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.

Migração reversa no tempo (RTM do ingles - reverse time migration) é um algoritmo amplamente usado na indústria de petróleo e gás para processar dados sísmicos. O processamento do RTM é uma tarefa computacionalmente intensiva que se adapta bem a computadores paralelos. Por ser massivo e regular, esse tipo de tarefa geralmente é distribuído igualmente e estaticamente entre os processadores paralelos disponíveis. No entanto, essa estratégia geralmente não é ótima. Quando os processadores são heterogêneos, e mesmo quando a maioria tem poder de processamento semelhante, muitos deles ainda precisam esperar ociosamente pelos processadores mais lentos. Neste artigo, mostramos que mesmo pequenas diferenças de desempenho entre núcleos homogêneos podem afetar consideravelmente o desempenho geral de um aplicativo 3D RTM. Mostramos que a distribuição dinâmica de carga tem uma vantagem significativa sobre a distribuição estática convencional, e outras distribuições padrões do OpenMP, auto e guiado. No entanto, a granularidade do trabalho que é dividido e distribuído dinamicamente desempenha um papel fundamental na obtenção dessa vantagem. Para encontrar a granularidade ideal, propomos uma estratégia de autoajuste baseado em Coupled simulated Annealing (CSA) que ajusta a quantidade de interações dos loops paralelos que o OpenMP atribue dinamicamente as threads o durante a inicialização de um aplicativo 3D RTM. Experimentos realizados em sistemas computacionais com diferentes especificações de processador e RAM e para diferentes tamanhos de entrada mostram que o método proposto é consistentemente melhor do que os escalonadores padrões do OpenMP.

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.

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.

Com o crescimento na área de comunicações e o intenso estudo de como transmitir e receber sinais eletromagnéticos com mais eficiência, os circuitos impressos tem ganhado destaque no cenário mundial. O perfil plano de fácil construção e de fácil integração com demais sistemas modernos são características atrativas destes circuitos, que estão presente em praticamente todos dispositivos atuais. Contudo, é sabido que estes tipos de elementos possuem diversas desvantagens, entre elas, o ganho relativamente baixo, largura de banda geralmente estreita e baixa eficiência de radiação. Para resolver estes diversos problemas, muitas vezes adicionam-se elementos que trabalham em conjunto, como por exemplo filtros e SIW (Substrate Integrated Waveguide). Porém, nem sempre é possível a aplicação destes elementos, devido a próprias limitações físicas do sistema desejado. Uma alternativa para contornar estas limitações é a aplicação de estruturas com bandas proibidas de propagação de ondas eletromagnéticas, denominadas de EBGs (Eletromagnetic Band Gap). Outra alternativa é a aplicação de estruturas artificiais denominadas metamateriais, ou do inglês MTMs (metamaterials). Todavia, dependendo do formato, distribuição e periodicidade, quase-periodicidade ou não periodicidade destas técnicas, é possível obter resultados diversos, como por exemplo, aumento em ganho, largura de banda, melhora no casamento de impedância, aumento de eficiência, filtro de modos superiores, dentre outros. Neste contexto, objetivando mesclar as técnicas citadas acima, pretende-se realizar um estudo, desde a caracterização de uma simples célula MTM/EBG até sua aplicação em uma antena planar, de modo que se comprove a utilidade e importância cientifica destas técnicas para aplicações em sistemas atuais.

Separação de Interesses (do inglês, separation of concerns) é um tópico amplamente abordado na academia e na indústria. Encontrar maneiras de separar as preocupações de interesse é a base para reduzir os custos de desenvolvimento de sistemas de informação. Embora o campo de pesquisa de construção de software com o objetivo de obter um alto grau de reutilização de suas partes seja considerado um campo relativamente maduro - com base na abstração de componentes - estão ocorrendo mudanças relevantes nesse cenário que abrem oportunidades para novas abordagens relacionadas à questão. O surgimento de novas arquiteturas de software, como a serverless compunting, no contexto de computação em nuvem, reforça a necessidade de pensar as possibilidades de construção de software com base nesse novo cenário. É nesse contexto que é apresentado o Metdata Interpretation Driven Development (MIDD), uma metodologia cujo objetivo é aumentar o grau de reutilização de artefatos de software criados a partir de seu uso. Neste texto, apresentamos uma nova metodologia para promover uma melhor reutilização de artefatos de software, denominada MIDD (Metadata Interpretation DrivenDevelopment). Sua particularidade, em relação às metodologias atualmente empregadas, é que requer uma dissociação completa entre o código do aplicativo e a representação do domínio de negócios, comumente posto naquele. Ou seja, o aplicativo deve ser capaz de interpretar os conceitos do domínio de negócios e não implementá-los. Como veremos, ao fazer assim, uma mesma instância de software construída com MIDD pode prover serviços de software para demandas de qualquer domínio de negócios ao mesmo tempo, sem a necessidade de adaptações em código

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.

