaicos conectados à Rede Elétrica

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • CECÍLIO MARTINS DE SOUSA NETO
  • Data: 24/11/2017

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  • O conceito de impedância virtual tem sido crescentemente usado em sistemas baseados em eletrônica de potência. Os esquemas de controle baseados em impedância virtual oferecem um meio de modelar o perfil dinâmico dos conversores, essencialmente utilizando um conceito de controle orientado a circuito com a vantagem de não ter perdas. O uso de impedâncias virtuais para o controle da impedância de saída permite que os conversores possam prover funções auxiliares como o controle do fluxo de potência, tolerância a faltas, compensação de distorção harmônica e melhorar a estabilidade dos conversores frente a diferentes condições de carga e da rede. Nesta dissertação de mestrado propõe-se a implementação de uma estratégia de controle baseada em impedância virtual
    em um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica através de um conversor trifásico. Diferentes implementações de impedâncias virtuais e suas funções são apresentadas. O sistema fotovoltaico utilizado e a estratégia de controle utilizada, baseada em impedância virtual, são descritos e resultados experimentais da implementação da impedância virtual são apresentados, validando a estratégia de controle proposta.


  • Mostrar Abstract
  • Virtual impedance concept has been increasingly used in power electronics-based
    Power systems. Virtual-impedance-based control schemes provide a way of shaping
    converters dynamic profile, primarily using a circuit-oriented control concept, with the
    advantage of having no power losses. Using virtual impedances for output impedance
    control allows converters to provide auxiliary functions as power flow control, grid fault
    ride-through, harmonic compensation, and improve converter stability against different
    grid and load conditions. This master’s thesis qualifying proposes an implementation of
    virtual impedance-based control scheme on a photovoltaic system grid-connected three phase
    inverter. Different virtual impedance implementations and their functions are presented.
    The photovoltaic system considered and virtual impedance-based control scheme
    are described, and simulation results are presented. At last, preliminary experimental
    results of practical impedance implementation are presented.

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  • MATHEUS FERNANDES TORQUATO
  • Proposta de implementação paralela de algoritmo genético em FPGA

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • RICARDO PEZZUOL JACOBI
  • Data: 01/12/2017

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  • Os Algoritmos Genéticos (AGs) são utilizados para resolver problemas de busca e otimização no qual, uma solução ótima pode ser encontrada utilizando um processo iterativo e usando transições probabilísticas e não determinísticas. Todavia, dependendo do tipo de problema, o tempo para encontrar a solução pode ser elevado em máquinas sequenciais devido à complexidade computacional do algoritmo genético. Assim, esse trabalho possui como objetivo o desenvolvimento de um protótipo associado a uma implementação paralela de um algoritmo genético em FPGA (Field-programmable gate array). O principal objetivo do desenvolvimento dessa arquitetura é a otimização do tempo de processamento do sistema. Resultados associados com o tempo de processamento e a área ocupada para vários tamanhos de população foram analisados. Estudos relativos à precisão da resposta do algoritmo genético para o problema de otimização de funções com uma e duas variáveis também foram analisados para a implementação em hardware. Todo projeto foi desenvolvido utilizando a plataforma de desenvolvimento System Generator da Xilinx tendo como FPGA alvo um Virtex-7 xc7vx550t-1ffg1158 FPGA.


  • Mostrar Abstract
  • Genetic Algorithms (GAs) are used to solve search and optimization problems in which an optimal solution can be found using an iterative process and using probabilistic and non-deterministic transitions. However, depending on the type of problem, the time required to find a solution can be high in sequential machines due to the computational complexity of genetic algorithm. This work proposes a parallel implementation of a genetic algorithm on field-programmable gate array (FPGA). Optimization of the system’s processing time is the main goal of this project. Results associated with the processing time and area occupancy (in FPGA) for various population size are analyzed. Studies concerning the accuracy of the GA response for the optimization of functions with one and two variables were also analyzed for the hardware implementation. The project was developed using the System Generator software (Xilinx development platform) and the Virtex-7 xc7vx550t-1ffg1158 FPGA.

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  • MAURÍCIO RABELLO SILVA
  • Análise de Desempenho de Rede de Comunicação para um Sistema Multi VANT Aplicado à Varredura de Área de Impacto de Foguetes

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MARCELO BORGES NOGUEIRA
  • FELIPE DENIS MENDONCA DE OLIVEIRA
  • Data: 01/12/2017

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  • Pesquisas relacionadas com sistemas utilizando diversos veículos aéreos não tripulados (multi VANTs) vem crescendo nos últimos anos. Entre os desafios enfrentados, uma rede de comunicação de dados robusta é crucial para cooperação e colaboração entre VANTs. No projeto da rede devem ser levados em conta fatores como o propósito da missão da esquadrilha, planejamento de caminho e trajetória, coleta de dados dos sensores e suprimento energético. Desta forma, o presente trabalho apresenta a especificação de uma arquitetura de rede de comunicação de dados para uma esquadrilha de Veículos Aéreos Não Tripulados a serem utilizados na varredura da área de impacto de foguetes lançados a partir do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI – Rio Grande do Norte).
    Assim, realiza-se um estudo sobre as principais características das redes de comunicação para sistemas multi VANT e as especificidades da aplicação abordada neste projeto. São propostas duas estratégias diferentes para a varredura da área de impacto de foguetes. São analisadas as características das redes para sistemas multi VANTs mais adequadas a estas estratégias, de forma a fazer uma análise comparativa entre as mesmas e definir uma arquitetura apropriada para a aplicação.
    Dentro deste contexto, é proposta uma arquitetura de rede, com base em módulos Xbee Pro 900HP, integrados em uma plataforma de hardware controlada por computador embarcado, equipado com GPS e placa controladora de piloto automático. É idealizado e implementado um plano de testes com os dispositivos Xbee para avaliar o desempenho destes na arquitetura de rede proposta em termos de robustez, confiabilidade e economia de energia.
    Para aferição do desempenho nos possíveis cenários de formação da esquadrilha de VANTs são utilizados softwares de gerencia de rede, visando medir a largura de banda (throughput), perda de pacotes e outros indicadores de desempenho nos links de comunicação entre os diferentes nós da rede.


  • Mostrar Abstract
  • Research on Multi Unmanned Aerial Systems (Multi-UAV) is growing in recent years. Among several scientific and technical challenges, a robust data communication network is crucial for the cooperation and collaboration between the UAVs.

    The network design must take into account factors such as the purpose of the mission, trajectory and path planning, sensor data collection and energy supply. In this way, the present work presents the specification of a data communication network architecture for a squadron of Unmanned Aerial Vehicles to be used in the scanning of the rocket impact area for CLBI rocket launch center (Rio grande do Norte, Brazil).

    Thus, a study on the main characteristics of communication networks for multi-UAV systems and the specificities of the application addressed in this project is done. Two different strategies for the scanning of the rocket impact area are proposed. In order to do a comparative analysis between these strategies and to define an appropriate architecture for the application, the characteristics of the networks for multi-UAV systems that are more appropriate to them are analyzed.  

    In this context, a network architecture based on Xbee Pro 900HP S3B modules, integrated in an embedded computer hardware platform, equipped with GPS and autopilot controller board is proposed. A test plan with Xbee devices is conceived and implemented in orderto evaluate their performance in the proposed network architecture in terms of robustness, reliability and energy economy.

     

    In order to measure performance in the possible UAV squad formation scenarios, network management software is used to measure throughput, packet loss and other performance indicators in the communication links between the different nodes of the network.

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  • ANDRE HENRIQUE MATIAS PIRES
  • Análise Multinível Wavelet como Função de Avaliação na Sintonia de Controladores Utilizando Metaheurísticas

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • ROBERTO KAWAKAMI HARROP GALVAO
  • Data: 06/12/2017

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  • O controle de sistemas dinâmicos apresenta-se como um desafio, os métodos tradicionalmente utilizados na sintonia apresentam a dificuldade em expressar as especificações pretendidas e conseguir encontrar controladores que atendam a esses requerimentos, sobretudo quando o caso exige controladores mais complexos, é o caso de problemas MIMO (Multiple Input Multiple Output). Devido a crescente competitividade na indústria, torna-se imprescindível utilizar técnicas de sintonia mais eficientes e que de fato consigam encontrar controladores com desempenho pretendido. Pode-se, para isso, utilizar-se das metaheurísticas, como Particle Swarm Optimization (PSO), Algoritmo Genético (AG) e Algoritmo do Vagalume para a obtenção dos parâmetros do controlador de acordo com uma função de avaliação, a qual deve conseguir, de fato, codificar o quão bom é um dado controlador, expressando de forma adequada as especificações desejadas, de modo que a metaheurística empregada consiga encontrar o controlador ótimo, que melhor satisfaça a função de avaliação escolhida. Em vista disso, propõe-se a utilização da análise wavelet mutiníveis, já muito presente na literatura, voltada para outras aplicações, sobretudo na análise de sinais, sons e imagens, para a confecção de um índice a ser utilizado como função de avaliação na otimização da sintonia de controladores. A análise wavelet permite a apreensão de informações do comportamento e forma do sinal, informando frequência de um sinal ao longo do tempo, característica que  pode ser desejável, na avaliação e projeto de controladores sendo, assim, possível avaliar separadamente o desempenho do transitório e do regime permanente. Será feito um estudo de caso, encontrando o controle de um sistema MIMO de quatro tanques acoplados. Foi feito um estudo comparativo com outras funções de avaliação apresentadas na literatura e com o método do LGR (Lugar Geométrico das Raízes). Os controladores implementados apresentaram o desempenho esperado, e aquele encontrado utilizando o índice proposto presentou melhor desempenho.


  • Mostrar Abstract
  • The control of dynamic systems is a challenge, the methods traditionally used in tuning present the difficulty in expressing the desired specifications and being able to find controllers that produce these requirements, especially when the case requires more complex controllers, it is the case of  Multiple Input Multiple Output (MIMO) problems. Due to the increasing competitiveness in the industry, it becomes imperative to use more efficient tuning techniques and that in fact can find controllers with the desired performance. For this, one can use metaheuristics, such as Particle Swarm Optimization (PSO), Genetic Algorithm (AG) and Vagalume Algorithm to obtain the parameters of the controller according to a fitness function, which should in fact code how good a given controller is, adequately expressing the desired specifications, so that the metaheuristic employed can find the optimal controller, which best satisfies the chosen fitness function. Therefore, it is proposed to use the multilevel wavelet analysis, already present in the literature, focused on other applications, especially in the analysis of signals, sounds and images, for the creation of an index to be used as a fitness function in control optimization. Wavelet analysis allows to capture information on the behavior and shape of the signal by informing the frequency of a signal over time, a characteristic that may be desirable, in the evaluation and design of controllers and, thus, it is possible to separately evaluate the performance transitional and permanent arrangements. A case study will be done, finding control of a MIMO system of four coupled tanks. A comparative study was made with other fitness functions presented in the literature and with the Root Locus  method. The implemented controllers presented the expected performance, and the one found using the proposed index presented better performance.

