Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
1
  • BEATRIZ SOARES DE SOUZA
  • Aplicação da Teoria dos Grafos na Análise da Similaridade e Complexidade de Consultas em Bancos de Dados Relacionais

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL GOUVEIA COSTA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 31/01/2024
    Ata de defesa assinada:

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  • A constante necessidade de realizar mudanças e refatorações nos Sistemas de Informação inegavelmente resultam em dívidas técnicas, sendo algumas delas relacionadas ao gerenciamento de bancos de dados. Alta redundância e complexidade são características recorrentes em bancos de dados e tendem a afetar a performance geral dos sistemas. Neste trabalho, a análise conduzida foi baseada em análise de grafos, que é uma técnica essencial em diversas áreas do gerenciamento de dados. A investigação envolveu o estudo de relações e conexões em um banco de dados de uma organização financeira do mundo real, entre consultas SQL representadas como nós e arestas em uma estrutura de grafo. Ao analisar a estrutura do grafo e suas propriedades, foi possível identificar nós importantes, detectar agrupamentos de dados relacionados e descobrir relações e redundâncias ocultas. Os resultados indicam que 50% das consultas do banco de dados apresentavam similaridade média a alta em subgrafos, o que permite à organização obter insights valiosos sobre seus dados, tomar decisões baseadas em dados e otimizar o desempenho do banco de dados.


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  • Information Systems constant changes and refactoring processes eventually result in design debts, one of them being related to the database management. Redundancy and complexity are often found in databases and eventually affect the overall system performance. In this study, the analysis conducted was based on graph analysis, which is an essential technique in several fields demanding data management. The investigation involved the study of relationships and connections in a real-world financial organization database, between SQL queries represented as nodes and edges in a graph structure. By analyzing the graph structure and properties, it was possible to identify important nodes, detect clusters of related data, and uncover hidden relationships and redundancy. The results indicate that 50% of the database queries had medium to high similarity in subgraphs, which allows the organization to gain valuable insights into their data, make informed decisions, and optimize their database performance.

2
  • DANIEL SILVA DE MORAIS
  • Técnicas de identificação, controle e predição aplicadas a robôs de acionamento diferencial

     

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FILIPE CAMPOS DE ALCANTARA LINS
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 16/02/2024
    Ata de defesa assinada:

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  • Este trabalho apresenta a identificação, desacoplamento, controle e predição de robô
    móvel com duas rodas de acionamento diferencial. Para isso, foi utilizada a metodologia
    de substituição de variáveis no modelo matemático do robô, tendo as suas variáveis
    de posição, representadas em plano cartesiano, substituídas pelo seu deslocamento linear.
    Como o modelo se torna essencialmente linear, sem a utilização de técnicas de linearização,
    abordagens clássicas de desacoplamento e controle puderam ser empregadas, bem como
    a utilização de preditores. Para a identificação do modelo foram realizados experimentos
    reais para a coleta de dados e utilizou-se do método de mínimos quadrados para diferentes
    estruturas considerando a ordem e o tempo de atraso. Utilizando do critério de informação,
    métodos de validação de modelos e experimentos reais de reação do robô, foi possível
    escolher um modelo que melhor o represente. O desacoplamento do sistema do robô foi
    implementado para reduzir a relação cruzada indesejada que existe entre entradas e saídas
    no modelo. Também foi proposto a utilização do Preditor de Smith para minimizar a
    diferença, causada pela existência de tempo de atraso, entre o comportamento previsto
    e o comportamento real do sistema controlado. Experimentos simulados e reais para
    diferentes controladores da família PID foram realizados, como também a realização de
    experimentos para seguimento de diferentes trajetórias para validação do desempenho do
    modelo.


  • Mostrar Abstract
  • This work presents the identification, control, filtering and prediction of a two-wheeled differentially-driven mobile robot. For this, the variable substitution methodology will be used in the mathematical model of the robot, with its position variables, represented in the Cartesian coordinate system, replaced by its linear displacement. As the model becomes essentially linear, without the use of linearization techniques, classic control approaches, such as PID, can be used, as well as the use of predictors and filters. For the identification of the model, real experiments were performed for data collection and the least squares method was used for different structures considering the order and delay time. Using Akaike information criterion and real robot reaction experiments, it was possible to choose a model that best represents it. Decoupling the system from the robot is proposed to reduce the unwanted cross relationship that exists between inputs and outputs. It is also proposed to use the Smith Predictor and Kalman Filter to minimize the delay time and estimate the filtered values of linear displacement and orientation, respectively. Finally, some identified models and the execution schedule for the completion of this work will be demonstrated.

3
  • MARIA DA GUIA TORRES DA SILVA
  • Robótica Educacional como Recurso Pedagógico para Estudantes com Dificuldades de Aprendizagem

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLA DA COSTA FERNANDES CURVELO
  • LUCIANE TERRA DOS SANTOS GARCIA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • SARAH THOMAZ DE SA ROSSITER
  • Data: 19/02/2024
    Ata de defesa assinada:

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  • A utilização da Robótica Educacional como ferramenta de apoio no processo ensino-aprendizagem de crianças com dificuldades de aprendizagem é o cerne de nossa investigação. No trabalho, tentamos não fazer distinção entre as dificuldades (normais) causadas por desinteresse ou outro problema em sala ou aquelas causadas por transtornos bem definidos na medicina. Em uma revisão sistemática inicial, na qual fizemos uma pesquisa geral de artigos e dissertações em conferências e revistas utilizando um conjunto definido de palavras-chave que abrangessem os problemas de aprendizagem mais conhecidos e que também atendessem à palavra-chave "robótica educacional", identificamos que existem pouquíssimos trabalhos neste tópico, cerca de 14 contribuições. Diante da constatação da novidade do tema, fizemos uma análise mais aprofundada destes e outros trabalhos, incluindo várias questões, não apenas relacionadas com as dificuldades de aprendizagem. Nossa questão principal a ser respondida, a partir de então, foi identificar o quanto e como a robótica educacional consegue ser uma coadjuvante no processo ensino aprendizagem, para esses estudantes ccom dificuldades. Com isso em mente, definimos a metodologia de pesquisa quali-quanti para identificar os pontos restantes, onde adotamos questionários como instrumento de coleta de dados. Disponibilizamos formulários com perguntas para os alunos, professores, e monitores das escolas selecionadas, entre as que possuem atividades de robótica educacional (todas )escolas públicas) do município de Natal, RN, Brasil. Por meio de uma análise dos dados obtidos pelos formulários, observamos um crescimento do uso da robótica na educação, de forma geral. Mas, identificamos principalmente que, apesar de os estudantes com dificuldades ou transtornos de aprendizagem encontrarem-se nas instituições de ensino, eles não estão completamente inseridos nas atividades com robótica. Todavia, após a compilação e análise dos dados, chegamos a resultados positivos, que verificam a possibilidade de aplicação com melhoria do aprendizado nessas crianças. Isto é, maioria dos alunos e uma boa parte dos professores e monitores concordam que a robótica conseguiu melhorar a capacidade dos alunos com dificuldades em apreender, principalmente os conteúdos transversais. Em relação ao "como", notamos que alguns fatores são importantes. O primeiro fator é a facilidade de apreensão da robótica em si, trazida por novas ferramentas de software e hardware desenvolvidas, que facilitam sobremaneira o seu uso como ferramenta de apoio. Ainda, notamos que o interesse dos professores é outro fator no "como" que pode colaborar na tentativa de melhorar a questão da dificuldade do aprendizado. Notamos que o interesse melhora com uso dessas novas ferramentas, desmistificando a robótica, que deixa de ser um bicho de sete cabeças para o professor leigo. Ademais, a existência de sistemas completos de apoio à sua aplicação, gratuitos e livres, envolvendo conteúdos e ferramentas na Web, além de uma política efetiva de educação continuada aos professores, têm colaborado para que a ferramenta se torne mais cada vez mais eficaz, principalmente, como ressaltado, nos conteúdos transversais à robótica.


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  • The use of Educational Robotics as a support tool in the teaching-learning process for children with learning difficulties is the core of our investigation. In this work, we try not to distinguish between (normal) difficulties caused by lack of interest or another solvable problem in the classroom or those caused by well-defined disorders in medicine. In an initial systematic review, in which we did a general search of articles and dissertations in conferences and journals using a well defined set of keywords that covered the most well-known learning problems and that also met the keyword "educational robotics", we identified that there are very few works on this topic, around 14 contributions. Given the novelty of the topic, we carried out a more in-depth analysis of these and other works, including several issues, not only related to learning difficulties. Our main question to be answered, from then on, was to identify how much and how educational robotics can be an adjunct in the teaching-learning process, for these students with difficulties. With this in mind, we defined the quali-quanti research methodology to identify the remaining points, where we adopted questionnaires as a data collection instrument. We provide forms with questions for students, teachers, and monitors from selected schools, among those that have educational robotics activities (all public schools) in the city of Natal, RN, Brazil. Through an analysis of the data obtained from the forms, we observed an increase in the use of robotics in education, in general. However, we mainly identified that, although students with learning difficulties or disorders are found in educational institutions, they are not completely included in robotics activities. Nonetheless, after compiling and analyzing the data, we reached positive results, which verify the possibility of application to improve learning in these children. That is, the majority of students and a good number of teachers and monitors agree that robotics has managed to improve the ability of students with difficulties in learning, especially transversal content. Regarding "how", we noticed that some factors are important. The first factor is the ease of understanding the robotics itself, brought about by new software and hardware tools developed by this pretty new scientific community, which greatly facilitate its use as a support tool. Furthermore, we note that the interest of teachers is another factor in the "how" that can collaborate in trying to improve the issue of learning difficulties. We noticed that interest improves with the use of these new tools, demystifying robotics, which is no longer a big deal for lay teachers. Furthermore, the existence of complete support systems for its application, free of charge and freely available, involving content and tools on the Web, in addition to an effective continuing education policy for teachers, have contributed to the tool becoming increasingly more effective, mainly, as highlighted, in content transversal to robotics.

4
  • MATEUS ARNAUD SANTOS DE SOUSA GOLDBARG
  • Compressão Consciente de Modelos de Redes Neurais Profundas Baseada em Poda Seguida de Quantização

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • SERGIO NATAN SILVA
  • FLAVIA MARISTELA SANTOS NASCIMENTO
  • MARIA GRACIELLY FERNANDES COUTINHO
  • Data: 20/02/2024
    Ata de defesa assinada:

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  • Técnicas de aprendizado profundo, particulamente as redes neurais profundas (Deep Neural Networks - DNNs), têm sido utilizadas com êxito em muitos problemas. Porém, esses tipos de algoritmos exigem um grande esforço computacional, devido a grande quantidade de parâmetros e de operações matemáticas realizadas, e isto pode ser um problema para aplicações onde os recursos computacionais são limitados, aplicações que requerem baixa latência ou baixo consumo energético. Assim, este trabalho propõe a aplicação de uma nova estratégia de treinamento para compressão consciente de modelos de DNNs baseados em poda, quantização e poda seguida de quantização capaz de reduzir o tempo de processamento e seu tamanho em memória. A estratégia de compressão foi aplicada em dois domínios, o primeiro para classificação automática de modulações, onde foi possível reduzir o tamanho do modelo em 13 vezes, e manter uma acurácia apenas 1,8% menor que a do modelo não comprimido. No segundo domínio, voltado para a classificação de imagens em ambientes de microserviços, a mesma estratégia de compressão foi aplicada. Neste contexto, observou-se uma redução de 7,6 vezes no tamanho do modelo, mantendo uma acurácia próxima ao modelo não comprimido. Além disso, a implementação dessas técnicas reduziu a latência de predição em 1,7 vezes e também diminuiu significativamente o tempo necessário para a implantação de microserviços contendo esses modelos. Esses resultados ressaltam a eficácia da abordagem proposta, indicando seu potencial impacto positivo em cenários que demandam eficiência computacional e economia de recursos.