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.

Em sistemas celulares, os sinais de informação devem ser transmitidos com altas taxas de transmissão de dados e elevada confiabilidade. Uma das possíveis soluções para atingir esses critérios desejados consiste na utilização de sistemas com múltiplas antenas transmissoras e/ou receptoras, caracterizando um sistema MIMO (Multiple Input - Multiple Output). Todavia, as técnicas de processamento de sinais em sistemas MIMO geralmente supõem gaussianidade do canal de transmissão, diminuindo sua eficiência em cenários de comunicação não-gaussianos. Neste trabalho é proposto uma nova técnica de detecção sinais em sistemas MIMO em cenários caracterizados por ruído não-gaussiano. A técnica de recepção proposta é denominada de Maximum Correntropy Detector (MCD), sendo provado trata-se de uma generalização do detector MLD (Maximum Likelihood Detector) através do uso da correntropia complexa. O detector MCD é analisado em canais Gaussianos e não Gaussianos, sendo observado um desempenho superior aos detectores clássicos nós experimentos realizados, sem aumento significativo da complexidade computacional. Conjuntamente, este trabalho também apresenta um novo método de sensoriamento espectral adequado a detecção de sinais que apresentam variação de fase não-linear ao longo do tempo. O método proposto basea-se no uso da teoria de sinais cicloestacionários em ângulo-tempo, o qual emprega transformações do sinal a ser sensoriado de forma a mitigar o efeito da variação não-linear da fase. A arquitetura proposta é avaliada no sensoriamento de sinais BPSK e é comparada a técnica de sensoriamento por cicloestacionariedade temporal. Os resultados de simulação obtidos comprovam a eficiência da arquitetura proposta, apresentando ganhos na taxa de detecção de usuários primários na ordem de 8 dB.

Os sistemas de informação em saúde no Brasil foram projetados e desenvolvidos de maneira heterogênea e com base nas características loco-regionais, resultando em falta de integridade das informações em saúde. Neste contexto, o Ministério da Saúde brasileiro apontou a necessidade de soluções de interoperabilidade dos sistemas de informação em saúde, destacando a importância da integração com bancos de dados nacionais e alinhamento às leis brasileiras de proteção de dados, bem como sua aplicação no contexto da educação para auxiliar na formação continuada dos profissionais de saúde. Assim, este trabalho apresenta o Sabiá, uma plataforma para autenticação, autorização e entrega de dados baseada no consentimento do usuário para sistemas de informação em saúde no Brasil e que atualmente está presente no contexto de ecossistemas educacionais em saúde. A arquitetura do Sabiá foi projetada para atingir os seguintes requisitos: R1) Fornecer uma identidade federada; R2) Ser um gerenciador de recursos federados; R3) Coletar dados do usuário de diferentes sistemas de informação e; R4) Entregar dados do usuário a sistemas com base no consentimento do usuário. O Sabiá consiste em três componentes principais: 1) Sabiá Authorization Server, responsável pela implementação da autenticação aberta; 2) Sabiá Collector, responsável por coletar dados de diferentes sistemas de informação e; 3) Sabiá Resource Server, responsável por fornecer dados previamente autorizados pelo usuário aos sistemas. Após analisar os dados históricos, a funcionalidade R4 foi selecionada para ser submetida ao teste de desempenho, porque é o processo que mais afeta o desempenho geral do sistema. Os testes tiveram como objetivo analisar o comportamento de Sabiá no cenário mais pesado, com base em dados históricos. Os resultados não mostraram falhas e indicaram escalabilidade e consistência do sistema, nas quais o usuário percebe uma reação instantânea do sistema, cujas médias de tempo de resposta permaneceram abaixo de 100 ms.

Propomos neste trabalho uma metodologia para estimação do desempenho e comparação de sistemas de controle para veleiros autônomos. Um dos problemas que mais dificulta a pesquisa em robótica móvel na atualidade é a ausência de metodologia padrão e plataformas para distribuição/verificação das implementações e resultados obtidos. Nossa solução consiste em definir uma metodologia para comparação formada por três partes: escopo, métricas e cenários. O escopo define quais partes do sistema são comparáveis e também cria uma forma compreensiva de definir o sistema de navegação básico de um veleiro autônomo. Métricas quantitativas devem ser extraídas dos dados obtidos durante o experimento no cenário e serão usadas para uma avaliação de características esperadas de um sistema de controle, como estabilidade, consumo energético, robustez e eficácia, resultando em uma primeira classificação do sistema de controle. Uma implementação inicial desta metodologia é feita usando o ambiente Ardupilot, onde várias técnicas de controle e métricas foram implementadas e testes em simulação foram realizados. O sistema pode ser gradativamente ampliado com a adição de mais técnicas de controle e métricas.