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  • PEDRO MAIA DE SANTANA
  • Soluções de Coexistência LTE/Wi-Fi em Banda Não Licenciada

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ÁLVARO AUGUSTO MACHADO DE MEDEIROS
  • Data: 07/12/2017

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo sobre a aplicação de redes LTE no espectro ISM (Industrial Scientific and Medical) e seu consequente impacto sobre tecnologias comumente coexistentes na mesma faixa de frequência. Inicialmente, é realizada uma elucidação teórica sobre as regulamentações que envolvem o uso de espectro não-licenciado. Na sequência,  são apresentadas as principais soluções de coexistência do LTE nesse meio, destacando-se o mecanismo recentemente padronizado pelo 3GPP, o LTE-LBT, e tecnologias específicas de empresas pioneiras na área, tais como uma solução LTE-DC. Como elemento prático complementar à investigação teórica inicial, são desenvolvidas análises de desempenho das respectivas soluções utilizando o simulador ns-3. A novidade do trabalho é materializada pela apresentação de uma proposta de solução para o mecanismo Carrier-Sensing Adaptive Transmission (CSAT). Essa solução, baseada em aprendizado de máquina, visa melhorar o desempenho conjunto dos sistemas que coexistem na faixa ISM. Essa solução adaptativa é comparada com as soluções clássicas e o seu ganho é evidenciado em cenários definidos por órgãos de padronização mundial.


  • Mostrar Abstract
  • The objective of this master thesis plan is to perform a study on the application of LTE networks in the ISM (Industrial Scientific and Medical) spectrum and its consequent impact on heterogeneous technologies commonly coexisting in the same frequency range. Initially, a theoretical elucidation about the regulations that involve the use of unlicensed spectrum as well as the main LTE coexistence solutions in this medium is made, highlighting the mechanism recently standardized by 3GPP (LTE-LBT) and pioneering companies in the field, such as a solution from Qualcomm (the LTE-DC). As a practical elucidation of the initial theoretical investigation, performance analyzes of the respective solutions are developed using the ns-3 simulator. In the end, a solution proposal for the Carrier-Sensing Adaptive Transmission (CSAT) mechanism based on machine learning is presented. This solution aims to improve the performance of LTE-DC. In the final version of the master thesis, this adaptive solution will be compared with the classical solutions and its gain will be evidenced.

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  • GUILHERME PEREIRA MARCHIORO BERTELLI
  • Controle sobre Redes Industriais sem Fio: Uma Avaliação de Desempenho dos Padrões WirelessHART e ISA100.11a

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVAN MULLER
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCELO HENRIQUE RAMALHO NOBRE
  • Data: 18/12/2017

  • Mostrar Resumo
  • Com a ascensão da Industria 4.0, comunicação sem fio tem se tornado uma tendência em ambientes industriais, poupando recursos e possibilitando novas applicações quando comparada com tecnologias cabeadas. Neste contexto, as especificações WirelessHART e ISA100.11a tem emergido como soluções padrões. Apesar do alto grau de aplicabilidade, devido a natureza de seus desafios (confiabilidade, consumo de energia, tolerância a falhas, atrasos constantes), redes industriais sem fio são usadas, na maioria das aplicações, para monitoramento. Devido a esses motivos e o caráter conservador da industria, a demanda para avaliação e garantia de confiabilidade em Sistemas de Controle sobre Redes sem Fio (Wireless Networked Control System - WNCS) é iminente. Visando esclarecer e desmistificar o uso de tecnologias sem fio em malhas de controle na industria, este presente trabalho traz uma visão geral de WNCS e experimentos práticos de avaliação que permitem analisar o comportamento de redes WirelessHART e ISA100.11a no control e de processos através do controle de uma malha de nível por algoritmo PID implementado numa aplicação host. O estudo fez uso dos kits SmartMesh WirelessHART Starter Kit e  Nivis ISA100.11a Integration kit, da Dust-Networks e Nivis, respectivamente, para estabelecer as redes sem fio, aliados aos transmissores de pressão 3051S (Emerson) e EJX110 (Yokogawa), e garante confiabilidade e eficiência de aplicações de controle sobre redes sem fio.


  • Mostrar Abstract
  • With the rise of Industry 4.0, wireless communication is a tendency in industrial environments, saving resources and enabling the addition of new applications when compared to their wired counterparts. In this context, the WirelessHART and ISA100.11a specifications are emerging as solutions for the last mile connection. Despite their high degree of applicability, due to the nature of its technical challenges (reliability, energy consumption, fault tolerance, ensuring constant delays), industrial wireless networks used, in the majority of applications, for monitoring processes. Given the aforementioned and the conservatory tendency of the industry, the demand for evaluation and assured reliability tools on Wireless Networked Control Systems (WNCS) is imminent. Aiming to enlighten and demystify the use of wireless technology on the control loops in the industry, this work presents an overview of WNCS and a practical experiment of evaluation that enables the analysis of the behavior of typical WirelessHART and ISA100.11a networks in process control by controlling the level loop of a process station through a PID algorithm implemented in a host application. The conducted control study used the Dust-Networks SmartMesh WirelessHART Starter Kit and Nivis ISA100.11A Integration kit to establish the networks, allied to Emerson's 3051S and Yokogawa's EJX110 pressure transmitters, and assures reliability and efficiency for WNCS applications.

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  • RAFAEL LUCAS DA SILVA FRANCA
  • Proteção de Linhas de Transmissão de Corrente Alternada Baseada em Ondas Viajantes Utilizando um Terminal

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • KARCIUS MARCELUS COLACO DANTAS
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • Data: 18/12/2017

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  • Um método de proteção rápida incrementa a estabilidade do sistema elétrico de potência, evita danos aos componentes do sistema e reduz efeitos de problemas de qualidade de energia, beneficiando a todos os agentes que compõem o sistema elétrico de potência. As linhas de transmissão AC são componentes de extrema importância ao sistema elétrico, pois conectam unidades de geração às unidades consumidoras. Dessa forma, problemas no sistema de transmissão têm o potencial de afetar todo o sistema elétrico. A proteção de linhas de transmissão AC baseada em ondas viajantes se propõe a ser o mais rápido método de proteção. As ondas viajantes são transitórios eletromagnéticos de alta frequência que surgem nos sinais de tensão e corrente após a incidência de um evento na linha de transmissão, como um curto-circuito. Esquemas de proteção baseados em ondas viajantes utilizando dois terminais, apesar de mais fácil desenvolvimento e implementação, necessitam de um sistema de comunicação e, normalmente, de um sistema de sincronismo de dados, entre os dois terminais, o que demanda custos e estão sujeitos a desvantagens técnicas inerentes a tais sistemas. Neste trabalho será investigado os princípios da proteção de ondas viajantes e, ao final, será proposto um método de proteção de linhas de transmissão AC baseado em ondas viajantes utilizando um terminal, sem a necessidade de sistemas de comunicação e, obviamente, de sincronismo de dados. A proposta desta pesquisa inclui equacionar o efeito da frequência de amostragem do sinal na proteção, fenômeno, até então, não analisado para a proteção utilizando um terminal. Além disso, problemas clássicos inerentes à proteção baseada em ondas viajantes, como a ocorrência de faltas próximas aos terminais da linha e a estimação da velocidade das ondas, serão detalhadamente equacionadas com o objetivo de se apresentar soluções a tais problemas. O estudo será desenvolvido por meio de simulações computacionais em um sistema de transmissão baseado em linhas de transmissão AC de 500 kV de sistemas brasileiro e chinês, estando as linhas modeladas a parâmetros distribuídos. Ao final, espera-se que um rápido e confiável esquema de proteção de linhas de transmissão AC baseado em ondas viajantes utilizando um terminal seja desenvolvido.


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  • A fast protection method increases the electrical power system stability, avoids damages to system components, and reduces power quality issues effects, benefiting all the electrical power system agents. The transmission lines are extremely important to the electrical system since it connects the generation units to the consumers. Therefore, problems in the transmission system has the potential of affecting all the power system. The transmission line protection based on traveling waves proposes to be the fastest protection method. The traveling waves are high frequency electromagnetic transients that arise in the voltage and current signals after an event inception in the transmission line, as a fault. Two-terminal protection schemes based on traveling waves are easier developed and implemented than one-terminal ones, but need communication and, normally, data synchronization systems among the two line terminations, which demands costs and presents technical drawbacks. This work pretends to investigate the traveling waves protection principles and, at the end, will propose anone-terminal transmission line protection based on traveling waves with no need of a communication and, obviously, data synchronization systems.The proposal of this research includes performing the equation of the sampling frequency effects in the one-terminal protection, which was not perform until now. Furthermore, classic issues related to protection based on traveling waves, such as fault close to the line terminals and the traveling waves velocity estimation, will be detailedlyequated in order to present solutions to such problems. The research will be evaluated by means of computational simulations in a 500 kV transmission system based on Brazilian and Chinese systems with the lines modulated at distributed parameters. At the end, it is expected that a fast and reliable one-terminal transmission line protection based on traveling wave method be proposed.