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  • Deep learning techniques, particularly deep neural networks (DNNs), have been successfully employed in numerous problems. However, these types of algorithms demand substantial computational effort due to the large number of parameters and mathematical operations involved, which can pose challenges for applications with limited computational resources, low latency requirements, or low energy consumption. Thus, this work proposes the application of a novel training strategy for the conscious compression of DNN models based on pruning, quantization, and pruning followed by quantization, capable of reducing processing time and memory footprint. The compression strategy was applied in two domains: the first for automatic modulation classification, where the model size was reduced by 13 times, maintaining an accuracy only 1.8% lower than the uncompressed model. In the second domain, focused on image classification in microservices environments, the same compression strategy was applied. In this context, a 7.6-fold reduction in model size was observed, with accuracy close to the uncompressed model. Furthermore, the implementation of these techniques reduced prediction latency by 1.7 times and significantly decreased the time required for the deployment of microservices containing these models. These results underscore the effectiveness of the proposed approach, indicating its potential positive impact in scenarios that require computational efficiency and resource conservation.

5
  • EDUARDO NUNES VELLOSO
  • Otimização Fim-a-Fim de Sistemas MIMO Multiusuário Usando Autoencoders com Estimação de Canal Bidirecional

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARCELO SAMPAIO DE ALENCAR
  • Waslon Terllizzie Araujo Lopes.
  • Data: 21/03/2024

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  • Os ganhos de eficiência espectral introduzidos pelos sistemas MIMO multiusuário os tornam esquemas relevantes para a atual e para as próximas gerações de redes de comunicação móvel. Devido à complexidade intrínseca aos modelos matemáticos desses sistemas em condições realistas e à interdependência entre as etapas de processamento dos transmissores e receptores, o aprendizado de máquina é uma opção que permite projetar o sistema completo por meio do treinamento de um autoencoder ruidoso. Esse trabalho apresenta uma proposta de arquitetura de rede neural para otimização fim-a-fim de um sistema MIMO multiusuário. O desempenho do sistema, medido em termos de taxa de erro de símbolo, foi comparado a uma referência M-PSK com equalização zero-forçado e estimação por mínimos quadrados. As simulações foram feitas considerando um modelo de canal com desvanecimento Rayleigh, assim como usando o modelo 3GPP TR 38.901. Um estimador de canal bidirecional, baseado na interpolação de pilotos esparsos, foi proposto, reduzindo a sinalização de controle para menos de 3% em troca de um pequeno atraso fixo de 10 ms. Os resultados revelam que é possível obter ganhos significativos ao aplicar o modelo proposto, mas que estes variam conforme os erros de estimação nos instantes de transmissão de pilotos.


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  • The spectral efficiency gains introduced by multiuser MIMO systems render them relevant schemes for current and upcoming generations of mobile communication networks. Due to the intrinsic complexity of the mathematical models of these systems under realistic conditions and the interdependence between the processing steps of the transmitters and receivers, machine learning is an option that allows the complete system to be designed by training a noisy autoencoder. This paper proposes a neural network architecture for end-to-end optimization of a multiuser MIMO system. The performance of the system, measured in terms of symbol error rate, was compared to an M-PSK baseline with zero-forcing equalization and least-squares channel estimation. Simulations were performed using a Rayleigh fading channel model and the realistic 3GPP TR 38.901 model. A bidirectional channel estimator, based on the interpolation of sparse pilots, is proposed, reducing the control signaling to less than 3% in exchange for a fixed 10 ms delay. The results show that signicant gains can be achieved by applying the proposed model, but those vary with respect to the estimation errors during the pilot transmission times.

6
  • ANTONIO ALCIR DE FREITAS JUNIOR
  • Detecção de Ataques de Negação de Serviço Distribuídos utilizando Rede Neural Convolucional.

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • FRANCISCO SALES DE LIMA FILHO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • Data: 16/04/2024

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  • Com a expansão da Internet, aliada ao crescente número de dispositivos de Internet das Coisas (IoT), os ataques de negação de serviços (Denial of Service - DoS), bem como sua variante distribuída (Distributed Denial of Service - DDoS), vêm se tornando um problema significativo para a disponibilidade de serviços que operam na Internet. Nos últimos anos, o número de pesquisas na academia e na indústria sobre a detecção e mitigação desses ataques vem crescendo, porém sem ainda uma solução definitiva. Técnicas envolvendo aprendizagem de máquina estão sendo amplamente utilizadas para detecção e mitigação desses ataques. Embora eficientes, as técnicas propostas apresentam um alto custo computacional, o que podem torná-las inviáveis em cenários de redes com fluxos de dados intensos, devido às restrições temporais impostas pelo processamento em tempo real do fluxo de dados. Inspirado nesses trabalhos da literatura, mas buscando uma redução de complexidade computacional, este trabalho propõe o uso de uma rede neural convolucional de baixa complexidade para a detecção de ataques de DDoS. A redução de complexidade da rede convolucional proposta se baseia no uso de descritores obtidos a partir de um conjunto de métricas calculadas sobre dados de cabeçalho de tráfego de rede amostrado. O método desenvolvido possui alta taxa de acerto, baixa taxa de falsos positivos e relativa simplicidade de implementação, tornando-o apto à tarefa de detecção de ataques de DDoS em cenários de redes com vazões elevadas.


  • Mostrar Abstract
  • With the expansion of the Internet, combined with the growing number of Internet of Things (IoT) devices, denial of service attacks (Denial of Service - DoS), as well as its distributed variant (Distributed Denial of Service - DDoS), have become more widespread, making it a significant problem for the availability of services operating on the Internet. In recent years, the number of research in academia and industry on the detection and mitigation of these attacks has been growing, but without a definitive solution yet. Techniques involving machine learning are being widely used to detect and mitigate these attacks. Although efficient, the proposed techniques present a high computational cost, which may make them unfeasible in network scenarios with intense data flows, due to the temporal restrictions imposed by real-time processing of the data flow. Inspired by these works in the literature, but seeking to reduce computational complexity, this work proposes the use of a low-complexity convolutional neural network to detect DDoS attacks. The complexity reduction of the proposed convolutional network is based on the use of descriptors obtained from a set of metrics calculated on sampled network traffic header data. The developed method has a high success rate, low false positive rate, and relative simplicity of implementation, making it suitable for the task of detecting DDoS attacks in network scenarios with high throughput.

Teses
1
  • MAURÍCIO RABELLO SILVA
  • Protocolo de Transporte de Dados para FANET na Varredura de Áreas de Impacto de Foguetes sobre o mar por Veículos Aéreos Não Tripulados

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS MANUEL DIAS VIEGAS
  • FELIPE DENIS MENDONCA DE OLIVEIRA
  • FRANCISCO ARY ALVES DE SOUZA
  • MARCELO BORGES NOGUEIRA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 23/02/2024
    Ata de defesa assinada:

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  • Sistemas que envolvem múltiplos Veículos Aéreos Não Tripulados (Multi-VANTs) para realizar o procedimento de varredura de área tem despertado atenção nos últimos anos. O desenvolvimento desses sistemas enfrenta desafios significativos, sendo a robustez da rede de comunicação de dados um aspecto crucial para a colaboração eficiente entre os VANTs. Este trabalho se dedica à especificação de um protocolo de transporte de dados para uma rede de comunicação em uma esquadrilha de Veículos Aéreos Não Tripulados, com foco na varredura da área de impacto de foguetes sobre o mar no projeto SPACEVANT 2.
    A pesquisa abrange as principais características das redes de comunicação para sistemas multi-VANT, considerando especificidades da aplicação, como o planejamento de caminho e trajetória, e coleta de dados dos sensores. Estratégias são propostas para a varredura da área de impacto de foguetes, analisando características das redes mais adequadas a essas estratégias e definindo um protocolo apropriado para a aplicação. Utilizando módulos Xbee Pro 900HP S3B em uma arquitetura de rede integrada a uma plataforma de hardware controlada por computador embarcado, um plano de testes é concebido e implementado para avaliar o desempenho do protocolo. Aferições de desempenho incluem medições de largura de banda (throughput), latência, e indicadores nos links de comunicação entre os nós da rede, como retransmissão e perda de pacotes, controle de fluxo e congestionamento. Este estudo demonstra a robustez e a confiabilidade do protocolo na arquitetura de rede proposta para sistemas multi-VANTs.


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  • Systems involving multiple Unmanned Aerial Vehicles (Multi-UAVs) performing area scanning procedures have garnered attention in recent years. Developing these systems faces significant challenges, with the robustness of the data communication network being a crucial aspect for efficient collaboration among UAVs. This work is dedicated to specifying a data transport protocol for a communication network within a squadron of Unmanned Aerial Vehicles, focusing on scanning the rocket impact area over the sea in the SPACEVANT 2 project.

    The research encompasses the key characteristics of communication networks for multi-UAV systems, considering application-specific aspects such as path and trajectory planning and sensor data collection. Strategies are proposed for the rocket impact area scanning, analyzing characteristics of networks best suited for these strategies, and defining a suitable protocol for the application. Utilizing Xbee Pro 900HP S3B modules in a network architecture integrated with a computer-controlled embedded hardware platform, a test plan is devised and implemented to assess the protocol's performance. Performance evaluations include measurements of bandwidth (throughput), latency, and indicators on communication links among network nodes, such as retransmission, packet loss, flow control, and congestion. This study demonstrates the robustness and reliability of the protocol in the proposed network architecture for multi-UAV systems.

2
  • RUTE SOUZA DE ABREU
  • Otimização da Predição de Falhas em Modelos de Redundância: Uma Nova Abordagem com Redes de Petri Estocásticas Generalizadas e Redes Neurais Pulsadas

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL GOUVEIA COSTA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • RENAN CIPRIANO MOIOLI
  • Data: 29/02/2024
    Ata de defesa assinada:

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  • A previsão de falhas desempenha um papel importante em diversos setores, como indústria, tecnologia, setor médico, entre outros. Esta tarefa pode auxiliar na redução de custos de manutenção de equipamentos, prevenção
    de acidentes e desastres e melhoria da confiabilidade do sistema, uma vez que pode aumentar a disponibilidade reduzindo o tempo de inatividade do sistema. Este trabalho apresenta uma metodologia para previsão de falhas em modelos de redundância projetados utilizando a formalidade de Redes de Petri Estocásticas Generalizadas. A abordagem compreende as etapas de modelagem e simulação de sistemas com redundância ativa e passiva sob diferentes cenários de falhas, como switches não perfeitos, falhas em standby e falhas de causa comum, bem como geração de conjuntos de dados de falhas e implementação de um modelo de aprendizado de máquina para realizar a previsão de falhas. Para esta última, esta pesquisa utiliza Redes Neurais Pulsadas (RNPs), que foram reconhecidas como a terceira geração de Redes Neurais Artificiais. Assim como as redes neurais artificiais típicas, as RNPs inspiram-se na dinâmica biológica do cérebro, incorporando a topologia interconectada dos neurônios em sua arquitetura. No entanto, enquanto as redes neurais convencionais focam na minimização de erros por meio do ajuste de pesos, as RNPs visam replicar o processo de aprendizagem simulando o comportamento dos neurônios, levando em consideração elementos do processo biológico, como sinapse, acúmulo de energia, disparo de impulso elétrico e períodos refratários entre as emissões. Devido à capacidade de capturar aspectos temporais dos dados, as RNPs são amplamente utilizadas em problemas que possuem dinâmicas de tempo. Além disso, a literatura tem mostrado que essas redes são eficientes em termos de tarefas e energia, servindo como uma alternativa de baixo custo em comparação com RNAs convencionais.