Os sistemas modernos de distribuição utilizam fontes de energias renováveis (FER) como geração distribuída que acarretam problemas nos sistemas de proteção, ilhamentos não-intencionais e reversibilidade no fluxo de potência. As características intermitentes das FER podem provocar desvios de frequência e, consequentemente, instabilidades na rede elétrica. Em geral, estruturas de controle hierárquicas implementam o gerenciamento do fluxo de potência dessas microrredes. Ele é normalmente composto por três camadas de controle, denominadas de: primário, secundário e terciário. A camada de controle primário é responsável pela implementação das malhas internas, utilizadas para regulação das tensões e correntes dos sistemas de geração distribuída. Elas são tipicamente implementadas por meio técnicas de controle por controle por decaimento e tem como finalidade, a manutenção da estabilidade de tensão e de frequência desses sistemas. Eles também são responsáveis pela distribuição de potência entre os elementos da microrrede. As principais desvantagens do controle por decaimento referem-se aos desvios de frequência e de tensão verificados em regime permanente. Para compensar esses desvios, é inserida uma camada de controle secundário responsável pela restauração dos valores de tensão e de frequência nos pontos de acoplamento. O conhecimento preciso dos desvios de frequência da microrrede permite a implementação da restauração efetiva da sua frequência de operação. Além disso, essas microrredes podem operar nos modos conectado ou ilhado. Desta forma, para manter a integridade do sistema, ocorrência de ilhamentos ou faltas devem ser detectadas e tratadas para assegurar a estabilidade do sistema. Neste sentido, a transformada wavelet contínua se mostra uma ferramenta útil para implementação de um sistema de detecção da ocorrência de ilhamentos.  Esse sistema pode ser concebido segundo diferentes metodologias, dentre as quais, destaca-se o sistema híbrido, composto pela integração de sistemas passivos e ativos. O referido sistema é capaz de monitorar a frequência da rede elétrica, e por meio deste, gerar informação suficiente para promover a identificação segura de condições de ilhamento. Nesta tese, utiliza-se as potencialidades da transformada wavelet contínua para o desenvolvimento dos sistemas de detecção e identificação da condição de ilhamento e o do monitoramento da frequência das microrredes. A eficácia dos métodos propostos é avaliada e validada por meio de resultados experimentais, obtido em uma microrrede CA, experimental.

Este trabalho trata do projeto de controladores por realimentação de saída para sistemas lineares de tempo discreto restritos por meio de técnicas de invariância de conjuntos. A esse propósito, poliedros Invariantes Controlados por Realimentação de Saída
(sigla em inglês OFCI) são usados para garantir que as restrições de estado e controle sejam satisfeitas a todo tempo, mesmo na presença de distúrbios aditivos e ruídos de medição. São apresentadas condições necessárias e suficientes para que um conjunto poliédrico seja OFCI, que pode ser verificado pela solução de um conjunto de problemas de Programação Linear (PL). Então, um compensador dinâmico por realimentação saída (possivelmente não-linear) é proposto, através da construção de um conjunto OFCI, a partir de um par composto por um poliedro invariante condicionado e um poliedro invariante controlado. Com base nas medições disponíveis e no estado do compensador, o qual constitui uma estimativa do estado do sistema, uma sequência de controle adequada pode ser calculada para impor as restrições. A incerteza no estado é progressivamente reduzida usando informações sobre a contração do conjunto invariante condicionado. Um problema de PL é formulado para calcular uma ação de controle que impõe as restrições e minimiza, um passo à frente, uma distância garantida dos estados admissíveis para a origem. Também é considerado o problema de rastrear um sinal de referência constante na presença de perturbações constantes para o qual a concepção do controlador correspondente é motivada a partir do controlador aplicado à estabilização. Com a abordagem proposta, conforme ilustrado através de exemplos numéricos, incorporando o estimador na estrutura do compensador e usando o conceito de conjuntos OFCI, é possível obter soluções com conjuntos maiores de estados iniciais admissíveis e erros de estimativa inicial admissíveis, em comparação com outras abordagens disponíveis na literatura.