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  • FABRICIO ROOSEVELT MELO DA SILVA
  • Implantação e Desenvolvimento de uma Rede de Automação Industrial e Sistema SCADA para Estação de Tratamento de Água Purificada

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • RODRIGO SOARES SEMENTE
  • Data: 19/12/2017

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  • Este trabalho tem como objetivo a adequação de uma estação de tratamento de água, através do desenvolvimento e a implantação de um sistema de automação e supervisão voltado para produção de água purificada para fins farmacêuticos. A água tem importância fundamental na indústria farmacêutica, participa dos processos de limpeza de materiais e superfícies, além de ser utilizada como veículo em formulações, exigindo uma série de especificações físico-química e microbiológicas. O processo de purificação da água deve passar rotineiramente por um controle de qualidade rígido e deve possuir um processo industrial conciso, automatizado e eficiente, de acordo com a legislação vigente. A utilização de redes de automação e sistemas supervisórios está longe de ser novidade em qualquer tipo de indústria, porém, neste caso, a planta industrial objeto de estudo não utilizava estas ferramentas. Para atingir o objetivo proposto fez-se a implementação de uma rede de comunicação industrial entre os equipamentos da planta, através de uma rede padrão MODBUS, uma rede instrumental com sinal de corrente elétrica e uma rede padrão Ethernet. Concentrou-se os dados de leituras das variáveis dos equipamentos no CLP mestre, este por sua vez ligado a um sistema SCADA. Este SCADA fornece ao operador uma visão panorâmica do processo, informando-o em tempo real o comportamento das variáveis provenientes das etapas do processo, facilitando qualquer intervenção ou mudança no sistema. Os dados mais importantes são armazenados diariamente em arquivos na estação do SCADA, ficando disponíveis para futuras auditorias ou durante a validação anual da planta, comprovando a eficácia e segurança de todo o sistema.


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  • This document propose the adequace of a water treatment station, through the development and implementation of an automation and supervision system aimed at the production of purified water used in the manufacture of medicines. Water is of fundamental importance in the pharmaceutical industry, it participates in the cleaning processes of materials and surfaces, as well as being used as a vehicle in formulations, requiring a series of physicochemical and microbiological specifications. The process of water purification must routinely pass through a strict quality control and must have a concise, automated and efficient industrial process, according to the current legislation. The use of automation networks and supervisory systems is far from novelty in any type of industry, however, in this case, the industrial plant under study did not use these tools. In order to reach the proposed objective, an industrial communication network was implemented between the plant equipments, through a MODBUS default network, an electric current signal instrument network and a Ethernet network. The data of readings of the equipments variables were concentrated in the master PLC, which in turn was connected to a SCADA system. This SCADA provides the operator with a panoramic view of the process, informing it in real time of the behavior of the variables from the process steps, facilitating any intervention or change in the system. The most important data is stored daily in files at the SCADA station, becoming available for future audits or during the annual validation of the station, proving the effectiveness and security of the entire system.

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  • JESSIKA FONSÊCA FERNANDES
  • Proteção Diferencial de Transformadores de Potência Baseada em Máquinas de Vetor de Suporte e Transformada Wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE VIGOLVINO LOPES
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • ORIVALDO VIEIRA DE SANTANA JUNIOR
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 19/12/2017

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  • Neste trabalho propõe-se uma alternativa a melhorar a proteção diferencial de transformadores usando a combinação de máquina de vetor de suporte e a transformada wavelet. O método proposto utiliza a transformada wavelet para detectar o início de distúrbios que afetem o transformador, sendo interno ou externo, enquanto que a rede neural artificial realiza a classificação do tipo de distúrbio (falta interna, falta externa e energização de transformadores) de forma rápida e eficaz. Desta forma, a máquina de vetor de suporte atua como um classificador de padrões que desempenha a função diferencial de transformadores convencional evitando, assim, inadequadas operações do relé em situações de faltas externas e energizações de transformadores. Além disso, o método proposto conta com uma função adicional, a classificação de faltas internas ao transformador, por meio de uma segunda rede neural artificial para auxiliar na reparação e manutenção do transformador. O esquema de proteção diferencial proposto pode funcionar em conjunto com as demais proteções do sistema enviando sinais de alerta, como por exemplo, para condições de falta externa ao transformador, tornando, assim a proteção mais confiável e inteligente. 


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  • The proposed method uses the wavelet transform to detect the beginning of some disturbance affecting the transformer, either internal or external. Whereas SVM will correctly classify the type of disturbance (internal fault, external fault and transformers energization), quickly and effectively. Therefore, SVM make the function the classifier of patterns that has the same function of differential protection of transformers, with a high efficiency in the detection of internal faults, thus avoiding inadequate relay operations in situations of external fault and transformer energization. In addition, the proposed method has an additional function, which is the classification of faults internal of transformer, which can assist in the repair and maintenance of the transformer. Therefore the proposed differential protection scheme can work in conjunction with the other system protections by sending warning signals, such as for external fault conditions of transformer, thus making the protection more reliable and intelligent.

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  • JÚLIO CÉSAR MELO GOMES DE OLIVEIRA
  • Soft sensor veicular para medição de emissões de gases

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • DANIEL GOUVEIA COSTA
  • Data: 19/12/2017

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  • Historicamente as cidades seguem modelos de planejamento reativos onde o gestor toma decisões conforme a ocorrência dos problemas. Por outro lado, o crescimento exponencias das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) tem permitido que diversos sensores, dispositivos, sistemas e objetos se conectem, gerando dados que podem ser transformados em informação e usados em um paradigma de planejamento urbano mais eficiente onde as decisões podem ser tomadas antes que os problemas ocorram. Assim, nesse trabalho será desenvolvido um software capaz de estimar a quantidade de dióxido de carbono, a partir de leituras de sensores existentes em veículos, que irá contribuir para o planejamento proativo das cidades a partir do monitoramento da poluição veicular. Técnicas de CrowdSensing e um leitor On-Board Diagnostic (OBD-II) serão utilizados para extrair dados dos veículos em tempo real, armazenados localmente nos aparelhos que foram coletados. Por fim, podemos ver que a partir das informações obtidas, existe a possibilidade de se extrair informações a respeito do funcionamento do veículo e até mesmo realizar inferências sobre a dinâmica dos veículos nas cidades, mostrando potencial para o desenvolvimento de ferramentas auxiliares a gestão dos centros urbanos.


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  • Traditionally, cities planning has followed reactive decision models based on the occurrence of problems. With the development and spread of communication and information technologies, the interconnection of electronic devices has opened a new era of data exchanging and processing, potentially supporting more efficient decisions in modern cities. This paper then proposes a software, capable of estimating the amount of carbon dioxide from existing sensor readings in vehicles, which aims to support more proactive planning and management of modern cities, addressing the problem of vehicular pollution monitoring. For that, a crowdsensing approach and the OBD-II standard are exploited dynamically extract data from vehicles to be processed and delivered. Finally, we can see that with the information obtained, it is possible to extract information about the operation of the vehicle and even make inferences about the dynamics of the vehicles in the cities, showing potential for the development of auxiliary tools for the management of urban centers.

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  • EVERTON JOSÉ DE CASTRO REGO
  • Ajuste de Controlador PI Embarcado em CLP Baseado na Estimativa de Robustez

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • PERICLES REZENDE BARROS
  • Data: 22/12/2017

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  • O controle automático de processos é uma demanda crescente nas indústrias que buscam técnicas que automatizem a sintonia dos sistemas de controle e que garantam eficiência, qualidade e segurança. Este trabalho tem como objetivo implementar um método de avaliação e reajuste de controladores PI, a fim de que o sistema alcance um desempenho e estabilidade robusta na presença de perturbações. O método é inspirado em trabalhos já existentes na literatura e possui duas etapas, a primeira etapa é de avaliação de robustez do controlador, em que se estima suas margens de ganho e de fase. Na segunda etapa os parâmetros do controlador PI são corrigidos para assegurar que os critérios de robustez não sejam violados. Pretende-se programar o método diretamente num CLP para que funcione em conjunto do seu controlador. Inicialmente, os resultados foram avaliados por simulações computacionais do método de modo que posteriormente foi passado para CLP. Os experimentos foram realizados em processos reais controlados do CLP para corroborar os resultados simulados.


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  • Automatic process control is a growing demand in industries that seek techniques that automate the parameterization of control systems and ensure efficiency, quality and safety. This work aims to implement a method of assessment and readjustment of PI controllers, for the system to achieve robust performance and stability in the presence of disturbances. The method is inspired by works from the literature and has two stages, the first step is to evaluate the robustness of the controller, in which its gain and phase margins are estimated. And if the robustness parameters are violated or not reached, in the second step the parameters of the PI controller will be corrected. It’s intended to program the method directly into a PLC to work together with its controller. Initially, the results are evaluated by computational simulations of the method so that it’s later passed to PLC. The experiments will be performed in real processes controlled by PLC to support the simulated results.

Teses
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  • FRANCISCO DAS CHAGAS DA SILVA JÚNIOR
  • Controle Adaptativo por Posicionamento de Polos e Estrutura Variável 
    
  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • JOSÉ ÁLVARO DE PAIVA
  • LEONARDO RODRIGUES DE LIMA TEIXEIRA
  • ODAILSON CAVALCANTE DE OLIVEIRA
  • Data: 03/02/2017
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  • Este trabalho aborda o problema de projeto de controladores adaptativos por
    posicionamento de polos para plantas incertas, monovariáveis, lineares e invariantes
    no tempo (LTI), tanto de fase mínima como de fase não mínima. No primeiro esquema
    apresentado, denominado Controle Adaptativo por Posicionamento de Polos e Estrutura
    Variável (VS-APPC), os parâmetros do controlador são calculados a cada instante de
    tempo a partir das estimativas dos parâmetros da planta, que são geradas por leis
    chaveadas baseadas na teoria dos Sistemas com Estrutura Variável (VSS), e de um
    polinômio característico, escolhido com base em especificações de desempenho e que
    define a posição desejada para os polos de malha fechada. O segundo esquema,
    denominado Controle Adaptativo Intervalar por Posicionamento de Polos e Estrutura
    Variável (IVS-APPC), é projetado para plantas intervalares, ou seja, plantas cujos
    parâmetros são desconhecidos mas limitados a intervalos conhecidos, que são comuns
    em situações práticas onde muitas vezes os modelos de sistemas LTI tratados são na
    verdade aproximações de sistemas não-lineares, por exemplo, o que pode resultar em
    incertezas paramétricas significativas para os sistemas de controle. No projeto do
    IVS-APPC, os parâmetros do controlador são calculados da mesma forma que no caso do
    VS-APPC, mas devem estar contidos em intervalos previamente calculados por um
    algoritmo de otimização que busca solucionar um problema de Programação Não-Linear,
    de forma a garantir que os polos de malha fechada permaneçam em uma região convexa
    definida pelas raízes de um polinômio característico intervalar, cuja estabilidade é
    garantida pelo Teorema de Kharitonov. A principal motivação deste trabalho é a
    aplicação dos esquemas propostos a plantas de fase não mínima, já que a abordagem de
    controle conhecida como Controle Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura
    Variável (VS-MRAC), que tem apresentado ao longos dos últimos anos resultados
    satisfatórios de desempenho e robustez, é restrita a plantas de fase mínima.
    Resultados de simulação são apresentados para ilustrar as propriedades dos esquemas
    propostos, como por exemplo transitório rápido, sinal de controle suave sem
    filtragem e robustez a variações paramétricas.
    