  • Mostrar Abstract
  • Fault prediction plays an important role across several sectors such as industry, technology, medical sector, among others. This task can help in the reducing of equipment maintenance costs, prevention of accidents and disasters, and improvement of system dependability since it can increase availability by reducing system downtime. This work presents a methodology for fault prediction in redundancy models designed using the formality of Generalized Stochastic Petri Networks. The approach comprehends the steps of modeling and simulation of systems with active and passive redundancy under different fault scenarios, such as non-perfect switches, standby failures, and common cause failures, as well as fault datasets generation and the implementation of a machine learning model for performing the fault prediction. For forecasting, this research utilizes Spiking Neural Networks (SNNs), which have been recognized as the third generation of Artificial Neural Networks. Just like typical artificial neural networks, SNNs draw inspiration from the biological dynamics of the brain, incorporating the interconnected topology of neurons into their architecture. However, while conventional neural networks rely on error minimization by weight adjustment, SNNs aim to replicate the learning process by simulating neuron behavior by taking into account elements of the biological process such as synapse, energy accumulation, electric impulse firing, and refractory periods between emissions. Due to the ability to capture temporal aspects from data, SNNs are vastly used in problems with time dynamics. Additionally, literature has shown these networks to be task and energy-efficient serving as a low-cost alternative compared to conventional ANNs.

2023
Dissertações
1
  • IRLETE PEREIRA MOTA ALVES
  • Otimização do Acionamento do Controle Vetorial de Velocidade de um Motor de Indução Trifásico sem Mancais com Enrolamento Dividido

     

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • JOSÉ ÁLVARO DE PAIVA
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO FILHO
  • Data: 03/03/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • O objetivo do controle vetorial é garantir uma resposta rápida de velocidade mesmo com o torque elevado para máquinas de indução, tanto em regime transitório como em regime permanente. Para realizar a implementação de um controle de velocidade em um motor de indução trifásico sem mancais com enrolamento dividido normalmente utiliza-se as três fases para controlar as correntes. Esse procedimento padrão exige uma estrutura completa para o inversor, contendo os três braços, com diversos equipamentos eletrônicos de potência.

    A estratégia apresentada neste trabalho consiste em controlar apenas duas das três correntes disponíveis, obtendo a terceira através da soma das duas anteriores. Com essa alteração são necessários apenas dois braços do inversor, reduzindo consideravelmente os componentes eletrônicos utilizados. Para essa implementação foi utilizado um motor mancal de indução funcionando na posição vertical. 


  • Mostrar Abstract
  •  
    The objective of vector control is to guarantee a fast speed response even with high torque for induction machines, both in transient and steady state. To implement a speed control in a three-phase induction motor without bearings with split winding, three phases are normally used to control the currents. This standard procedure requires a complete drive structure, containing the three arms, with various power electronics.

    The strategy presented in this work consists of controlling only two of the three available currents, obtaining the third through the sum of the two previous ones. With this change, only two inverter arms are needed, considerably reducing the electronic components used. For this implementation, an induction bearing motor working in the vertical position was used.
2
  • JULIANA OLIVEIRA DE MEDEIROS
  • Uso do algoritmo Enxame de Partículas para estimar o erro introduzido por TIs no cálculo da distância de localização de faltas por meio de fasores da frequência fundamental

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MELINDA CESIANARA SILVA DA CRUZ
  • ROANA D' ÁVILA SOUZA MONTEIRO
  • Data: 10/03/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Um Sistema Elétrico de Potência (SEP) tem como função básica fornecer aos consumidores um produto contínuo e de qualidade. Para isso, padrões de desempenho especificados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) precisam ser cumpridos pelas empresas concessionárias, de tal forma a garantirem a confiabilidade do fornecimento de energia e a conformidade dos níveis de tensão quando da ocorrência de perturbações e quando da operação normal em regime permanente. Assim, assegura-se que o sistema de energia será capaz de se manter funcionando por mais tempo, inibindo as falhas devido ao desgaste de equipamentos e evitando a ocorrência de perdas financeiras. A fim de atender aos requisitos de confiabilidade e qualidade, os centros de operação de sistemas elétricos possuem servidores de dados com registros oscilográficos oriundos de relés, oscilógrafos e qualímetros instalados nas subestações do sistema. Esses arquivos são, normalmente, utilizados para diversas funções, de proteção ou de análise de qualidade de energia. Com relação à qualidade de energia, os registros oscilográficos são normalmente utilizados para classificação de distúrbios ocorridos na rede elétrica.
    Do ponto de vista da proteção, os arquivos costumam ser utilizados para análise pósoperação
    do funcionamento adequado de relés de proteção ou por algoritmos de localização de faltas. Para tanto, torna-se indispensável que os registros possuam uma base de tempo confiável, de maneira que possam ser considerados sincronizados, quando mais de um registro for necessário em algum algoritmo específico.
    Mesmo considerando que algoritmos eficientes para sincronização de registros e localização de faltas encontram-se disponíveis, não é possível encontrar na literatura um algoritmo para estimar o erro produzido no processo de cálculo da distância de falta, cálculo este realizado segundo a metodologia que adota fasores da frequência fundamental.
    Ressalta-se aqui que os registros osciligráficos disponíveis para cálculo dos fasores são oriundos de amostragem de sinais, coletados por meio de TPs e TCs (TIs), que possuem, inerentemente, erros de relação e de fase, que dependem da classe de exatidão desses instrumentos. Além dos relacionados aos TIs, outros erros podem ser introduzidos pelo processo de amostragem ou composição dos fasores representativos dos sinais amostrados. Dessa forma, faz-se necessário o desenvolvimento de um algoritmo para estimar o erro produzido na determinação da distância de falta, mesmo que essa distância tenha sido determinada a partir de algoritmos confiáveis para sincronização dos registros e para localização da falta. Nesta Dissertação, propõe-se um algoritmo baseado em Enxame de Partículas (PSO) para atender a esse propósito.


  • Mostrar Abstract
  • An Electric Power System (EPS) has the basic function of providing consumers with a continuous and quality product. For this, performance standards specified by ANEEL (National Electric Energy Agency) must be complied with by the concessionaire companies, in such a way as to guarantee the reliability of the energy supply and the conformity of voltage levels when disturbances occur and during operation. normal on a permanent basis. Thus, it ensures that the energy system will be able to keep working for a longer time, inhibiting failures due to equipment wear and avoiding the occurrence of financial losses. In order to meet reliability and quality requirements, the electrical system operation centers have data servers with oscillographic records from relays, oscillographs and qualimeters installed in the system's substations. These files are normally used for various functions, such as protection or power quality analysis. With regard to power quality, oscillographic records are normally used to classify disturbances in the electrical network.
    From a protection point of view, the files are often used for post-operation analysis of the proper functioning of protective relays or for fault location algorithms. Therefore, it is essential that the records have a reliable time base, so that they can be considered synchronized, when more than one record is needed in a specific algorithm. Even considering that efficient algorithms for synchronizing records and locating faults are available, it is not possible to find in the literature an algorithm to estimate the error produced in the process of calculating the fault distance, a calculation performed according to the methodology that adopts phasors from the fundamental frequency.
    It is noteworthy here that the oscillographic records available for calculating the phasors come from sampling signals, collected by means of TPs and CTs (TIs), which inherently have relation and phase errors, which depend on the accuracy class of these instruments. In addition to those related to TIs, other errors can be introduced by the sampling process or composition of the representative phasors of the sampled signals. Thus, it is necessary to develop an algorithm to estimate the error produced in determining the fault distance, even if this distance has been determined from reliable algorithms for synchronizing the records and locating the fault. In this Dissertation, we propose an algorithm based on Particle Swarm (PSO) to meet this purpose.

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  • EVELYN CRISTINA DE OLIVEIRA LIMA
  • MODULADORES SIGMA-DELTA PASSA-BANDA PROGRAMÁVEIS USANDO FILTROS N-PATH

  • Orientador : DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 15/03/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • No Rádio Definido por Software (SDR) a maioria das funções analógicas, como a conversão descendente e a seleção de canal são movidas para o domínio digital. Com esses recursos, um SDR pode ser facilmente programado e adaptado a novos padrões. No entanto, sua implementação usando um conversor analógico-digital (ADC) de taxa de Nyquist tem sido desafiadora e com consumo muito elevado, o que o torna impróprio para aplicativos móveis. SDM (Modulador Sigma-Delta) usando ressonadores LC são bem adequados para essa finalidade, pois podem converter uma banda estreita em torno de uma frequência central de radiofrequência (RF). Na literatura, o SDM baseado em LC de alta ordem usa os nós entre os tanques LC para feedforward ou coeficientes de realimentação, de modo a obter a função de transferência de ruído desejada (NTF). Esses nós são geralmente uma fonte adicional de ruído, não linearidade e consumo de energia afetando o desempenho geral do SDM. Neste projeto, tem-se por objetivo explorar as funcionalidades dos filtros N-Path para implementar um Modulador Sigma-Delta passa banda programável que atenda a vários padrões de comunicação. Fez-se, portanto, necessário uma pesquisa bibliográfica e tecnológica sobre o estado da arte de filtro N-path, Moduladores Sigma-Delta de tempo contínuo e tempo discreto.
    Deu-se também o desenvolvimento de modelos de alto nível para diferentes categorias de topologias de Moduladores Sigma-Delta implementados com filtros LC e de tempo discreto para servir de modelos de comparação com a metodologia de projeto da topologia utilizando o filtro N-path proposta neste trabalho. Foi desenvolvido um modelo de alto nível do filtro N-Path e atualmente o trabalho está na etapa de integração do filtro N-path e SDM. Os resultados obtidos a partir da implementação do SDM com filtros LC mostram que o modulador possui uma boa concordância com seu equivalente DT. Em experimentos inicias, a implementação do SDM com circuito RLC equivalente ao filtro N-path mostrou-se promissora ao apresentar resultados semelhantes aos obtidos com a topologia de tempo discreto.


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  • In Software Defined Radio (SDR) most analog functions such as downconversion and channel selection are moved into the digital domain. With these features, an SDR can be easily programmed and adapted to new standards. However, its implementation using a Nyquist rate analog-to-digital converter (ADC) has been challenging and very power-hungry, which makes it unsuitable for mobile applications. SDM (Sigma-Delta Modulator) using LC resonators are well suited for this purpose, as they can convert a narrowband around a radio frequency (RF) center frequency. In the literature, high-order LC-based SDM uses nodes between LC tanks for feedforward or feedback coefficients, to obtain the desired noise transfer function (NTF). These nodes are often an additional source of noise, non-linearity, and power consumption, affecting overall SDM performance. In this project, we aim to explore the functionality of N-Path filters to implement a programmable Sigma-Delta Bandpass Modulator that meets various communication standards. Therefore, it was necessary to carry out a bibliographic and technological research on the state of the art of N-path filters, continuous-time and discrete-time Sigma-Delta modulators. There was also the development of high-level models for different topology categories of Sigma-Delta Modulators implemented with LC and discrete-time filters to serve as comparison models with the topology design methodology using the N-path filter proposed in this work. A high-level model of the N-Path filter was developed, and the work is currently in the stage of integrating the N-path filter and SDM. The results obtained from the SDM implementation with LC filters show that the modulator has a good agreement with its DT equivalent. In initial experiments, the implementation of SDM with an RLC circuit equivalent to the N-path filter proved to be promising, presenting results similar to those obtained with the discrete-time topology.

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  • FRANCINALDO DE ALMEIDA PEREIRA
  • Plataforma Data Lake e Analytica para análise de dados COVID-19

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALYSSON NASCIMENTO DE LUCENA
  • DAVI HENRIQUE DOS SANTOS
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • SARAH THOMAZ DE SA ROSSITER
  • Data: 05/04/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Propomos o desenvolvimento de uma plataforma composta por um data lake, a ser implementada como um serviço baseado na web. A ideia principal é que ele possa ser usado por cientistas de dados que trabalham em projetos relacionados ao COVID-19 para acessar o máximo de dados possível em um repositório e poder não apenas analisar esses dados, mas também gerenciar e contribuir com novos dados. . Através desta plataforma, é possível agregar dinamicamente diferentes repositórios de dados relacionados com a pandemia de COVID-19, de forma a disponibilizar aos utilizadores, através de uma interface web, ferramentas de utilização, transformação e colaboração de dados, bem como análise e visualização ferramentas integradas a sistemas de informações geográficas.