O rápido crescimento de aplicações suportadas por sistemas de comunicações sem-fio impulsiona a busca por novos sistemas de comunicações que permitam explorar eficientemente o espectro de frequências, como os sistemas baseados em rádio cognitivo. O rádio cogntivo pode ser definido como um sistema de comunicações inteligente, capaz de se adaptar autonomamente ao canal de comunicação, por meio da reconfiguração dos seus parâmetros de operação. Uma importante propriedade dos rádios cognitivos é a capacidade de reconhecer automaticamente o tipo de modulação empregada em um sinal de RF, possibilitando assim, a interoperabilidade entre sistemas, a melhoria da eficiência espectral, ou mesmo, viabilizando a vigilância eletrônica (em contextos de aplicações militares). Esse atributo é conhecido como classificação automática de modulações (AMC). Dentre as técnicas de AMC que caracterizam o estado-da-arte, estão as que se baseiam em detecção de padrões obtidos a partir da análise de características cicloestacionárias de segunda ordem. Embora muito difundidas, essas técnicas não são capazes de reconhecer alguns tipos modulações digitais, tais como modulações M-QAM e M-PSK de alta ordem. Em contra partida, as técnicas de análise cicloestacionárias de ordem superior, usadas para extração de descritores singulares dessas modulações, possuem um custo computacional muito elevado e são adequadas apenas para ambientes de comunicação com ruído AWGN. Embora o modelo de ruído AWGN seja amplamente empregado para caracterizar canais de comunicação sem-fio, existem diversos cenários práticos que são melhor modelados por distribuições não-gaussianas, como por exemplo a comunicação em HF, cujo ambiente apresenta uma forte contaminação por ruídos impulsivos. Recentemente, duas novas funções de análise cicloestacionária, a  função de autocorrelação cíclica fracionária de ordem inferior (FLOCAF), e a função de correntropia cíclica (CCF), foram definidas e avaliadas para o propósito de sensoriamento espectral em ambientes impulsivos, sendo o sensoriamento espectral um problema de menor complexidade em relação à classificação automática de modulações. De fato, sabendo que não existia na literatura uma solução satisfatória para a classificação automática de modulações de alta ordem em canais com ruído impulsivo, este problema foi abordado neste trabalho. Em particular, foram desenvolvidas aqui arquiteturas de classificação automática de modulações baseadas nas funções cicloestacionárias FLOCAF e CCF, combinadas com técnicas de classificação por árvore de decisão e por regressão logística. As arquiteturas foram desenvolvidas para o reconhecimento das modulações digitais BPSK, QPSK, 8-QAM, 16-QAM, e 32-QAM, e avaliadas em diferentes contextos de contaminação por ruído aditivo alfa-estável. Os resultados mostraram que todas as arquiteturas foram capazes de operar em ambientes impulsivos, sendo as arquiteturas baseadas na CCF as mais eficientes.

Os avanços nas aplicações de internet das coisas tem proporcionado o desenvolvimento de novos paradigmas nessa área, como a internet das coisas para aplicações subterrâneas (IoUT, do inglês Internet of Underground Things). Pesquisas demonstram o potencial de sistemas IoUT principalmente na agricultura de precisão, em que dados são coletados por diferentes dispositivos interconectados em uma rede de comunicação. Esses dados podem facilitar a tomada de decisões sobre o manejo de atividades agrícolas. Um componente importante na arquitetura da IoUT é o UT (do inglês, Underground Things) responsável pelo sensoriamento de parâmetros do solo, como temperatura e umidade. Diante disso, a tecnologia de identificação por rádio frequência (RFID, do inglês Radio Frequency Identification) tem se mostrado promissora no desenvolvimento de UTs, sobretudo devido a possibilidade da TAG RFID operar como sensor. Entretanto, a adaptação de tecnologias sem fio em sistemas IoUT para utilização em condições subterrâneas, ainda representa um desafio. Neste contexto, a proposta desse trabalho é desenvolver uma UT baseada na tecnologia RFID para sensoriamento da umidade do solo. A UT proposta é formada por uma antena de microfita com patch retangular projetada para operar em frequências ultra altas (UHF, do inglês Ultra High Frequency), conectada a um chip de tag UHF RFID passiva. A tag RFID é enterrada no solo e funciona como um sensor de umidade. Para diminuir os efeitos da umidade do solo sobre a tag RFID, a antena de microfita projetada no sistema, foi encapsulada em um Atenuador Dielétrico do Solo (ADS). O ADS é formado por multicamadas constituídas de cera natural da carnaúba e aplicadas sobre a antena. Resultados simulados e experimentais foram analisados para verificar a eficácia do ADS sobre os parâmetros da antena em diferentes níveis de umidade e tipos de solos. Os valores obtidos mostram que o ADS reduz variações nos parâmetros da antena como ganho e coeficiente de reflexão (S₁₁), causados pela umidade do solo. Análises estatísticas das medidas de RSSI indicam que a UT pode ser usada como sensor de umidade do solo.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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 HFSS^TM e, para a validar esses resultados, as estruturas serão experimentalmente caracterizadas.

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. 

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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%.

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 warehouse. Para 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.

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.

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.

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.

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 E_b/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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.