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  • This work deals with the problem of designing adaptive pole placement
    controllers for uncertain, monovariable, linear and time-invariant (LTI) plants,
    both minimum and nonminimum phase plants. In the first scheme presented, called
    Variable Structure Adaptive Pole Placement Control (VS-APPC), the controller
    parameters are calculated at each instant of time from the plant parameters
    estimates, which are generated by switching laws based on the Variable Structure
    Systems (VSS) theory, and a characteristic polynomial, chosen based on performance
    requirements and which defines the desired closed-loop pole locations. The second
    scheme, called Interval Variable Structure Adaptive Pole Placement Control
    (IVS-APPC), is designed for interval plants, i.e., plants whose parameters are
    unknown but constrained within known intervals, which are common in practical
    situations where often LTI system models treated are actually approximations of
    nonlinear systems, for example, which may result in significant parametric
    uncertainties for the control systems. In the IVS-APPC design, the controller
    parameters are calculated in the same way as the VS-APPC case, but must be contained
    in intervals previously calculated by an optimization algorithm that seeks to solve
    a Nonlinear Programming problem, so to ensure that the closed-loop poles remain in a
    convex region defined by the roots of an interval characteristic polynomial whose
    stability is guaranteed by Kharitonov's Theorem. The main motivation of this work is
    the application of the proposed schemes to nonminimum phase plants, since the
    control approach known as Variable Structure Model Reference Adaptive Control
    (VS-MRAC), which has presented over the last years satisfactory performance and
    robustness results, is restricted to minimum phase plants. Simulation results are
    presented to illustrate the properties of the proposed schemes, such as fast
    transient, smooth control signal without filtering and robustness to parametric
    variations.
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  • DANIEL LOPES MARTINS
  • Sistema Inteligente para Auxilio no Projeto e Instalação de uma Rede Industrial de Sensores Sem Fio

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • DENNIS BRANDAO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • VINICIUS PONTE MACHADO
  • Data: 06/02/2017

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  • O avanço da tecnologia nos proporcionou uma melhora significativa nos meios de comunicação. Hoje em dia somos rodeados por dispositivos que a todo o momento estão se comunicando uns com os outros utilizando ondas eletromagnéticas. Dois grandes benefícios desses sistemas são justamente a mobilidade proporcionada por não utilizarem cabos nas suas comunicações e a facilidade de instalaçã. O mercado industrial percebeu que tais características são bem vantajosas (principalmente em equipamentos móveis e ambientes hostis, corrosivos ou de altas temperaturas) ecomeçou a investir nessa tecnologia com o surgimento dedois protocolos que se destacam por serem protocolos abertos de comunicação sem fio para ambientes industriais: O WirelessHART e o ISA100.11a. WirelessHART foi desenvolvido pela HART Communication Foundation na revisão 7.0 da especificação do protocolo HART e o ISA100.11a foi desenvolvido pela International Society of Automation(ISA) que iniciou a ideia de padronizar os sistemas wireless de comunicação industrial tanto para automação quanto para controle, sendo o ISA100.11a o primeiro padrão desenvolv. Apesar da tecnologia sem fio ser bem difundida para a população comum, no ambiente industrial, a tecnologia sofre algumas restrições para sua utilização. Odeterminismo, latência e recuperação na perda de comunicação são características essenciais para sua confiabilidade na entrega da informaçãO. Para isso, a alocação dos instrumentos e roteadores pode influenciar de forma positiva ou negativa a quantidade de rotas e alcance dos instrumentos, permitindo sinais mais fortes frente a obstáculos e/ou rotas alternativas no caso da perda das rotas principais. Este Trabalho consiste na proposta de tese que busca, através da utilização da técnica de algoritmo genético multiobjetivo, determinar as posições dos instrumentos roteadores de forma que a rede possa se tornar mais robusta possível no ambiente no qual ele foi instalado. Espera-se que este trabalho possa auxiliar os engenheiros de projeto a determinar de forma mais rápida e satisfatória a posição dos instrumentos maximizando a confiabilidade do sistema como todo, minimizando características como perda de sinal e de pacotes e como consequência, paradas do processo para manutenção de equipamentos.


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  • The advancement of technology has provided us with a significant improvement in the communication media. Nowadays we are surrounded by devices that are communicating all the time with each other using electromagnetic waves. Two major benefits of these systems are precisely the mobility provided by not using cables in their communications and ease of installation. The industrial market realized that these characteristics are very advantageous (mainly in mobile equipment and hostile environments, corrosive or in high temperatures) and began to invest in this technology with the emergence of two protocols that stand out as being open wireless communication protocols for industrial environments: WirelessHART and ISA100.11a. The WirelessHART was developed by the HART Communication Foundation in revision 7.0 of the HART protocol specification and the ISA100.11a was developed by the International Society of Automation (ISA), which started the idea of standardizing wireless industrial communication systems for both automation and control, With ISA100.11a being the first developed standard. Although wireless technology is well-known to the general population, in the industrial environment, the technology has some restrictions on its use. Determinism, latency and recovery in the loss of communication are essential characteristics for its reliability in the delivery of information. For this, the allocation of instruments and routers can positively or negatively influence the number of routes and reach of the instruments, allowing stronger signals against obstacles and / or alternative routes in case of loss of main routes. This work consists of the proposal thesis that look for, through the use of the multiobjective genetic algorithm technique, to determine the positions of the routing instruments so that the network can become as robust as possible in the environment in which it was installed. It is hoped that this work can help project engineers to more quickly and satisfactorily determine the position of the instruments maximizing system reliability as a whole, minimizing features such as signal loss and packet loss and as a consequence, process stops for maintenance of equipment.

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  • PHELIPE SENA OLIVEIRA
  • Desenvolvimento de uma Nova Técnica para Otimização de Circuitos Planares Inspirada no Comportamento Social das Aranhas

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • GLAUCO FONTGALLAND
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 06/02/2017

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  • Os avanços tecnológicos recentes na área de telecomunicações têm incrementado a demanda por dispositivos móveis de micro-ondas que sejam leves, compactos e versáteis. Neste cenário, tem havido um grande interesse em novas configurações de dispositivos e circuitos de micro-ondas, o que tem resultado em um aumento de complexidade nos processos de desenvolvimento, particularmente nos casos de sínteses. Para reduzir as dificuldades, uma boa alternativa é a aplicação de algoritmos bioinspirados com o intuito de adequar o comportamento dessas novas estruturas às características de desempenho desejadas. Neste contexto, uma das primeiras vertentes a obter êxito na solução de problemas complexos foi a utilização de algoritmos evolutivos através dos Algoritmos Genéticos, onde o objetivo principal é a sobrevivência dos indivíduos mais fortes. Outra vertente em evidência nos últimos anos é a inteligência de enxames, em que os indivíduos ou agentes trabalham em conjunto pelo bem comum. Entre estas, um dos principais representantes é a Otimização por Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO). Por outro lado, as antenas e as superfícies seletivas de frequência (Frequency Selective Surface - FSS) são estruturas muito importantes nos sistemas de comunicações, que podem ser otimizadas pela atuação dos algoritmos bioinspirados. Geralmente, para que os algoritmos bioinspirados auxiliem na otimização dessas estruturas é necessária a implementação de técnicas de análise numérica como o método dos momentos ou o método dos elementos finitos. Diante da dificuldade de modelagem das técnicas descritas, surgem alternativas como a hibridização. Por exemplo, uma solução adotada consiste na junção de um algoritmo bioinspirado com uma função de estimação, como as Redes Neurais Artificiais, ou com métodos de interpolação. Embora seja possível encontrar soluções desejadas com hibridização, as estimações são realizadas após um processo de treinamento efetuado através de uma base de dados que pode ser formada por conjuntos de entrada e de saída. Cada estrutura de antena ou de FSS exige uma base de dados para treinamento que é específica. Este trabalho propõe uma técnica de otimização baseado na utilização de um algoritmo bioinspirado e um framework que realiza o acoplamento do algoritmo ao software comercial ANSYS HFSS. O propósito é realizar as simulações das soluções em potencial durante a execução do algoritmo bioinspirado, e com isso, evitar o uso de uma base de dados, e tornar o modelo eficiente e flexível com relação às alterações nas estruturas das antenas e FSS. Outro objetivo original deste trabalho é a utilização do algoritmo Social Spider Optimization (SSO) para a solução de problemas na área de eletromagnetismo aplicado. O algoritmo SSO é baseado na inteligência de enxames e apresenta como característica diferencial a modelagem de indivíduos com comportamentos diferentes entre si, o que pode melhorar a varredura no espaço de busca. Para comprovar a eficácia da técnica proposta, alguns projetos de antenas e de FSS são otimizados através de variações em seus parâmetros estruturais. Inicialmente, deseja-se melhorar a largura de banda de uma antena para atuar como banda ultra larga. Em seguida, é realizada a otimização de uma estrutura de FSS para garantir um comportamento específico em termos de frequência de ressonância e largura de banda. Posteriormente, a técnica proposta é utilizada para auxiliar na redução de tamanho de uma antena de microfita que utiliza duas técnicas de miniaturização. Os resultados obtidos na otimização dos projetos dos circuitos são comparados com os de outras técnicas, tendo sido observado uma boa concordância.