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  • We propose to develop a platform consisting of a data lake, to be implemented as a web-based service. The main idea is that it can be used by data scientists working on COVID-19-related projects in order to access as much data as possible in one repository and be able not only to analyze that data but also to manage and contribute to new data. Through this platform, it will be possible to dynamically aggregate different data repositories related to the COVID-19 pandemic, in order to provide users, through a web interface, tools for use, transformation, and collaboration of data, as well as analysis and visualization tools integrated to geographic information systems.

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  • RENAN ARAUJO DE LIMA
  • FERRAMENTAS DE SOFTWARE PARA CAIXA COMPORTAMENTAL PARA O ESTUDO  DE TAREFAS DE DISCRIMINAÇÃO TÁTIL EM ROEDORES

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALMIR KIMURA JUNIOR
  • ANDOUGLAS GONÇALVES DA SILVA JÚNIOR
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 12/04/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A área de Neurofisiologia de Comportamentos Sociais em Roedores tem como objetivo geral investigar os correlatos eletrofisiológicos de comportamentos sociais em roedores. Exemplos de estudos na área incluem a investigação de disfunções de processamento neural e plasticidade sináptica em modelos animais de autismo e alterações de plasticidade sináptica em modelos animais de epilepsia. Essa área utiliza equipamentos sofisticados e caros, sendo que algumas das plataformas existentes são de marcas proprietárias, estando obsoletas, e com tecnologia antiga. É proeminente a necessidade de melhoria nesses equipamentos para auxílio à pesquisa, buscando-se alternativas com custo mais barato, de construção aberta, e usando componentes mais atuais. Com esse intuito, neste trabalho propomos melhorias na plataforma de software que recebe dados e controla as operações necessárias nos experimentos usando a caixa comportamental. Especificamente, contribuímos em trẽs frentes. Na primeira, desenvolvemos software visando automação de caixa comportamental em tarefa de discriminação tátil, que, em sua nova versão, usa o microcontrolador Arduino. Ainda, desenvolvemos a parte de software do Sistema Supervisório, em Python, que realiza comunicação com Arduino, para visualização e definição das tarefas a serem realizadas na caixa comportamental. Por fim, desenvolvemos rotinas básicas de visão computacional para localização do roedor dentro do aparato comportamental, indicando sua posição e orientação. Esses desenvolvimentos colaboram para que a caixa possa ser automatizada, diminuindo a interação manual com o experimentador, contribuindo assim para melhorar o processo de estudo de discriminação tátil em roedores.


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  • The area of Neurophysiology of Social Behaviors in Rodents has the general objective of investigating the electrophysiological correlates of social behaviors in rodents. Examples of studies in the area include the investigation of neural processing disorders and synaptic plasticity in animal models of autism and changes in synaptic plasticity in animal models of epilepsy. This area uses sophisticated and expensive equipment, and some of the existing platforms are proprietary brands, obsolete, and using old technology. There is a prominent need to improve this equipment to aid research, seek cheaper alternatives, with open construction, and use more up-to-date components. With that in mind, in this work, we propose improvements in the software platform that receives data and controls the necessary operations in the experiments using the behavioral box. Specifically, we contribute on three fronts. At first, we developed software aimed at automating a behavioral box in a tactile discrimination task, which, in its new version, uses the Arduino microcontroller. Also, we developed the software part of the Supervisory System, in Python, which communicates with Arduino, for visualization and definition of the tasks to be carried out in the behavioral box. Finally, we developed basic computer vision routines for locating the rodent within the behavioral apparatus, indicating its position and orientation. These developments collaborate so that the box can be automated, reducing manual interaction with the experimenter, and thus contributing to improving the process of studying tactile discrimination in rodents.

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  • AZIZ OLOROUN - SHOLA BISSIRIOU
  • Contribuições para Gerenciamento de Energia de Microrredes CA Monofásica Utilizada em Comunidades Isoladas.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE CUNHA OLIVEIRA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 26/04/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • As comunidades remotas precisam de assistência para manter um sistema de energia confiável que possa fornecer um fluxo de potência eficiente aos seus consumidores, pois muitas vezes não estão conectadas a grandes sistemas de transmissão. Para atender às necessidades energéticas locais são criados pequenos sistemas de potência, denominados de microrredes. Normalmente, essas microrredes utilizam Fontes de Energia Renováveis RESs (do inglês, Renewable Energy Resources) e Sistemas de Armazenamento de Energia (SAEs) para controlar o fluxo de potência e manter a qualidade da energia dentro do especificado. No entanto, devido à intermitência das fontes renováveis, principalmente as fontes eólica e solar, encontrar a topologia adequada e definir um sistema de gerenciamento de potência para essas microrredes têm sido desafiador. Este trabalho de dissertação apresenta uma metodologia para determinar uma topologia adequada para uma microrrede CA monofásica, a fim de fornecer energia à comunidade de Adjarra/Benin. Além disso, propõe um esquema de gerenciamento de energia para garantir um fluxo de energia confiável, levando em consideração os custos mínimos de implantação e operação da microrrede. Por fim, a viabilidade da operação da microrrede em diferentes cenários é avaliada por meio de experimentos de simulação.


  • Mostrar Abstract
  • Isolated communities require assistance to maintain a reliable power system that can provide an efficient power flow to their consumers, as they are often not connected to a bulk transmission systems. To meet local energy needs, small power systems, called microgrids, are created. Typically, these microgrids use Renewable Energy Resources (RESs) and Energy Storage Systems (ESSs) to control power flow and maintain energy quality within specified limits. However, due to the intermittency of renewable sources, particularly wind and solar, finding the appropriate topology and defining a power management system for these microgrids has been challenging. This dissertation presents a methodology to determine a suitable topology for a single-phase AC microgrid to provide power to the Adjarra/Benin community. Additionally, it proposes an energy management scheme to ensure a reliable energy flow, taking into account the minimum deployment and operation costs of the microgrid. Finally, the viability of microgrid operation under different scenarios is evaluated through simulation experiments.

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  • PEDRO VICTOR ANDRADE ALVES
  • Proposta de uma Plataforma de Teste em Tempo Real Aplicada para E-commerce Tátil

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • LUCILEIDE MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • PATRICIA DELLA MÉA PLENTZ
  • Data: 31/07/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma plataforma de teste, em tempo real, para sistemas associados à área de internet tátil. A proposta consiste em um dispositivo mestre, um canal de comunicação e um dispositivo escravo. O dispositivo mestre é uma luva tátil (tecnologia vestível) que funciona como uma interface tátil baseada em feedback vibratório, responsável por permitir a interação com elementos virtuais ou remotos. Além disso, o canal de comunicação introduz uma conexão bidirecional de latência variável. Por sua vez, o dispositivo escravo padrão é um manipulador robótico Phantom Omni integrado ao ambiente Matlab/Simulink e ao robotics toolbox. A plataforma pode gerar sensações táteis como rugosidade grossa, rugosidade fina, lisura, gotejamento e suavidade.  Adicionalmente, os resultados da proposta foram adequados e permitem testar diversos algoritmos e métodos relacionados à internet tátil. Portanto, o sistema desenvolvido tem a capacidade de servir como base para uma ampla variedade de casos de uso relacionados à internet tátil, proporcionando uma variada oportunidade de exploração e aplicação. Nesse sentido, a plataforma proposta serve como base para um caso de uso focado na exploração tátil das texturas de produtos em um site de e-commerce, permitindo a interação com roupas virtuais por meio de compras online capazes de fornecer estímulos táteis. No cenário desse caso de uso, o dispositivo escravo é um cursor que funciona como um elemento controlado pelo dispositivo mestre e um mouse, o que  permite a interação com diferentes texturas de roupas, gerando sensações táteis específicas na luva tátil. Para aprimorar o desempenho da plataforma, foram introduzidas Virtual Network Functions (VNFs). VNFs são processos virtualizados implementados e executados em serviços de cloud, capazes de melhorar a escalabilidade e agilidade de uma rede, além de permitir uma utilização mais eficiente dos recursos de infraestrutura. Nas redes móveis de Quinta Geração (5G), as conexões de internet tátil estão associadas aos serviços de comunicação ultraconfiável de baixa latência (URLLC). Essa categoria apresenta desafios devido aos seus requisitos rigorosos de latência a poucos milissegundos, baixa probabilidade de perda de pacotes e alta disponibilidade da rede. Assim, a aplicação de VNFs durante as conexões de internet tátil em redes 5G permite ajustar os parâmetros de conexão para manter uma boa conectividade, garantindo o critério de baixa latência e um alto grau de realismo nas interações táteis. Consequentemente, o uso de VNFs nas comunicações URLLC tem como objetivo atender aos requisitos dos sistemas de internet tátil, mantendo um nível aceitável de Qualidade de Experiência (QoE), que é uma métrica definida pelo Telecommunication Standardization Sector como o grau de satisfação ou incômodo dos usuários com um aplicativo ou serviço.


  • Mostrar Abstract
  • This work aimed to develop a real-time test platform for systems associated with the tactile internet area. The proposal comprises a master device, a communication channel and a slave device. The master device is a tactile glove (wearable technology) that works as a tactile interface based on vibratory feedback, responsible for enabling interaction with virtual or remote elements. Additionally, the communication channel introduces a bidirectional connection of variable latency. In turn, the default slave device is a robotic Phantom Omni manipulator integrated with the Matlab/Simulink environment and the robotics toolbox. The platform can generate tactile sensations such as coarse roughness, fine roughness, smoothness, dripping and softness. Furthermore, the results of the proposal have been adequate and allow testing various algorithms and methods related to tactile internet.  Therefore, the developed system has the capacity to serve as a basis for a wide variety of use cases related to tactile internet, providing a diverse opportunity for exploration and application. In this sense, the proposed platform serves as a foundation for a use case focused on tactile exploration of product textures on an e-commerce website, enabling interaction with virtual clothing through online shopping capable of providing tactile stimuli. In the scenario of this use case, the slave device is a cursor that functions as an element controlled by the master device and a mouse, which allows interaction with different clothing textures, generating specific tactile sensations on the tactile glove. In order to enhance the platform performance, Virtual Network Functions (VNFs) were introduced. VNFs are virtualized processes implemented and executed in cloud services, capable of enhancing the scalability and agility of a network, while also enabling more efficient utilization of infrastructure resources. In Fifth Generation (5G) mobile networks, tactile internet connections are associated with ultra-reliable low-latency communications (URLLC) services. This category poses challenges due to its stringent requirements of low latency in a few milliseconds, low packet loss probability, and high network availability. Thus, the application of VNFs during tactile internet connections in 5G networks allows for adjustments of connection parameters to maintain good connectivity, ensuring the low-latency criterion and a high degree of realism in tactile interactions. Consequently, the use of VNFs in URLLC communications aims to fulfill the requirements of tactile internet systems while maintaining an acceptable level of Quality of Experience (QoE), which is a metric defined by the Telecommunication Standardization Sector as the degree of satisfaction or annoyance of users with an application or service.