  • Mostrar Abstract
  • Recent advances in telecommunications technology have increased the demand for lightweight, compact, and versatile microwave mobile devices. In this scenario, there has been a great deal of interest in new configurations of microwave devices and circuits, which has resulted in increased complexity in development processes, particularly for syntheses applications. To reduce these difficulties, a good alternative is the application of bioinspired algorithms in order to adapt the behavior of these new structures to the desired performance characteristics. In this context, the use of evolutionary algorithms through Genetic Algorithms (GAs), where the main objective is the survival of the strongest individuals, was one of the first successful  approaches in solving complex problems. Another aspect in evidence in recent years is the intelligence of swarms, in which individuals or agents work together for the common good. Among these, one of the main representatives is Particle Swarm Optimization (PSO). On the other hand, antennas and frequency selective surfaces (FSSs) are very important structures in communications systems, which can be optimized by the performance of the bioinspired algorithms. For the bioinspired algorithms to aid in the optimization of these structures it is necessary to implement numerical analysis techniques such as the Method of Moments or Finite Elements. Faced with the difficulty of modeling the described techniques, alternatives such as hybridization have been developed. For example, a developed solution consists of joining a bioinspired algorithm with an estimation function, such as artificial neural networks (ANNs), or with interpolation methods. Although it is possible to find desired solutions with hybridization, the estimations are performed after a training process carried out through a database that can be formed by input and output sets. Each antenna or FSS structure requires particular training databases. This work proposes an optimization technique based on the use of a bioinspired algorithm and a framework that performs the coupling of the algorithm to the commercial ANSYS HFSS software. The purpose is to perform simulation of the potential solutions during the execution of the bioinspired algorithm, and with that, to avoid the use of a database, and to make the proposed model efficient and flexible with respect to variations in the antennas and FSSs structures. Another original objective of this work is the use of the Social Spider Optimization (SSO) algorithm for solving problems in the applied electromagnetism area. The SSO algorithm is based on the intelligence of swarms and presents as differential characteristic the modeling of individuals with different behaviors among themselves, which can improve the scanning in the search space. To prove the effectiveness of the proposed technique, several antenna and FSS designs are optimized through variations in their structural parameters. Initially, it is desired to improve the bandwidth of an antenna to act as an ultra wide band. Then, the optimization of an FSS structure is performed to ensure a specific behavior in terms of resonant frequency and bandwidth. Subsequently, the proposed technique is used to improve the size reduction of a microstrip antenna using two miniaturization techniques. The results obtained in the optimization of the circuits designs are compared with those of other techniques, and good agreement is observed.


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  • RENATA PITTA BARROS
  • CardBot: Tecnologia Educacional Assistiva Para Inclusão de Deficientes Visuais na Robótica Educacional: Experimentos e Resultados

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AKYNARA AGLAE RODRIGUES SANTOS DA SILVA BURLAMAQUI
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • FRANCISCO MILTON MENDES NETO
  • KARLA ROSANE DE AMARAL DEMOLY
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • SAMUEL OLIVEIRA DE AZEVEDO
  • Data: 09/03/2017

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  • Este trabalho propõe novas tecnologias educacionais assistivas a fim de possibilitar o uso da robótica educacional junto a pessoas com deficiência visual ou baixa visão. Sabe-se que a metodologia de ensino da robótica engloba um conjunto de tecnologias e técnicas necessárias para sua inserção tais como procedimentos metodológicos de ensino, hardware, software e linguagens de programação para os robôs. Através de pesquisas na literatura de casos bem sucedidos e das suas limitações, encontramos algumas dificuldades para inserir esta realidade em escolas inclusivas, das quais destacamos duas: os altos custos dos hardwares comerciais e a ausência de acessibilidade nos softwares aos defi- cientes visuais pois são, na sua maioria, são em língua inglesa ou infográfica. A partir dos dados colhidos, temos como hipótese para solução desses problemas a criação de tecnologias assistivas educacionais. A primeira parte da solução é construir uma carcaça de robôs conforme as técnicas de dobradura de papel. Uma placa de controle de motores será utilizada como forma de locomoção dos robôs. A segunda parte da solução contempla a programação dos robôs utilizando cartões em formatos distintos. A programação utiliza uma câmera de celular para leitura desses cartões através de QR Codes. Assim, é possível uma integração do deficiente visual em práticas sociais, especialmente nas que envolvem o uso de novas tecnologias no contexto socioeducacional. A avaliação dessa proposta foi feita através de entrevistas com deficientes visuais, da realização de oficinas utilizando as tecnologias assistivas apresentadas, da construção de materiais didáticos específicos e das observações e comparações com as tecnologias tradicionais.


  • Mostrar Abstract
  • We proposes an educational assistive methodology aiming to provide the access to educational robotics activities to students with visual impairments or low vision. As an approach to soften the main issues related to this challenging problem, we introduce a low cost, assistive technology, called CardBot 2.0. Basically, this model for teaching-learning is composed by a programming environment, a mobile application, and several geometric cards, each of them representing a specific action that is recognized by the application with a tag. So, the student can program the robot by selecting and organizing geometric cards on the surface of a board or on a table. Also a contribution of this work being part of the solution, the professor can create new cards and register the respective actions and tags. This allows the professor to add new actions for the robot or even to create a new language. We validated our approach by performing experimental classes for students with different visual impairments and ages, and for students without impairment, with an analysis of the results, qualitative.

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  • LAYSA MABEL DE OLIVEIRA FONTES
  • MONITUM: Um Sistema Proativo para Monitoramento e Avaliação das Atividades de Tutoria a Distância em AVAs

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • ALINE DE PINHO DIAS
  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • FRANCISCO MILTON MENDES NETO
  • LUCIANA SCHLEDER GONÇALVES
  • Data: 10/03/2017

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  • O uso dos Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVAs) na Educação a Distância (EaD) tem gerado um crescente volume de dados provenientes de interações entre os atores desse processo. O tutor a distância é o ator responsável por mediar o processo de aprendizagem dos alunos e por promover a interação nos AVAs. O volume de dados gerado a partir dessas interações, se devidamente explorado, pode fornecer o entendimento sobre a relação de influência entre o desempenho dos tutores a distância e a participação efetiva de alunos em AVAs. Diante deste contexto, delimitou-se o objetivo de pesquisa desta tese como sendo o desenvolvimento de um sistema proativo para monitoramento e avaliação das atividades de tutoria a distância, por meio de indicadores comportamentais em AVAs. O método utilizado nesta pesquisa foi baseado na metodologia de Learning Analytics de seis dimensões, onde foram definidos os interessados, os objetivos, os dados, os instrumentos, as restrições externas e as limitações internas. As análises foram realizadas por meio de dados históricos advindos de um curso tecnólogo e de dez cursos de graduação ofertados pela Secretaria de Educação a Distância da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Ao todo, foram utilizadas três amostras. A primeira amostra foi composta por informações de 38 tutores a distância e a segunda amostra foi composta por informações de 2.227 alunos, sendo os dados das duas amostras pertencentes à 62 turmas. Já a terceira amostra foi composta por informações de 353 tutores a distância, pertencentes à 1.281 turmas. Como principais resultados desta tese, tem-se: (i) construção de um modelo de conhecimento (ontologia) capaz de mapear as relações existentes entre os atributos comportamentais dos tutores a distância e a participação efetiva dos alunos, por meio do Coeficiente de Correlação de Pearson; (ii) construção de um Web Service capaz de processar as informações relacionadas aos atributos dos tutores a distância, classificar os seus desempenhos por meio das técnicas k-Means e Farthest First e fazer recomendações com base no modelo de conhecimento; e (iii) criação de um plugin para o Moode que permite a visualização dos dados processados pelo Web Service e que serve como subsídio para os gestores dos referidos cursos.


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  • The use of Virtual Learning Environments (VLEs) in Distance Education (DE) has ge-
    nerated an increasing volume of data coming from interactions between the actors of this
    process. The distance tutor is the actor responsible for mediating the students’ learning
    process and for promoting interaction in the VLEs. The volume of data generated from
    these interactions, if properly exploited, can provide an understanding of the relationship
    of influence between the performance of distance tutors and the effective participation of
    students in VLEs. In this context, the research objective of this thesis was defined as the
    development of a proactive system for monitoring and evaluation of distance learning ac-
    tivities, through behavioral indicators in VLEs. The method used in this research was ba-
    sed on the six-dimensional Learning Analytics methodology, which defined stakeholders,
    objectives, data, instruments, external constraints and internal limitations. The analyzes
    were carried out using historical data from a technological course and ten undergraduate
    courses offered by the Secretariat for Distance Education of the Federal University of Rio
    Grande do Norte. In all, three samples were used. The first sample consisted of infor-
    mation from 38 tutors the distance and the second sample consisted of information from
    2,227 students, being that the data from the two samples belonging to 62 classes. The
    third sample consisted of information from 353 tutors at a distance, belonging to 1,281
    classes. As main results of this thesis, we have: (i) construction of a knowledge model
    (ontology) capable of mapping the existing relationships between the behavioral attribu-
    tes of the distance tutors and the effective participation of the students, through Pearson’s
    Correlation Coefficient ; (Ii) construction of a Web Service capable of processing the in-
    formation related to the attributes of the distance tutors, classifying their performances
    through the k-Means and Farthest First techniques and making recommendations based
    on the knowledge model; and (iii) creation of a plugin for Moode that allows the visu-
    alization of the data processed by the Web Service and that serves as a subsidy for the
    managers of said courses.

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  • LUCIANO PEREIRA DOS SANTOS JUNIOR
  • Implementação de um sistema de controle inteligente de posição radial aplicado em uma máquina de indução como motor-mancal do tipo bobinado dividido

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • JOSÉ SOARES BATISTA LOPES
  • VALCI FERREIRA VICTOR
  • Data: 30/03/2017

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  • Este trabalho descreve o estudo e a implementação do controle de posição radial de uma máquina de indução sem mancais trifásica com bobinado dividido, utilizando técnicas de controle inteligente para a otimização do sistema de posicionamento radial. Para o posicionamento radial utilizam-se as forças controladas pelos campos magnéticos no interior da máquina. A metodologia de controle proposta utiliza como estrutura um controlador Fuzzy com ação proporcional e derivativa, baseado em um conjunto de regras de controle formulado em termos linguísticos. Todo o controle do sistema é realizado por um programa desenvolvido em linguagem padrão ANSI C em um DSP TMS320F28335 com arquitetura de ponto-flutuante, onde são implementados dois controladores Fuzzy PD para o posicionamento radial e seis controladores do tipo proporcinal-integral (PI) para a malha de controle de corrente. Por fim, os resultados de simulações e experimentais do sistema são apresentados e discutidos, provando a aplicabilidade dos controladores inteligentes baseado por lógica Fuzzy para o controle do posicionamento radial para o acionamento do motor-mancal.


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  • This paper describes the study and implementation of the radial position control of a bearingless induction motor with divided windings, using intelligent control techniques for optimizing the radial positioning. For the radial positioning, the forces controlled by the internal machine magnetic fields are used.  The proposed control methodology used to design a Fuzzy controller with proportional and derivative action, based on a set of control rules formulated in linguistic terms. All the system control is executed by a program developed in the ANSI C language on a DSP TMS320F28335 with floating-point, where two Fuzzy PD controllers are implemented for the radial positioning and six Proportional-integral type controllers for the current control loop. Finally, the simulation and experimental results of the system are presented and discussed, proving the good performance of the intelligent controllers based Fuzzy Logic for radial positioning control for driving the Bearingless-motor.

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  • CLAUBER GOMES BEZERRA
  • Uma Abordagem Baseada em Tipicidade e Excentricidade para Agrupamento e Classificação de Streams de Dados

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • ANDRE PAIM LEMOS
  • BRUNO SIELLY JALES COSTA
  • Data: 24/05/2017

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  • Nesta tese apresentamos uma nova abordagem para realizar o agrupamento e a classificação de um conjunto de dados de forma não supervisionada. A abordagem proposta utiliza os conceitos de tipicalidade e excentricidade usados pelo algoritmo TEDA na detecção de outliers. Para realizar o agrupamento e a classificação é proposto um algoritmo estatístico chamado Auto-Cloud. As amostras analisadas pelo Auto-Cloud são agrupadas em unidades chamadas de Data Clouds, que são estruturas que não possuem formato ou limites definidos. O Auto-Cloud permite que cada amostra analisada possa pertencer simultaneamente a várias Data Clouds. O Auto-Cloud é um algoritmo autônomo, que não necessita de treinamento ou qualquer conhecimento prévio sobre o conjunto de dados  analisado. Além disso, ele permite a criação e a fusão das Data Clouds de forma autônoma, a medida que as amostras são lidas. O algoritmo é indicado para o agrupamento e classificação de streams de dados e para aplicações que requerem respostas em temporeal. O Auto-Cloud também é um algoritmo recursivo, o que o torna rápido e exige pouca quantidade de memória. Já no processo de classificação dos dados, o Auto-Cloud utiliza o grau de pertinência entre cada amostra analisada e cada Data Cloud criada no processo de agrupamento. A classe a que pertence cada amostra é determinada pela Data Cloud com maior grau de pertinência com relação a amostra. Para validar o método proposto, utilizamos o mesmo numa aplicação de detecção e classificação de falhas em processos industriais. Para isso, utilizamos dados reais, obtidos de duas plantas industriais.


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  • In this thesis we propose a new approach to unsupervised data clustering and classification. The proposed approach is based on typicality and eccentricity concepts. This concepts are used by recently introduced TEDA algorithm to outlier detection. To perform data clustering and classification is proposed a new statistical algorithm, called Auto-
    Cloud. The analyzed data samples by Auto-Cloud are grouped in the form of unities called Data Clouds, which are structures without pre-defined shape or boundaries. Auto-Cloud allows each data sample belongs to multiple Data Clouds simultaneously. Auto-Cloud is an autonomous algorithm, which don’t requires previous training or any priori knowledge about the data set. Auto-Cloud is able to create and merge Data Clouds autonomously as data samples are obtained. The algorithm is suitable for data clustering and classification of online data streams and application that require real-time response. Auto-Cloud also is recursive, which makes it fast and with little computational effort. The classification data process uses the measure of relevance between each sample to each data cloud created in clustering process. The class to which it belongs each sample is determined by the cloud with a higher measure relevance with respect to the sample. To validate the proposed method, we use it in a fault detection in industrial processes application. For this, we use real data, obtained from two industrial plants.

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  • LEONARDO TELINO DE MENESES
  • Redução de Erros de Exatidão em Transformadores de Corrente para Medição de Energia Elétrica

  • Orientador : ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSE BEZERRA DE MENEZES FILHO
  • MANOEL ALVES FILHO
  • Data: 09/06/2017

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  • Esta pesquisa direciona esforços e propõe uma solução para mitigar erros de exatidão em transformadores de corrente, específicos para medição de energia elétrica. Duas soluções são desenvolvidas: a primeira é um sistema de controle em tempo real que inibe o fornecimento da energia entregue ao transformador de corrente -TC pelo seu circuito magnético e que retira esta energia do circuito de controle e não mais da corrente primária que está sendo medida, inibindo a produção da corrente de excitação pela energia que circula no primário do transformador de corrente; a segunda é o desenvolvimento de um algoritmo de compensação dos erros a partir do conhecimento das características físicas, elétricas e magnéticas do transformador de corrente e da memória de massa das correntes medidas no secundário do TC, identificando a corrente de excitação demandada em cada intervalo de integração, compensando essa corrente e recalculando a energia medida. Testes em laboratório demonstram a validade do primeiro método e aplicações algorítmicas em memória de massa de TCs instalados em campo e a medição de energia elétrica demandada por unidade consumidora demonstram a validade do segundo método. A teoria e a prática são discutidas e se complementam nas abordagens analíticas, experimentais e operacionais de campo efetivada ao longo da pesquisa.


  • Mostrar Abstract
  • This research directs efforts and proposes a solution to mitigate errors of accuracy in specific current transformers for electric energy measurement. Two solutions are developed: the first is a real-time control system that inhibits the supply of energy delivered to the CT – current transformer  by its magnetic circuit and which withdraws this energy from the control circuit and no longer from the primary current being measured, inhibiting the production of the excitation current by the energy circulating in the primary of the current transformer; the second is the development of an error compensation algorithm based on the knowledge of the physical, electrical and magnetic characteristics of the current transformer and the mass memory of the currents measured in the CT secondary, identifying the excitation current demanded in each integralization interval, compensating this current and recalculating the measured energy. Laboratory tests demonstrate the validity of the first method and algorithm applications in mass memory of CTs installed in the field and measuring electrical energy demanded by consumer unit demonstrate the validity of the second method. The theory and the practice are discussed and complement each other in the analytical, experimental and operational approaches of the field carried out throughout the research.

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  • ÁLVARO MEDEIROS AVELINO
  • LP-P2IP: Uma versão de baixo consumo da arquitetura P2IP usando reconfiguração parcial em FPGA

  • Orientador : VALENTIN OBAC RODA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALENTIN OBAC RODA
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • JULIO CESAR PAULINO DE MELO
  • CARLOS ALBERTO VALDERRAMA SAKUYAMA
  • EDUARDO MARQUES
  • EMERSON CARLOS PEDRINO
  • Data: 09/06/2017

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  • Este trabalho utiliza como base a arquitetura P2IP, de grão grosso reconfigurável (em tempo de execução) de baixa latência, aplicada ao processamento de imagens em tempo real. Esta arquitetura foi implementada em FPGA, sendo validada com alguns algoritmos básicos de processamento de imagens, tais como Edge Sharpening, Canny Edge Detection e Harris Corner Detection. A quantidade de Elementos de Processamento é definida pelo algoritmo que demanda uma quantidade maior de processamento. Entretanto, nem todos os Elementos de Processamento são utilizados o tempo todo. Mesmo estando ociosos estes Elementos de Processamento contribuem ativamente para o consumo estático de potência. A ideia do presente trabalho é propor uma versão modificada do Elemento de Processamento, que não contenha nenhum bloco interno, mas seja capaz de replicar a entrada na saída. Quando necessário, este novo EP é substituído pelo tradicional utilizando Reconfiguração Parcial. Isso leva a um consumo energético mais eficiente, característica bastante relevante de sistemas alimentados a bateria. As variáveis utilizadas na validação da proposta serão o consumo energético, a latência durante a reconfiguração parcial e a área ocupada.


  • Mostrar Abstract
  • This work uses as its basis the P2IP architecture, which consists of a coarse grain
    reconfigurable (runtime) architecture with low latency, applied to real time image processing.
    This architecture has been validated in FPGA (Possa 2013), being implemented
    with some basic image processing algorithms, such as Canny Edge Detection and Harris
    Corner Detection. The aim of the present work is to enlarge the architecture functionality
    through Dynamic Partial Reconfiguration, which consists in dividing the chip area in two
    regions: a static and a dynamic one. The latter can be reprogrammed without resetting
    the whole system. It leads to a lower dynamic energy consumption, a relevant feature if
    the system is battery powered. The variables that will be used to validate the system are
    the consumption, latency and maximum operating frequency.

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  • JOAO MARCOS TEIXEIRA LACERDA
  • SOA-BD: arquitetura orientada a serviço para acesso universal a dispositivos biomédicos

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • VALENTIN OBAC RODA
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • JOSÉ MACEDO FIRMINO FILHO
  • PEDRO FERNANDES RIBEIRO NETO
  • Data: 16/06/2017

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  • A comunicação de sistemas de informação com dispositivos biomédicos tornou-se complexa, não só devido à existência de vários protocolos de comunicação proprietários, mas também à maneira imutável de incorporar esse software a esses dispositivos. Nesse sentido, este artigo propõe uma arquitetura orientada a serviço para acessar dispositivos biomédicos como uma forma de abstrair os mecanismos de escrita e leitura de dados desses dispositivos, contribuindo assim, para que o foco da equipe de desenvolvimento de software biomédico se destine a seus Requisitos funcionais, ou seja, regras de negócio relevantes para o domínio do problema. A arquitetura SOA-BD consiste em seis componentes principais: Web Service para transporte e conversão dos dados do dispositivo, protocolos de comunicação para acessar os dispositivos, processadores de dados, um repositório de dispositivos para armazenar dados e informações transmitidas, um componente para tratamento de erros e por fim, um componente para configuração da arquitetura. Para o desenvolvimento de SOA-BD, foram utilizadas tecnologias como a linguagem XML e a linguagem de programação Java. Além disso, também foram utilizados conceitos de engenharia de software, como padrões de projeto. Para a validação deste trabalho, os dados foram coletados de monitores de sinais vitais em um centro de terapia intensiva utilizando o padrão médico HL7. Os testes obtiveram uma diferença de cerca de 1 segundo em termos de tempo de resposta com o uso da arquitetura. Para fins conclusivos, foi constatado que a SOA-BD obteve resultados importantes, como a redução da complexidade do protocolo de acesso, a oportunidade de tratar os pacientes em longas distâncias, permitindo um desenvolvimento mais fácil de aplicações de monitoramento e interoperabilidade com dispositivos biomédicos de diversos fabricantes.