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  • JESSIKA CRISTINA DA SILVA
  • Análise de Desempenho de Mecanismos de Adaptação de Taxa para Redes LoRaWAN em Cenários de Criação de Gado em Semi-Confinamento

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁLVARO AUGUSTO MACHADO DE MEDEIROS
  • Data: 01/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Este trabalho tem como objetivo investigar mecanismos de Adaptação da Taxa de Transmissão (ADR) em redes com dispositivos LoRa como solução para cenários dinâmicos  IoT e também  propor uma nova solução com base nas investigações realizadas. A estratégia de ADR padrão, definida no protocolo de rede LoRaWAN, é uma técnica simples que permite o ajuste da taxa de transmissão por meio da leitura do valor de SNR (Relação Sinal-Ruído) e/ou RSSI (Indicador de Intensidade do Sinal Recebido). Devido a multiplicidade e dinamicidade de cenários IoT, é necessária a investigação de técnicas de ADR que estabeleçam um bom compromisso entre cobertura e capacidade. Esta dissertação visa investigar cenários IoT de criação de gado em semi-confinamento, principalmente quando o cenário é variante com o tempo (surgimento de demanda concentrada de tráfego, rede com sensores móveis, por exemplo). Resultados preliminares usando o simulador ns-3 demonstram a necessidade de adaptar dinamicamente os parâmetros do ADR, pois cada cenário requer diferentes estratégias de ADR (ou diferente parametrização de estratégias pré-existentes).  Por fim, se propõe a adaptação de algoritmos clássicos de ADR para promover flexibilidade entre cobertura e capacidade em tais cenários


  • Mostrar Abstract
  • This work aims to investigate Adaptive Data Rate (ADR) mechanisms in LoRaWAN networks as a solution for dynamic IoT scenarios and also propose a new solution based on latter investigations. The standard ADR technique, defined in the LoRaWAN network protocol, is a simple technique that allows an adjustment of transmission rate by reading the SNR (Signal-to-Noise Ratio) value. Due to the multiplicity and dynamics of IoT scenarios, it is necessary to investigate ADR techniques that establish a good compromise between coverage and capacity. This thesis aims to investigate IoT scenarios of livestock in semi-confinement, especially in time-varying scenarios (emergence of concentrated traffic demand, network with mobile sensors, for example). Preliminary results using the ns-3 simulator demonstrate the need to dynamically adapt the ADR parameters, as each scenario requires different ADR strategies (or different parameterization of pre-existing strategies). Finally, we propose an adaptation of classic ADR algorithms to promote flexibility between coverage and capacity in such scenarios.

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  • CASIMIRO WAETE AGOSTINHO
  • Orientação Automática de Módulos Solares Fotovoltaicos para o Acompanhamento do Movimento Sazonal do Sol Utilizando Controle Inteligente

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • ROMÊNIA GURGEL VIEIRA
  • Data: 09/08/2023

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  • Os seguidores solares, além de servirem de suporte para os módulos fotovoltaicos, seguem o movimento do sol ao longo do dia e procuram manter o plano dos módulos fotovoltaicos perpendicular aos raios de sol, aumentando assim o desempenho do módulo fotovoltaico. Com objetivo de demonstrar a eficácia do uso do método de orientação automática dos módulos solares fotovoltaicos no acompanhamento do movimento sazonal do sol, como forma de melhorar a produção da energia. Este trabalho faz análise de dois sistemas: um com seguidor solar e outro de eixo fixo, pelo que compõe duas partes: a primeira, foi simulada duas usinas fotovoltaicas com rastreamento solar e de eixo fixo a partir do software PVsyst composto num total de vinte módulos, nesta, através dos resultados obtidos, mostrou que o seguidor solar melhorou a eficiência da produção da energia elétrica, onde o mesmo teve um ganho de 25,97% durante o dia e um ganho anual de 25,6% a mais que um sistema fixo. Na segunda parte, apresenta uma proposta de um sistema de ras- treamento solar automático (com controlador) e de eixo fixo (sem controlador) baseado nas equações dos ângulos do movimento do sol, este foi modelado através do software matlab/simulink usando lógica fuzzy como controlador, com o objetivo de avaliar o aproveitamento da radiação solar, ao longo do dia, e com propósito de construir um sistema real, que tenha a mesma caraterística da simulação proposta. O ganho deste sistema, foi cerca de 17% à 35% em algumas horas durante dia para sistema com controlador. Esta pesquisa mostrou, nos dois software que, os sistemas fotovoltaicos que acompanham o movimento do sol durante o dia e ao longo do ano são mais eficiêntes em relação aos sistemas de eixo fixo, porque estes aproveitam melhor a radiação solar.


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  • Solar trackers, besides serving as support for photovoltaic modules, follow the move- ment of the sun throughout the day and try to keep the plane of the photovoltaic modules perpendicular to the sun’s rays, thereby increasing the performance of the photovoltaic module. With the aim of demonstrating the effectiveness of using the automatic orien- tation method of photovoltaic solar modules in following the seasonal movement of the sun as a way of improving energy production, this work analyzes two systems: a solar tracker and a fixed-axis system. The first part simulates two photovoltaic plants with solar tracking and fixed-axis systems using the software PVsyst, consisting of a total of twenty modules. The results show that the solar tracker improved the efficiency of electricity production, with a gain of 25.97% during the day and an annual gain of 25.6% more than a fixed system. The second part presents a proposal for an automatic solar tracking system (with a controller) and a fixed-axis system (without a controller) based on the equations of the sun’s movement angles. This was modeled using the software Matlab/Simulink using Fuzzy logic as the controller, with the aim of evaluating the use of solar radiation throughout the day and to build a real system with the same characteristics as the pro- posed simulation. The gain of this system was approximately 17% to 35% during some hours of the day for the system with a controller. Both software simulations showed that photovoltaic systems that track the movement of the sun during the day and year are more advantageous compared to fixed-axis systems because they take better advantage of solar radiation.

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  • ALEXANDRE HENRIQUE SOARES DIAS
  • Promovendo a Relevância da Pesquisa: Um Modelo Baseado em Processamento de Linguagem Natural para Identificação de Publicações Acadêmicas Alinhadas aos ODS

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LIVY MARIA REAL COELHO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • EDUARDO ALMEIDA SOARES
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • OLIVIA MORAIS DE MEDEIROS NETA
  • Data: 31/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Em 2015, as Nações Unidas estabeleceram os 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) para promover o cuidado ambiental, o avanço econômico e a equidade social. Dentro desse contexto, a pesquisa científica desempenha um papel fundamental na abordagem dos desafios abrangidos pelos ODS. Uma ferramenta exemplar, o SciVal, facilita a correlação dos resultados científicos com os ODS por meio de análises especializadas. No entanto, a fim de mitigar a dependência de conhecimento especializado e oferecer uma solução autônoma, este projeto propõe um modelo de classificação multi-alvo baseado em processamento de linguagem natural, aprendizado profundo de máquina, técnicas de interpretabilidade e boas práticas para o desenvolvimento e análise de fluxos de dados. O objetivo é mapear efetivamente as publicações acadêmicas aos ODS. Ao empregar esse modelo proposto, o imenso potencial da pesquisa acadêmica pode ser explorado, alinhando-o diretamente à agenda global para o desenvolvimento sustentável. Pesquisadores, formuladores de políticas e organizações podem navegar habilmente pelo extenso campo de artigos de pesquisa e identificar aqueles que se harmonizam com suas áreas de interesse específicas dentro do quadro dos ODS. Mais de um milhão de publicações científicas foram utilizadas para treinar e avaliar o modelo. O corpus compreendeu títulos de publicações extraídas do banco de dados Scopus, acessado por meio da ferramenta SciVal, e anotadas com relação a 16 dos 17 ODS. Para comprovar a eficácia do modelo proposto, ele foi aplicado para associar as publicações do Congresso Brasileiro de Automação (CBA 2020) aos ODS, mensurando assim a contribuição dos esforços científicos na automação para o alcance dos ODS. Os resultados no contexto do CBA 2020 revelaram temas predominantes relacionados aos ODS 7 e 9, que dizem respeito à energia limpa e à inovação industrial, respectivamente. Considerando o amplo conjunto de dados de treinamento e a abrangência dos ODS abordados, o modelo pode ser aplicado com confiança para relacionar a produção acadêmica de diversas áreas aos ODS.


  • Mostrar Abstract
  • In 2015, the United Nations established the 17 Sustainable Development Goals (SDGs) to promote environmental stewardship, economic advancement, and social equity. Within this framework, scientific research plays a pivotal role in addressing the challenges encompassed by the SDGs. An exemplary tool, SciVal, facilitates the correlation of scientific outputs with the SDGs through expert analyses. However, in order to mitigate the reliance on specialized expertise and offer a self-reliant solution, this endeavor proposes a natural language processing-based, deep machine learning-powered, multi-target classification model bolstered by interpretability techniques and good practices for the development and analysis of data streams.. The objective is to effectively map academic publications to the SDGs. By employing this proposed model, the vast potential of scholarly research can be harnessed, directly aligning it with the global agenda for sustainable development. Researchers, policymakers, and organizations can adeptly navigate the extensive landscape of research papers and identify those that harmonize with their specific areas of interest within the SDG framework. Over one million scientific publications were utilized to train and evaluate the model. The corpus encompassed publication titles extracted from the Scopus database, accessed via the SciVal tool, and annotated with respect to 16 of the 17 SDGs. To substantiate the efficacy of the proposed model, it was applied to associate publications from the Brazilian Automation Congress (CBA 2020) with the SDGs, thereby measuring the contribution of scientific endeavors in automation towards the attainment of the SDGs. The outcomes within the context of CBA 2020 revealed prevalent themes affiliated with SDGs 7 and 9, relating to clean energy and industrial innovation, respectively. Given the extensive training data and the comprehensive range of SDGs addressed, the model can confidently be deployed to correlate academic output from diverse domains with the SDGs.

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  • JÚLIA DA LUZ ANDRADE SILVA
  • Medição e Avaliação da Exposição à Radiação Não Ionizante em Ambientes Internos

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • Data: 22/09/2023

  • Mostrar Resumo
  • É fundamental monitorar os níveis de Radiação Não-Ionizante (RNI) que a população em geral pode estar exposta e compará-los com os limites definidos nas normas vigentes, tendo em vista a rápida ascensão dos serviços de telecomunicação e as perspectivas de um sociedade extremamente conectada. Ambientes internos (indoor), como residências e shoppings, são locais que atendem aos interesses das medições, devido principalmente a presença de diferentes fontes de RNI e a localização dessas fontes em relação aos usuários finais. Este trabalho apresenta medições de RNI em um \textit{shopping center} e em residências em Natal, RN, Brasil. No \textit{shopping}, foi proposto um conjunto de seis pontos de medição, seguindo dois critérios: locais com grande fluxo de pessoas e presença de um ou mais Distributed Antenna System (DAS), co-localizados ou não com pontos de acesso Wi-Fi. Os resultados são apresentados e discutidos em termos de distância do DAS (condições: perto e longe) e densidade de fluxo de pessoas no shopping (cenários: baixo e alto número de pessoas). A maior média e maior pico de campo elétrico medidos foram 1,96 e 3,26~V/m, correspondendo respectivamente a 5\% e 8\% dos limites definidos pela Comissão Internacional de Proteção contra Radiações Não Ionizantes (ICNIRP) e Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL). Nas residências, foram realizadas medições em 40 pontos de acesso Wi-Fi em que o maior nível de exposição foi de 4,66 V/m (7,64\% do limite), verificado para a rede carregada de 2,4 GHz (Situação 1). Os resultados são discutidos em relação a situações de conectividade, marca e tempo de uso do equipamento. Também foram realizadas medições em 51 fornos de micro-ondas, dos quais somente um excedeu 50~W/m² (limite determinado nas normas vigentes), vazamento o qual foi provocado pela presença de ferrugem que comprometeu a estrutura da porta. Dessa forma, foi proposto dois tipos de reparos: uso de massa epóxi para preencher a abertura na porta (Reparo 1) e troca da superfície externa do forno (Reparo 2). Somente o Reparo 1 solucionou o problema do vazamento com média de 0,1841 W/m² e pico de 0,4222 W/m². Quanto aos 50 demais fornos de micro-ondas, foram apresentados os resultados de densidade de potência relacionando com fatores como posição do pior ponto medido, marca, tempo de uso e estado de conservação do aparelho.