  • Mostrar Abstract
  •  The communication of information systems with biomedical devices has become complex not only due to the existence of several private communication protocols, but also to the immutable way that software is embedded into these devices. In this sense, this paper proposes a service-oriented architecture to access biomedical devices as a way to abstract the mechanisms of writing and reading data from these devices, thus contributing to enable the focus of the development team of biomedical software to be intended for its functional requirements, i.e. business rules relevant to the problem domain. The SOA-BD architecture consists of six main components: A Web Service for transport and conversion of the device data, Communication Protocols to access the devices, Data Parsers to preprocess data, a Device Repository to store data and transmitted information, Error handling, for error handling of these information and Setup, for configuration of the architecture. For the development of SOA-BD, technologies such as the XML language and the Java programming language were used. Besides, Software Engineering concepts such as Design Patterns were also used. For the validation of this work, data has been collected from vital sign monitors in an Intensive Care Unit using the HL7v2.x standard. The tests obtained a difference of about only 1 second in terms of response time with the use of SOA-BD. For conclusive purposes, SOA-BD achieves important results such as the reduction on the access protocol complexity, the opportunity for treating patients over long distances, allowing easier development of monitoring applications and interoperability with biomedical devices from diverse manufacturers.

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  • DANILO CURVELO DE SOUZA
  • Sistema especialista baseado em regras ponderado por tendências aplicado ao monitoramento de processos industriais

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • MARCELO LOPES DE LIMA
  • VINICIUS PONTE MACHADO
  • Data: 23/06/2017

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  • A presente tese apresenta uma técnica inovadora — designada como sistema especialista baseado em regras ponderado por tendências (SEBRPT) — fundamentada na integração de duas ferramentas existentes na área de inteligência artificial, os sistemas especialistas (SE) e a análise qualitativa de tendências (QTA). Um dos objetivos desta abordagem é usufruir das principais vantagens associadas a cada uma das ferramentas utilizadas, tais como a facilidade de se representar o conhecimento através de regras e a capacidade de extrair o comportamento e as tendências de um sinal contínuo. Esta metodologia também permite preencher uma lacuna entre métodos puramente baseado em números (quantitativos) e métodos puramente simbólicos (qualitativos), permitindo assim uma obtenção de resultados a partir de um processo de inferência baseado tanto nos valores exatos como nas tendências de um determinado sinal. Dessa forma, a técnica abordada possibilita a extração de um "fator de certeza" associado a uma regra previamente modelada por um especialista, descartando assim a lógica puramente booleana (verdadeiro/falso) adotada nos sistemas especialistas clássicos. O método proposto permite uma adoção direta em ambientes industriais, especialmente na área de automação inteligente. Seus principais recursos e características, com aplicação no monitoramento de processos industriais, serão demonstrados por simulações e resultados experimentais baseados no benchmark conhecido como o processo de Tennessee Eastman.


  • Mostrar Abstract
  • This thesis presents a novel technique — referred to as trend-weighted rule-based expert system (TWRBES) — grounded in the integration of two existing tools of the artificial intelligence field, expert systems (ES) and qualitative trend analysis (QTA). Main goal of this approach is to benefit of the major advantages associated with each of the techniques used, such as the ability to represent knowledge through rules and the capability to extract the behaviour and the trends of a continuous signal. The proposed methodology fills a gap between purely quantitative and purely qualitative methods, allowing to achieve results based on both the exact values and the trends of a given signal. Thus, the discussed technique allows the extraction of a certainty factor regarding a rule previously developed by an expert, ruling out the true/false logic used in classic expert systems. Such integration allows a direct purpose in industrial environment applications, especially in the intelligent automation field. The features of the proposed algorithm, particularly in terms of industrial process monitoring, are supported by simulations and experimental results based on industrial benchmark known as Tennessee Eastman Process.

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  • DANIEL FAUSTINO LACERDA DE SOUZA
  • Um Método para Autenticação Multifator Baseado em Biometria, Interferência de Onda e Mapas Caóticos

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • GUIDO LEMOS DE SOUZA FILHO
  • LEANDRO CARLOS DE SOUZA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAONI KULESZA
  • Data: 28/06/2017

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  • A democratização do acesso a Internet tem permitido que cada vez mais empresas possam digitalizar os seus serviços. Á medida que novos serviços são oferecidos na rede, cresce a preocupação com a possibilidade de acesso indevido às informações sensíveis de usuários, empresas e governo. O aumento no número de ataques e roubo de credenciais tem obrigado os promotores de serviço a desenvolverem novas soluções de segurança. Como resposta a esses ataques, os mecanismos de autenticação de usuários tem evoluído. Muitas serviços tem migrado seus métodos de autenticação de abordagens baseadas em apenas um fator para abordagens multifator, onde o usuário necessita de mais de uma credencial para ter acesso ao sistema. 
     
    Um novo método para autenticação de usuários baseado em uma abordagem multifator é apresentado. No método concebido, o usuário ganha acesso a um determinado sistema utilizando um conjunto de características relacionadas a fatores físicos, de possessão e conhecimento. A identidade biométrica representa o fator físico. Uma técnica de criptografia óptica baseada na interferência de onda e em mapas caóticos completam o esquema proposto. Nesse sentido, a semente de um mapa caótico representa uma senha de usuário, correspondendo ao fator de conhecimento e um interferograma resultante do processo de interferência de duas ondas planares representa o fator de possessão. As simulações numéricas são executadas a fim de demonstrar a efetividade de método. Um conjunto de análises estatísticas, de espaço das chaves e de sensibilidade são feitas.  Além disso, são feitas algumas comparações com métodos similares disponíveis na literatura.

  • Mostrar Abstract
  • The democratization of Internet access has allowed more and more companies to digitize their services. As new services are offered on the network, there is growing concern about the possibility of undue access to sensitive information from users, businesses and government. The increase in the number of attacks and theft of credentials has forced service delivery companies to develop new security solutions. In response to these attacks, user authentication mechanisms have evolved. Many services have migrated their authentication methods from one-factor approaches to multifactor approaches where the user needs more than one credential to access the system. 
     
    A novel method for user authentication based on multifactor approach is presented. For this security technique, a user authenticates into a system using a set of three characteristics related to physical, possession and knowledge factors. Biometrics authentication represents the physical factor. An optical authentication technique based on two-beam interference and chaotic maps complete the proposed scheme. In this sense, the seed of a chaotic map represents a user password corresponding to a knowledge factor and a resultant interferogram from an optical authentication technique represents the possession factor. Numerical simulation demonstrate the feasibility of our method. Moreover, we perform key space, sensibility and statistical analysis to demonstrate the effectiveness of the solution. In addition, some comparisons are made with the methods available in the literature.
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  • VITOR FERNANDES DE BARROS
  • Aplicação de Curvas Fractais em Elementos Convolucionados para o Projeto de FSS Miniaturizada e com Estabilidade Angular

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ERICO CADINELI BRAZ
  • Data: 28/06/2017

  • Mostrar Resumo
  • Superfícies seletivas de frequência (FSS) têm sido utilizadas em Telecomunicações para os mais variados propósitos, que vão desde a fabricação de antenas de hiper-ganho e de sub-refletores a seu uso como bloqueadores de sinais em presídios. A possibilidade de acoplá-las a antenas de microfita e guias de onda, bem como seu enorme potencial para combater o problema crescente da interferência nos sistemas de comunicação, as tornam ainda mais atrativas para esse mercado. O objetivo desse trabalho é propor e analisar uma FSS de comportamento multibanda, independente de polarização e com estabilidade angular, a qual seja resultante da combinação de diferentes técnicas de miniaturização, tais como a fractalização e o uso de elementos convolucionados, de modo a torná-la mais compacta, leve e eficiente. Os resultados são, então, obtidos com o software comercial Ansoft Designer, utilizado para a análise do comportamento eletromagnético da FSS, por meio do Método dos Momentos (MoM). Para tanto, nessa tese, é previamente conduzido um estudo bibliográfico sobre as FSS e a geometria monofractal. Este trabalho também descreve as principais técnicas de miniaturização disponíveis na literatura, detalhando os efeitos, benefícios e desvantagens de cada uma em relação à resposta da estrutura.


  • Mostrar Abstract
  • Frequency selective surfaces (FSS) have been used in telecommunications for various purposes ranging from the manufacture of hyper-gain antennas and subrefletors to its use as blocking signals in prisons. The possibility of coupling them to microstrip antennas and waveguides, and its enormous potential to cope with the arising problem of interference within communication systems, make them even more attractive to the market. The aim of this study is to describe and analyze a FSS multiband behavior, with independent of polarization and angular stability, which is a result of combining different miniaturization techniques, such as fractalization and the use of convoluted elements, so as to make it more compact, lightweight and efficient. The results are then obtained with commercial software Ansoft Designer, used for analyzing the behavior of FSS electromagnetic fields through the Method of Moments (MoM). To achieve this, in this thesis, it is previously conducted a bibliographic study of the FSS and monofractal geometry. This work also describes the main miniaturization techniques available in the literature, detailing the effects, benefits and disadvantages of each one with respect to the response of the structure.

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  • PAULO HENRIQUE LOPES SILVA
  • Uma Arquitetura de Sistema para Criação, Programação e Disponibilização de Times de Robôs para Robótica Educacional
  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • ORIVALDO VIEIRA DE SANTANA JUNIOR
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • FRANCISCO DE ASSIS PEREIRA VASCONCELOS DE ARRUDA
  • Data: 04/07/2017

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  • Esse trabalho aborda o problema da programação, controle e colaboração de times de robôs distribuídos. Sistemas baseados em conjunto de robôs atuando de forma colabora- tiva tem sido alvo de muitas pesquisas nos últimos anos. Devido a rápida disseminação de tecnologias em dispositivos móveis e Internet, bem como os benefícios que a robótica agrega à várias aplicações do cotidiano, a tendência é que cada vez mais ela esteja pre- sente nas mais variadas atividades dos seres humanos. Para o caso dos sistemas de robôs distribuídos, há uma necessidade latente por pesquisas que viabilizem a utilização de tais sistemas por usuários finais sem, ou com quase nenhuma, experiência com programação ou robótica. Dessa forma, este trabalho propõe uma arquitetura de sistema que permite a criação e programação de times de robôs, possibilitando que usuários finais possam controlá-los como um sistema único e de maneira simples usando conhecimento coletivo adquirido por programadores e usuários. Os testes são divididos em três estudos de caso com objetivos bem definidos. O primeiro estudo de caso contém a realização de experi- mentos com dois times de robôs diferentes e visa apresentar e verificar o funcionamento do sistema durante a criação, programação e disponiblização das funções desses times. Já o segundo, possui dois experimentos e visa apresentar e verificar o funcionamento do sistema na perspectiva de programação e disponibilização de tarefas. O terceiro estudo de caso contém um experimento com um time de robôs. A validação dos conceitos da arquitetura na perspectiva da interação do usuário final com esse time de robôs ocorre por meio de um teste de usabilidade. Todos os experimentos são realizados por meio de uma aplicação (software) que implementa os conceitos dessa arquitetura. Ela oferece um conjunto de operações especiais que possibilitam aos usuários finais conectarem, criarem e programarem times de robôs. Os resultados que são apresentados mostram que os con- ceitos propostos por esse sistema atendem a aspectos fundamentais dessa área, tais como modularidade, flexibilidade e facilidade de acesso para os usuários finais.