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  • It is essential to monitor the levels of Non-Ionizing Radiation (NIR) that the general population may be exposed to and compare them with the limits defined in current regulations, bearing in mind the rapid rise of telecommunication services and the perspectives of an extremely connected. Indoor environments (\textit{indoor}), such as residences and shopping malls, are places that meet the interests of measurements, mainly due to the presence of different NIR sources and the location of these sources about end users. This work presents NIR measurements in a \textit{shopping center} and residences in Natal, RN, Brazil. At shopping, a set of six measurement points was proposed, following two criteria: places with a large flow of people and the presence of one or more Distributed Antenna System (DAS), co-located or not with Wi-Fi access points. The results are presented and discussed in terms of distance from the DAS (conditions: near and far) and flow density of people in the mall (scenarios: low and high number of people). The highest mean and highest peak electric fields measured were 1.96 and 3.26~V/m, corresponding respectively to 5\% and 8\% of the limits defined by the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) and Agency National Telecommunications Agency (ANATEL). In the homes, measurements were taken at 40 Wi-Fi access points where the highest exposure level was 4.66 V/m (7.64\% of the limit), verified for the network load on the network of 2.4 GHz (Situation 1), at a value of 4.66 V/m (7.64\% of the limit). The results are discussed regarding the measurement situation, brand and time of use of the equipment. Measurements were also carried out in 51 microwave ovens. Only one exceeded 50~W/m² (limit determined in current regulations), caused by rust that compromised the door's structure. Thus, two types of repairs were carried out: the use of epoxy putty to fill the opening in the door (Repair 1) and the replacement of the outer surface of the oven (Repair 2). Only Repair 1 solved the leakage problem with an average of 0.1841 W/m² and a peak of 0.4222 W/m². As for the other 50 microwave ovens, the relation between power density and factors such as worst point, brand, time of use and state of conservation of the device were analyzed.

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  • ARTHUR DINIZ FLOR TORQUATO FERNANDES
  • Técnicas de Aprendizado de Máquina para a predição de eventos extremos de Sobreirradiancia

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANIEL LOPES MARTINS
  • IGNACIO SANCHEZ GENDRIZ
  • SAMIRA DE AZEVEDO SANTOS EMILIAVACA
  • Data: 22/09/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • O presente trabalho de dissertação tem como foco a previsão da Sobreirradiância em intervalos de até cinco minutos, por meio da aplicação de técnicas de aprendizado de máquina. A Sobreirradiância, um fenômeno no qual a irradiância solar observada na superfície terrestre excede as expectativas para um cenário de céu limpo, tem suscitado interesse em estudos relacionados à energia solar e ao seu impacto em sistemas de geração fotovoltaica. Até o momento desta pesquisa, não foram identificados estudos dedicados à utilização de técnicas de Aprendizado de Máquina para prever esse fenômeno.

    O âmago deste estudo reside na previsão da ocorrência da Sobreirradiância. Para atingir esse propósito, o desempenho de quatro algoritmos de aprendizado de máquina distintos foi minuciosamente avaliado: Random Forest, SVM (Máquinas de Vetores de Suporte), MLP (Rede Perceptron de Múltiplas Camadas) e LSTM (Redes Neurais Long Short-Term Memory). Este trabalho procura preencher a lacuna de pesquisa ao explorar a viabilidade e eficácia desses algoritmos para prever a Sobreirradiância, contribuindo assim para o entendimento e a aplicação prática desse fenômeno em sistemas solares.


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  • The current dissertation is centered on the forecasting of Overirradiance within intervals of up to five minutes, achieved through the utilization of machine learning methodologies. Overirradiance, a phenomenon characterized by solar irradiance surpassing anticipated values under clear-sky conditions at the Earth's surface, has generated scholarly interest within the sphere of solar energy research and its implications for photovoltaic power generation systems. To date, no dedicated studies investigating the application of Machine Learning techniques for forecasting this phenomenon have been identified.

    In pursuit of this aim, the performance of four distinct machine learning algorithms has been meticulously examined: Random Forest, Support Vector Machines (SVM), Multilayer Perceptron (MLP), and Long Short-Term Memory (LSTM) neural networks. The present study endeavors to bridge a lacuna in research by scrutinizing the feasibility and efficacy of these algorithms in predicting Overirradiance events, thereby augmenting the comprehension and pragmatic application of this phenomenon within solar energy systems.

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  • TAYNÁ ARRUDA CÂMARA DA SILVA SALVIANO
  • Uma Abordagem para Geração e Visualização de Regras de Associação de Acesso a Conteúdos de Portal de Notícias

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL GOUVEIA COSTA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 05/12/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Esta dissertação tem como objetivo propor e validar uma  abordagem para geração e visualização de regras de associação e regras de sequências obtidas a partir dos dados de
    histórico de acesso de conteúdo de uma revista brasileira. A abordagem proposta é composta de quarto fases: análise exploratória de dados (EDA- Exploratory Data Analisis),
    pré-processamento dos dados, geração de regras de associação e sequência e visualização dos resultados.  Para geração das regras de associação, foram utilizados os algoritmos Apriori e o FP-Growth. Para a geração de regras de sequência, utilizou-se o algoritmo SPADE. Foram utilizados gráficos de coordenadas paralelas para visualização das regras de associação e grafos para visualização das regras de sequência. Assim, um aspecto
    destacado da abordagem proposta é a visualização das regras obtidas utilizando-se recursos gráficos para potencializar a análise dos resultados no apoio a decisões de negócio e contribuir com o mapeamento do perfil de acesso dos usuários. A proposta foi validada utilizando-se dados advindos de acesso de usuário de um portal digital de notícias.


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  • This work aims to propose and validate an approach for the generation and visualization of association rules and sequence rules obtained from the content access history data of a Brazilian journal. The proposed approach is composed of four phases: exploratory data analysis (EDA), data preprocessing, generation of association and sequence rules, and visualization of results. The algorithmsAprioriand FP-Growth were used to generate the association rules. To generate sequence rules, the algorithm used was SPADE. Parallel coordinate graphs were used to visualize the association rules and graphs for visualization of sequence rules. An outstanding aspect of the proposed approach is the visualization of the rules obtained using graphic resources to enhance the analysis of the results in support of business decisions and contribute to mapping the users’ access profile. The proposal was validated by using data from user access to a digital news portal.

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  • RAQUEL NUNES PEREIRA
  • Desenvolvimento de Sensores DGS para Avaliação da Umidade em Materiais Utilizados na Construção Civil

  • Orientador : VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
  • KLEBER CAVALCANTI CABRAL
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 20/12/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • O acompanhamento da umidade desempenha um papel crucial na indústria da construção civil, assegurando a longevidade dos materiais e prevenindo potenciais problemas estruturais. Neste estudo, é feita a análise e o desenvolvimento de estruturas planares utilizando a técnica defect ground structure (DGS) e ressoador de duas portas, para aplicações de sensoriamento. O princípio de funcionamento consiste na variação das frequências de ressonância dos elementos estudados quando a permissividade relativa do material em teste (MUT) é alterada. A efetividade do sensor é comprovada através da análise de materiais com constantes dielétricas previamente conhecidas que validam sua aplicabilidade. Neste projeto, sua aplicação é direcionada para a determinação da porcentagem de água presente em três tipos de agregados e para o monitoramento da perda de água em corpos de prova feitos de argamassa com traços distintos. Os protótipos foram fabricados e os resultados das medições foram comparados para identificar aquele com melhor sensibilidade. Por fim, os dispositivos construídos foram comparados com os resultados de outros estudos, comprovando a eficácia do sensor proposto.


  • Mostrar Abstract
  • Humidity monitoring is essential in the construction industry to ensure the durability of materials and prevent structural problems. In this study, the analysis and development of planar structures using the defect ground structure (DGS) technique and two-port resonator, for sensing applications, are performed. The operating principle consists of varying the resonant frequencies of the studied elements when the relative permittivity of the material under test (MUT) is changed. The effectiveness of the sensor is proven through the analysis of materials with previously known dielectric constants that validate its applicability. In this project, its application is directed to the determination of the percentage of water present in two samples of dry sand and to the monitoring of water loss in three specimens made of mortar. The prototype was manufactured and the preliminary results obtained in the measurements were compared with the results of other works, certifying the effectiveness of the presented sensor.

Teses
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  • LUCILEIDE MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • Hardware Proposal of Evolutionary Algorithm for Outlier Detection in Streaming Applications

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IGNACIO SANCHEZ GENDRIZ
  • LEONARDO ALVES DIAS
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • SERGIO NATAN SILVA
  • Data: 12/01/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A quantidade de dados em tempo real, como séries temporais e dados de streaming, continua crescendo. Analisar esses dados no momento em que chegam pode trazer um imenso valor agregado. No entanto, também requer muito esforço computacional e novas técnicas de aceleração. Como possível solução para este problema, propomos uma arquitetura de hardware para o algoritmo Tipicality and Excentricity Data Analytic (TEDA) implementado em Field Programmable Gate Arrays (FPGA) para streming de dados. O TEDA é baseado em uma nova abordagem para detecção de outliers no contexto do fluxo de dados. O projeto sugerido tem uma entrada de dados totalmente paralela de N elementos e uma arquitetura de pipeline de 3 estágios para reduzir o caminho crítico e, assim, otimizar a taxa de transferência. Para validar as propostas, são apresentados resultados de ocupação, throughput e eficiência energética do hardware proposto. Em comparação com outras plataformas de software, o projeto atingiu uma velocidade de até 693x, com uma taxa de transferência de até 10,96 MSPs (Mega Sample Per second) com uma potência dinâmica de 16mW. Além disso, resultados são apresentados para diferentes cenários de aplicação com multiplos sensores, desde aplicações em ambientes da Indústria 4.0 até Internet of Medical Things (IoMT). Este trabalho é pioneiro na implementação em hardware da técnica TEDA em hardware especializado.


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  • The amount of data in real-time, such as time series and streaming data, continues to grow. Analysing this data the moment it arrives can bring immense added value. However, it also requires much computational effort and new acceleration techniques. As a possible solution to this problem, we propose a hardware architecture for Typicality and Eccentricity Data Analytic (TEDA) algorithm implemented on Field Programmable Gate Arrays (FPGA) for data streaming. TEDA is based on a new approach to outlier detection in the data stream context. The suggested design has a full parallel input of N elements and a 3-stage pipelined architecture to reduce the critical path and thus optimise the throughput. To validate the proposals, results of the occupation, throughput and power efficiency of the proposed hardware are presented. Compared to other software platforms, the design reached a speed of up to 693x, with a throughput of up to 10.96 MSPs (Mega Sample Per second) with a dynamic power of 16mW. Besides, the bit-accurate simulation results are also presented for different application scenarios with multiple sensors ranging from applications in Industry 4.0 environments to the Internet of Medical Things (IoMT). This work is a pioneer in the hardware implementation of the TEDA technique in specialised hardware.

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  • ELVIS MEDEIROS DE MELO
  • Learning Analytics e Avaliações Online: Uma Metodologia Orientada a Ciência de Dados em Grafos

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BETANIA LEITE RAMALHO
  • DANIEL GOUVEIA COSTA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • RAYMUNDO CARLOS MACHADO FERREIRA FILHO
  • Data: 24/01/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A avaliação desempenha papel importante como instrumento sistemático de correção de falhas e promoções de acertos de um processo de aprendizagem. Ela é um dos tripés da escolarização dos estudantes, juntamente com o currículo e o processo de ensino e aprendizagem. Tendo em vista a nova realidade com o ensino online (e-learning) difundido em maior escala devido a pandemia de Covid-19, a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) institucionalizou a plataforma Multiprova para dar suporte nos processos de avaliação online na instituição. Com a informatização dos processos de avaliação, desafios de Learning Analytics (LA) e necessidade de uso de novas técnicas, como a ciência de dados em grafos. Sendo assim, a tarefa de entender como os estudantes se comportam, identificar perfis dos alunos e obter insights por meio de registros de resoluções das avaliações online é um campo de pesquisa de LA que pode ser otimizado com metodologia orientada a ciência de dados em grafos. Sendo assim, com o uso de técnicas de LA, como Machine Learning (ML), existe a necessidade de transformar modelos interpretáveis na educação. Para isso, técnicas de visualização de dados e eXplainable Artificial Intelligence (XAI) precisam ser consideradas. Partindo dessa realidade, surge a hipótese da tese: É possível utilizar dados de registros de resolução de avaliações online para obtenção de insights sobre o processo de aprendizagem e perfis de estudantes utilizando técnicas de LA, como modelagem de grafos e ML? Para tanto, é apresentado o quadro de fundamentação teórica acerca dos temas que compõem o objeto de estudo, como grafos, LA e avaliações online. Dentre os resultados, uma revisão sistemática da literatura apontou 40 trabalhos envolvendo LA e avaliações online, porém, nenhum trabalho utilizou métricas grafos com técnicas de LA, como ML para analisar o desempenho dos estudantes, além disso, dois estudos de caso foram modelados segundo uma proposta metodologia orientada a dados em grafos. Percebemos a importância do uso de features de grafos em técnicas de LA na identificação de insights sobre a aprendizagem dos estudante considerando a sua jornada na avaliação online, assim como uso de métricas de grafos e XAI para a interpretação dos resultados.


  • Mostrar Abstract
  • Evaluation plays an extremely important role as a systematic instrument for correcting failures and promoting successes in the learning process. It is one of the tripods of the students' schooling, along with the curriculum and the teaching and learning process. In view of the new reality with online education (e-learning) spread on a larger scale due to the Covid-19 pandemic, the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN) institutionalized the Multiprova platform to support online evaluation processes in the institution. With the computerization of evaluation processes, Learning Analytics (LA) challenges and the need to use new techniques, such as graph data science. Thus, the task of understanding how students behave, identifying student profiles, and gaining insights through online evaluation resolution records is a field of LA research that can be optimized with graph data science methodology. With the use of LA techniques such as Machine Learning (ML), there is a need to transform interpretable models in education. For this, data visualization and eXplainable Artificial Intelligence (XAI) techniques need to be considered. Based on this reality, the thesis hypothesis arises: Is it possible to use data from online evaluation resolution logs to obtain insights into the learning process and student profiles using LA techniques such as graph modeling and ML? To this end, the theoretical framework about the topics that make up the object of study is presented, such as graphs, LA and online evaluations. Among the results, a systematic literature review pointed to 40 papers involving LA and online evaluations, but no papers used graph metrics with LA techniques such as ML to analyze student performance. Thus, two case studies were modeled according to the proposed graph data science methodology. We realized the importance of using graph features in LA techniques in identifying insights about student learning considering their journey in online evaluation, as well as graph metrics and XAI for the interpretation of the results.

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  • JONATHA REVOREDO LEITE DA FONSÊCA
  • APLICAÇÃO DE PROTEÇÃO ADAPTATIVA EM CHAVEAMENTOS CORRETIVOS NA ELIMINAÇÃO DE SOBRECARGAS CONSIDERANDO RESTRIÇÃO DE PROTEÇÃO

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARRHENIUS VINICIUS DA COSTA OLIVEIRA
  • JOSE JULIO DE ALMEIDA LINS LEITAO
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MELINDA CESIANARA SILVA DA CRUZ
  • RENATO MACHADO MONARO
  • Data: 08/02/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • O uso da técnica de Chaveamentos Corretivos visando eliminação de sobrecargas em sistemas elétricos, abordado em diversos estudos nas últimas décadas, mostrou ser uma medida de controle do fluxo de carga bastante eficaz. Alguns desses trabalhos são baseados em teorias de circuitos elétricos ou em metodologias de Funções de Alívio. O chaveamento da rede resulta na modificação da configuração do sistema e, por consequência, os níveis de curto-circuito dos barramentos são alterados. Essas alterações podem levar a uma operação não segura da rede, quando não há uma devida adequação dos parâmetros de ajustes da proteção, já que as funções de proteção de sobrecorrente são baseadas nos valores das correntes nominais e das correntes de curto-circuito, que são definidos previamente nos estudos de proteção. O uso da técnica de Proteção Adaptativa possibilita o recálculo em tempo real dos parâmetros de proteção da rede, para qualquer configuração imposta, possibilitando a operação da rede com ajustes otimizados da proteção. O presente trabalho objetiva implementar a técnica de Chaveamentos Corretivos, utilizando, como condição de restrição na escolha das variantes de chaveamento,os ajustes dos parâmetros de proteção da rede. Caso se verifique que a operação da rede não seja segura para a configuração proposta pelas variantes de alívio, são definidos os novos ajustes das proteções da rede, bem como a coordenação e seletividade, implementando assim a técnica de Proteção Adaptativa. A reconfiguração da rede é feita de forma automática através da técnica de Self Healing.


  • Mostrar Abstract
  • The use of Corrective Switching technique to eliminate overloads in electrical systems, addressed in several studies in the last decades, has proved to be a very effective load flow control technique. Some of these studies are based on electrical circuit theories or Relief Function methodologies. Network switching causes changes to the system configuration and consequently the short-circuit levels of the buses are changed. These changes can lead to a network insecure operation when the protection parameters are not modified, since the overcurrent protection functions are based on the values of the rated currents and the short-circuit currents, which are previously defined in the protection studies. Adaptive Protection techniques makes it possible to recalculate the network protection parameters in real time, for any system configuration, enabling network operation with optimized protection settings. The purpose of this workis to implement the Corrective Switching technique, using, as a restriction condition in the choice of switching variants, the adjustments of the network protection parameters. If the network operation is not safe for the configuration proposed by the relief variants, new network protection parameters are calculated, as well as coordination and selectivity, is adopted and the Adaptative Protection technique is implemented. The network is automatically reconfigured through the Self Healing technique. 

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  • DANIEL RODRIGUES DE LUNA
  • Particionamento Adaptativo de Banda em Sistemas 5G NR Utilizando Solução de Aprendizado de Máquina

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ MENDES CAVALCANTE
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • WALTER DA CRUZ FREITAS JÚNIOR
  • Data: 13/02/2023
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • A quinta geração (5G NR) da rede de comunicação do 3GPP propõe uma variedade de casos de uso, que vão desde as comunicações móveis em banda larga melhoradas (eMBB) até comunicações ultra confiáveis e de baixíssimo atraso (URLLC), além das comunicações massivas entre máquinas (mMTC). A introdução da flexibilização na utilização da largura de banda é um dos requisitos críticos das tecnologias 5G. Como tal, o conceito de partições de largura de banda, as \acp{bwp}, foi introduzido para dar flexibilidade, mudanças rápidas de configurações e economia de energia para os UEs, que não precisam de toda a largura de banda disponível para suas aplicações, usando assim apenas uma parte dela. O caso de uso que mais pode se beneficiar desse recurso é o mMTC, caracterizado por seu grande número de dispositivos e pela necessidade de baixo consumo de energia. Este trabalho propõe uma solução de aprendizado por reforço de adaptação de parte da largura de banda em cenários mMTC para economizar energia e melhorar as estatísticas do sistema. Primeiramente, é apresentado o assunto tratado, além de apresentar uma seção completa de trabalhos relacionados com os trabalhos mais recentes, destacando a lacuna nesta área de pesquisa. Além disso, uma breve abordagem teórica do 5G é apresentada como parte da base deste trabalho. Em seguida, o modelo do sistema e os principais parâmetros do sistema são descritos, juntamente com a ferramenta de simulação utilizada, o ns-3 NR 5G-LENA, no qual campanhas de calibração são realizadas para validar o seu uso. Em seguida, é detalhado o cenário de investigação no qual é possível aplicar a solução baseada na abordagem de aprendizado por reforço (RL). Na sequência, o uso de soluções descentralizadas e centralizadas é proposto, bem como novas campanhas usando ambas as soluções propostas de adaptação de parte da largura de banda baseada em RL. A campanha dos resultados finais mostra os ganhos obtidos em relação a abordagem tradicional fixa. Por fim, os artigos publicados e as principais discussões desta tese são reunidas ao final.


  • Mostrar Abstract
  • The fifth generation (5G NR) of the 3GPP communication network proposes a variety of use cases, ranging from improved mobile broadband communications (eMBB) to ultra-reliable low latency communications (URLLC), in addition to massive communications between machines (mMTC). Introducing flexibility in bandwidth utilization is one of the critical requirements of 5G technologies. As such, the concept of bandwidth parts is introduced to give flexibility, fast-changing configurations, and energy saving to UEs that do not need the whole bandwidth available by using just a part of it. The use case that can benefit from this feature is mMTC, characterized by its massive number of devices and the need for small power consumption. This work proposes a reinforcement learning solution of bandwidth part adaptation in mMTC scenarios to save energy and improve system statistics. Firstly, the subject and a complete section of related works with the more recent papers are introduced, highlighting the gap in this area of research. In addition, a brief theoretical approach to 5G is presented as part of the basis of this work. Then, the system model and main system parameters are described, along with the simulation tool used, the ns-3 NR 5G-LENA, in which calibration campaigns are carried out to validate its use. Afterward, we detail the investigation scenario in which we can apply the reinforcement learning (RL) solution. After decentralized and centralized solutions are proposed, new campaigns are created using both proposed RL-based bandwidth part adaptation solutions. The final results campaign shows the gains attained compared to a traditional fixed approach. Finally, the papers published and the main discussions of this thesis are gathered in the end.

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  • RAFAEL LUCAS DA SILVA FRANCA
  • One-Terminal TravelingWave-Based Protection for HVAC and HVDC Transmission Lines

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIRK VAN HERTEM
  • FELIPE VIGOLVINO LOPES
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • KAI STRUNZ
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • WASHINGTON LUIZ ARAUJO NEVES
  • Data: 28/02/2023
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • This work proposes the development of one-terminal traveling wave-based transmission line
    protection methods for HVAC (High Voltage Alternating Current) and HVDC (High Voltage
    Direct Current) systems. The effect of the sampling frequency on the protection is considered,
    which until now has not yet been investigated for one-terminal methods. Inaccuracies on the
    wave velocity estimations, which classically yields to problems on methods based on traveling
    waves, are addressed and solutions to such problem are presented. The proposed methods have
    been evaluated by means of computer simulations. The proposed earth fault distance protection
    for HVAC transmission lines was evaluated using a real commercial relay with time domain
    based protection functions. The results related to the proposed earth fault distance protection
    for HVAC transmission lines show that the proposed function, when associated with other existing
    protection functions, can achieve a quite remarkable enhancement for the dependability and
    velocity of the transmission line protection. The results concerning the method based on traveling
    wave reflections show that it is possible to protect most point-to-point transmission lines in
    a fast way, without the need for communication, and independent of the estimation of the wave
    speed. Finally, the results concerning distance protection for meshed HVDC systems demonstrate
    the applicability of the proposed method for such systems. The method showed operating
    time below 2 ms for a line of 500 km length. This operation time meets the likely requirements
    that HVDC meshed systems will present. In addition, the method presented selectivity for a
    4-terminal system interconnected by 5 transmission lines.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes the development of one-terminal traveling wave-based transmission line
    protection methods for HVAC (High Voltage Alternating Current) and HVDC (High Voltage
    Direct Current) systems. The effect of the sampling frequency on the protection is considered,
    which until now has not yet been investigated for one-terminal methods. Inaccuracies on the
    wave velocity estimations, which classically yields to problems on methods based on traveling
    waves, are addressed and solutions to such problem are presented. The proposed methods have
    been evaluated by means of computer simulations. The proposed earth fault distance protection
    for HVAC transmission lines was evaluated using a real commercial relay with time domain
    based protection functions. The results related to the proposed earth fault distance protection
    for HVAC transmission lines show that the proposed function, when associated with other existing
    protection functions, can achieve a quite remarkable enhancement for the dependability and
    velocity of the transmission line protection. The results concerning the method based on traveling
    wave reflections show that it is possible to protect most point-to-point transmission lines in
    a fast way, without the need for communication, and independent of the estimation of the wave
    speed. Finally, the results concerning distance protection for meshed HVDC systems demonstrate
    the applicability of the proposed method for such systems. The method showed operating
    time below 2 ms for a line of 500 km length. This operation time meets the likely requirements
    that HVDC meshed systems will present. In addition, the method presented selectivity for a
    4-terminal system interconnected by 5 transmission lines.