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  • This work addresses the problem of programming, control and availability of distri- buted robots teams. Systems based on robots working together collaboratively has been the subject of much research in recent years. Due to the rapid spread of technologies in mobile devices and the Internet, as well as the benefits that robotics adds to various applications, the tendency is that it is increasingly present in the most varied activities of humans. For distributed robots systems there is a latent need for research to enable the use of such systems by end users with no or almost no experience with programming or robotics. Thus, this paper proposes a system architecture that allows the creation and programming of robot teams, allowing and users to manage them as a single system and simple way using collective knowledge acquired both programmers as of the and users. The tests are divided into three case studies with well-defined objectives. The first case study contains experiments with two different robot teams and aims to present and verify the functioning of the system during the creation, programming and availability of the functions of these teams. The second, has two experiments and aims to present and verify the operation of the system in the perspective of programming and availability of tasks. The third case study contains an experiment with a robot team. The validation of the concepts of the architecture in the perspective of the interaction of the end user with this robot team occurs through a usability test. All experiments are performed through an application (software) that implements the concepts of this architecture. It offers a set of special operations that enable end users to connect, create, and schedule robot teams. The results that are presented show that the concepts proposed by this system address fundamental aspects of this area, such as modularity, flexibility and ease of access for end users.

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  • CARLA DA COSTA FERNANDES CURVELO
  • Uma Metodologia de Avaliação Automática para Aulas de Robótica Educacional
  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUCIANE TERRA DOS SANTOS GARCIA
  • AKYNARA AGLAE RODRIGUES SANTOS DA SILVA BURLAMAQUI
  • RENATA PITTA BARROS
  • SAMUEL OLIVEIRA DE AZEVEDO
  • SARAH THOMAZ DE LIMA SA
  • Data: 14/07/2017
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  • O processo de ensino da robótica educacional envolve não apenas a criação de um robô, mas também a utilização do mesmo para a realização de uma atividade interdisciplinar. O uso de robótica em sala de aula levanta uma questão: como os alunos serão avaliados nos conceitos que envolvem a aula de robótica educacional? Desenvolvemos neste trabalho uma metodologia de avaliação de aulas de robótica educacional. Baseado em pesquisas com professores e no conhecimento da equipe sobre a área, levantamos critérios de avaliação relevantes para esta área de ensino, considerando os tópicos de uma aula de robótica educacional que devem ser avaliados: montagem do robô, programação do robô e resolução da atividade interdisciplinar proposta. Com este objetivo, definimos seis critérios avaliativos que podem ser aplicados a critério do professor. No entanto, reconhecemos o desafio da aplicação de uma metodologia avaliativa em aulas de robótica educacional, por demandar muito tempo e esforço do professor, que deve ficar atento a todos os passos da aula de robótica, e aplicar os critérios avaliativos a todos os alunos. Com o objetivo de auxiliar o docente nesta tarefa, inserimos esta metodologia de avaliação em um simulador de robótica educacional, permitindo que o simulador realize a avaliação de forma automática, fornecendo ao professor apenas os resultados da mesma. O professor ainda é o responsável por definir todos os critérios avaliativos, mas o simulador é o responsável por analisar o aluno à medida que ele executa uma atividade e atribuir a ele notas considerando os critérios definidos pelo professor. Por fim, para validar a metodologia avaliativa, foram realizados testes com professores de robótica, nos quais os professores deveriam cadastrar os parâmetros avaliativos de algumas atividades e analisar os resultados fornecidos pelo simulador à medida que os alunos executavam estas atividades. Os resultados mostram que os professores tem interesse em utilizar esta metodologia e que acreditam que os critérios avaliativos propostos são de grande importância para uma aula de robótica educacional.


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  • The process of teaching educational robotics involves not only the creation of a robot, but also the use of it for conducting an interdisciplinary activity. The use of robotics in the classroom raises an issue: how will students be evaluated in the concepts that involves educational robotics topics? We developed a methodology of evaluation of educational robotics classes. Based on researches with robotics teachers and the knowledge of this research team about the area, we raised evaluation criterias relevant to this area of education, considering the topics of an educational robotics class that should be evaluated: robot assembly, robot programming and the resolution of the interdisciplinary proposed activity. With this objective, we defined six evaluation criteria that can be applied at the teacher's discretion. However, we recognize the challenge of applying an evaluative methodology in educational robotics classes, because it requires a lot of time and effort from the teacher, who must be attentive to all the steps of the robotics class, and apply the evaluation criteria to all students. With the objective of assisting the teacher in this task, we inserted this evaluation methodology in an educational robotic simulator, allowing the simulator to perform the evaluation automatically, providing the teacher with only the results of the same. The teacher is still responsible for defining all the evaluative criteria, but the simulator is responsible for analyzing the student as he performs an activity and assigning grades to the student considering the criteria defined by the teacher. Finally, to validate the evaluative methodology, tests were performed with robotic teachers, in which teachers should register the evaluative parameters of some activities and analyze the results provided by the simulator as the students performed these activities. The results show that teachers are interested in using this methodology and believe that the proposed evaluation criteria are of great importance for an educational robotics class.

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  • YÁSKARA YGARA MENESCAL PINTO FERNANDES
  • Eileithyia: Arquitetura  de telessaúde especialista em classificação de gestações de alto risco na atenção primária em saúde

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • BRUNO GOMES DE ARAUJO
  • JOSE EDVAN DE SOUZA JUNIOR
  • MARIA DA CONCEICAO DE MESQUITA CORNETTA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 06/09/2017

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  • A área da Atenção Básica à Saúde tem sido alvo de muitas pesquisas, através das constantes evoluções tecnológicas devido ao fato de se tratar do primeiro nível de atenção à saúde, segundo o modelo adotado pelo Sistema Único de Saúde (SUS). É, preferencialmente, a “porta de entrada” do sistema de saúde. No entanto, a deficiência na otimização do atendimento das Unidade Básica de Saúde (UBS) nos municípios provoca a superlotação da maternidade, constatando que muitos casos são considerados de baixo risco, inclusive com indicação de parto normal e que, quando não existe vaga na rede municipal, a maternidade de referência faz o atendimento, que se afasta de seu perfil de usuário, que é do atendimento de gestantes de alto risco. Assim, se existisse estrutura para atendimento dessas gestantes nas UBS, nos hospitais regionais e municipais de origem, de forma que otimizasse os trabalhos dos profissionais de saúde, o índice de encaminhamento de pacientes do interior seria reduzido e, por consequência, seria experimentado uma melhora no atendimento. Nesse sentido, têm-se desenvolvido pesquisas as quais geralmente abordam alguns problemas que são pertinentes e que podem ser automatizados, tais como: sistemas de triagem de pacientes; utilização de tecnologias para melhorar o nível de: segurança, comunicação, usabilidade, confiabilidade e desempenho das aplicações; definição de novos ambientes e tecnologias para o cuidado à saúde através da: telemedicina, telediagnóstico, telemonitoramento, entre outros. É neste contexto, que a presente pesquisa de tese de doutorado propõe desenvolver uma arquitetura que automatize o Processo de Regulação para o encaminhamento de Pacientes com Alto Risco Gestacional entre os Municipios de Referência e a Maternidade Escola Januário Cicco, que permita classificar as gestantes de alto risco baseado no conhecimento do sistema inteligente, realizando uma pré-triagem automática nas UBS através da plataforma de Telessaúde que auxiliará o atendimento do médico na maternidade de referência. Esses aspectos demandam um projeto arquitetural ao problema abordado, com ênfase em garantir a robustez e consistência no processo de triagem.


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  • Currently Telehealth is being applied and expanded in the Unified Health System (SUS), with emphasis on primary health care (PHC). Thus, using modern information and telecommunication technologies (ICT), such as computer networks, fixed and mobile telephony, as a strategic resource to optimize the health system as well as for assistance, administrative and educational purposes in health. Considering the global context of the use of telehealth, it has shown advances in ICT, providing new forms of transmission of knowledge and care on health. However, the Brazil women's health has been recognized as a priority; however, there has been a high number of deaths of women and children from complications of pregnancy and childbirth. Of these deaths can be prevented with the improvement in prenatal care and agility in recognizing signs of trouble in pregnancy. Thus, efforts have been made to equip the Basic Health Units (BHU) with technologies that can contribute to better access to information and aid decision making, in order to support the achievement of proper care. Lately, it has observed a deficiency in optimizing the care of pregnant women in UBS, the municipalities and thus causing overcrowding in reference maternities. Whereas many cases are diagnosed as low-risk pregnant women, including normal childbirth indication and that when there is no vacancy in the municipal network, reference maternity making call, which moves away from your user profile, which is the service high-risk pregnant women. So, if there was structure to meet those women in UBS, regional and municipal hospitals of origin, which optimize the work of health professionals, referral index inside the patient would be reduced and, consequently, would be experienced an improvement in service and costs. Accordingly, researches have been developed which generally address some problems which are pertinent to health and which can be automated, such as systems for screening patients; use of technology to improve the level of: security, communication, usability, reliability and performance of applications; defining new environments and technologies for health care through telehealth. It is in this context that the present research doctoral thesis proposes to develop an intelligent architecture that automates the process of regulation for the referral of patients with high-risk pregnancy between the reference municipalities and motherhood. And thus classifying high-risk pregnant women based on intelligent knowledge (in this case an expert system based on rules and using fuzzy logic for data classification) and forward them to motherhood through telehealth platform, assisting health professionals in decision-making.

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  • NICHOLAS DE BASTOS MELO
  • Método para Geração de Trajetórias Angulares Para Articulações de Uma Órtese Ativa usando Modelagem de Caminhada

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • ANSELMO FRIZERA NETO
  • EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • Data: 06/09/2017

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  • Nos últimos anos vem sendo observando um avanço considerável na área de órteses