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  • JOSE WANDERSON OLIVEIRA SILVA
  • Caixa Comportamental Aprimorada para Análise de Tarefas de Discriminação Tátil em Roedores

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • ANDOUGLAS GONÇALVES DA SILVA JÚNIOR
  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • JULIO CESAR PAULINO DE MELO
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 10/03/2023

  • Mostrar Resumo
  • Entre os trabalhos de pesquisa realizados com roedores na área de Neurociência, destacam-se os estudos comportamentais. Para a realização desses estudos, são geralmente usadas plataformas fechadas e controladas nas quais o roedor é inserido, sendo elaboradas tarefas, dependendo do estudo, devendo o mesmo realizá-las. Para estudar o aprendizado de comportamentos a partir de discriminação tátil, por exemplo, as tarefas geralmente vêm acompanhadas de uma recompensa normalmente seguindo o modelo de aprendizado por reforço. Essas plataformas são normalmente conhecidas como caixas comportamentais. Na presente proposta, temos como objetivo melhorar as metodologias e técnicas usadas nesta área de pesquisa, desenvolvendo novas técnologias para este tipo de estudo, incluindo automatização de alguns procedimentos com a caixa comportamental voltados para as tarefas de discriminação tátil. Fizemos alguns testes iniciais de uma caixa comportamental, usando um modelo computacional de simulação física, a partir dos quais desenhamos uma nova estrutura para a plataforma, com os espaços e materiais melhor elaborados, e utilizando apenas componentes que podem ser comprados no mercado ou desenvolvidos facilmente. Nossa hipótese demonstrada é que esta nova estruturação para a caixa comportamental melhora o estudo de modelos relativos ao sistema sensoriomotor de maneira mais refinada. Por exemplo, a plataforma pensada possibilita o controle com mais precisão da abertura das barras de discriminação, que atualmente não é feito de modo satisfatório. O modelo final permite também desenhar experimentos mais complexos de tomada de decisões utilizando o sistema de câmeras e sensores, permitindo uma melhor avaliação do desempenho dos roedores. Isso inclui melhorias na determinação da quantidade de acertos nas tarefas realizadas nos estudos em questão. Logo, como contribuição prática principal, acreditamos que o presente estudo proporciona que laboratórios que trabalham com este tipo de pesquisa possam desfrutar de uma ferramenta de baixo custo e com facilidade de desenvolvimento. Todo o material e documentos desenvolvidos estão disponibilizados em uma plataforma colaborativa multiusuário.


  • Mostrar Abstract
  • Among the research works carried out with rodents in the area of Neuroscience, behavioral studies stand out. In order to carry out these studies, closed and controlled platforms are generally used in which the rodent is inserted, and tasks are elaborated, depending on the study, which the rodent must carry out. To study the learning of behaviors from tactile discrimination, for example, tasks are usually accompanied by a reward, normally following the reinforcement learning model. These platforms are commonly known as behavioral boxes. In this proposal, we aim to improve the methodologies and techniques used in this research area, developing new technologies for this type of study, including the automation of some procedures with the behavioral box aimed at tactile discrimination tasks. We did some initial tests of a behavioral box, using a computational model of physical simulation, from which we designed a new structure for the platform, with the best-elaborated spaces and materials, and using only components that can be bought in the market or easily developed. Our demonstrated hypothesis is that this new structure for the behavioral box improves the study of models related to the sensorimotor system in a more refined way. For example, the platform design enables more precise control of the opening of the discrimination bars, which is currently not done satisfactorily. The final model also allows for the design of more complex decision-making experiments using the camera and sensor system, allowing a better evaluation of rodent performance. This includes improvements in determining the number of correct answers in the tasks performed in the studies in question. Therefore, as a main practical contribution, we believe that the present study provides that laboratories that work with this type of research can enjoy a low-cost tool that is easy to develop. All material and documents developed are available on a multi-user collaborative platform.

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  • DIEGO DA SILVA PEREIRA
  • Rede Multi-VANT Softwarizada e Resiliente Aplicada à Varredura de Área de Impacto de Foguetes

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AUGUSTO JOSE VENANCIO NETO
  • CARLOS MANUEL DIAS VIEGAS
  • HELBER WAGNER DA SILVA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • TADEU FERREIRA OLIVEIRA
  • Data: 14/04/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • O procedimento de varredura de área da provável região de impacto é uma etapa obrigatória da

    fase de pré-lançamento de qualquer foguete. O objetivo é coibir a presença de embarcações não

    autorizadas, evitando eventuais acidentes e, consequentemente, a preservação de vidas 

    humanas. Considerando o alto custo operacional desse procedimento, normalmente executado 

    por uma aeronave P-95, o projeto SpaceVANT II propôs a execução da varredura de área a partir 

    de uma frota de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) que, atuando de forma cooperativa, tem 

    a capacidade de executar a missão com menor custo e complexidade operacional. Nesse 

    contexto, é fundamental a constituição de uma rede de comunicação apta a assegurar a troca de 

    informações entre as aeronaves que integram o sistema. Uma das alternativas mais utilizadas 

    para prover essa rede de comunicação é a utilização de procolos de redes ad hoc móveis 

    (MANET) adaptados para redes ad hoc aéreas (FANET). Contudo, gerenciar o comportamento 

    dinâmico desse tipo de rede com o objetivo de minimizar desconexões e viabilizar as condições 

    necessárias para o funcionamento das aplicações embarcadas nas aeronaves não é trivial e tem 

    encontrado limitações nas soluções adotadas. Nessa perspectiva, esta tese propôs um 

    gerenciamento baseado no conceito de Redes Definidas por Software (Software Defined 

    Networking - SDN) chamado SD-FANET. Modelado em uma arquitetura distribuída e hierárquica, 

    plano de controle SD-FANET permite um gerenciamento centralizado e atribui ao controlador a 

    capacidade de programar os comutadores, alterando o encaminhamento dos dados a partir de 

    uma visão holística da rede softwarizada. A abordagem SDN permite a utilização de diferentes 

    algoritmos de seleção de caminhos, que agrega mais flexibilidade e aprimoramento ao processo 

    de encaminhamento. Para validação da solução proposta foram realizados experimentos no 

    ambiente emulado provido pelo Mininet-Wifi e uma prova de conceito a partir de uma prototipação 

    utilizando um protocolo de comunicação desenvolvido para viabilizar a transmissão de imagens 

    em enlaces de comunicação ZigBee embarcados em drones DJI Phanton 3 Standard. Os 

    resultados mostraram que o throughput obtido pelo SD-FANET foi 22,2% superior aos protocolos 

    MANET e 5,4% em relação ao controlador default. Quanto ao mecanismo de resiliência, 

    observou-se que o tempo médio de recuperação foi de, aproximadamente, 1,5 s.



  • Mostrar Abstract
  • The scanning area procedure of the probable impact region is a mandatory step in the pre-launch 

    phase of any rocket. The objective is restrict the presence of unauthorized vessels, avoiding 

    possible accidents and, consequently, preserv human lives. Considering the high operational cost 

    of this procedure, normally performed by a P-95 aircraft, the SpaceVANT II project proposed the 

    execution of the area scan by a fleet of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) that, acting in a 

    cooperative way, have the ability to execute the mission with lower cost and operational complexity. 

    In this context, it is essential to create a communication network able to ensure the exchange of 

    information between the aircraft that make up the system. One of the most used alternatives to 

    provide this communication network is mobile ad hoc network (MANET) protocols adapted for 

    flying ad hoc networks (FANET). However, managing the dynamic behavior of this type of network 

    in order to minimize disconnections and enable the necessary conditions for the operation of 

    applications on board aircraft is not simple and has found limitations in the solutions adopted. In 

    this perspective, this thesis proposed a management based Software Defined Networking (SDN) 

    called SD-FANET. Design on a distributed and hierarchical architecture, the SD-FANET control 

    plane allows centralized management and assigns the controller the ability to program the 

    switches, changing the data forwarding from a holistic view of the network. The SDN approach 

    allows the use of different path selection algorithms, which adds more flexibility and improvement 

    to the forwarding process. To validate the proposed solution, experiments were carried out in the 

    emulated environment provided by Mininet-Wifi and a proof of concept based on a prototype using 

    a communication protocol developed to enable transmission of images in ZigBee communication 

    links embedded in DJI Phantom 3 Standard drones. The results showed that the throughput 

    obtained by SD-FANET was 22.2% better than MANET protocols and 5.4% in relation to the local 

    SDN controller. The average recovery time provides by resilience mechanisms was about 1.5 s.


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  • SAMUEL BELARMINO DE PAIVA
  • Simulação e Projeto de Antenas MIMO para Aplicações nas Tecnologias UWB, 5G e em Smartphones


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALEXANDRE JEAN RENE SERRES
  • CUSTÓDIO JOSÉ DE OLIVEIRA PEIXEIRO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 23/05/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Este trabalho apresenta três antenas MIMO (multiple-input multiple-output) para aplicações em sistemas modernos de comunicações sem fio. A primeira antena MIMO proposta possui dimensões compactas, alta isolação entre as portas e pode ser utilizada para aplicações em wireless local area network (WLAN); a segunda antena MIMO proposta é uma antena MIMO miniaturizada, com alta isolação entre as portas e que pode ser utilizada em aplicações de ultra-wideband (UWB); a terceira antena MIMO proposta pode ser utilizada para aplicações em smartphones e dão suporte às bandas inferior e superior do WLAN, assim como também do 5G. Dentre as vantagens que o 5G oferece, pode-se destacar velocidades ultrarrápidas, baixa latência, grande capacidade de canal, alta eficiência espectral e densidade de conexão massiva. Com isso, as antenas MIMO vêm sendo bastante estudadas para aplicações nessa tecnologia, pois elas podem aumentar consideravelmente a taxa de transmissão de dados e a capacidade de canal, devido a capacidade de canal ser proporcional ao número de antenas utilizadas na transmissão e recepção, assim como também pode melhorar a confiabilidade do link de sistemas de comunicações wireless através da transmissão e recepção de dados em múltiplos percursos. As antenas MIMO propostas foram projetadas usando o software ANSYS HFSS para caracterização numérica, e os protótipos foram fabricados com dielétrico FR-4 e medidos, apresentando boa concordância entre os resultados simulados e medidos. Um parâmetro chave de desempenho de antenas MIMO, o envelope correlation coefficient (ECC), é analisado e apresenta bons resultados para as três antenas MIMO propostas. Além disso, para a antena proposta para aplicações em smartphones, o efeito causado pela proximidade das mãos do usuário é investigado, que é um parâmetro de desempenho extremamente importante


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  • This work presents three MIMO (multiple-input multiple-output) antennas for applications in modern wireless communication systems. The first proposed MIMO antenna has compact dimensions, high isolation between ports and can be used for wireless local area network (WLAN) applications; the second proposed MIMO antenna is a miniaturized MIMO antenna, with high isolation between the ports and which can be used in ultra-wideband (UWB) applications; the proposed third MIMO antenna can be used for smartphone applications and covers the lower and upper WLAN bands, as well as 5G band. Among the advantages that 5G offers, we can highlight ultra-fast speeds, low latency, large channel capacity, high spectral efficiency and massive connection density. Then, MIMO antennas have been extensively studied for applications in this technology, because they can considerably increase the data rate and the channel capacity, due to the channel capacity being proportional to the number of antennas used in transmission and reception, as well they can also improve the link reliability of wireless communications systems through multi-path data transmission and reception. The proposed MIMO antennas were designed using ANSYS HFSS software for numerical characterization, and the prototypes were manufactured with FR-4 dielectric and measured, showing good agreement between simulated and measured results. A key performance parameter of MIMO antennas, the envelope correlation coefficient (ECC), is analyzed and presents good results for the three proposed MIMO antennas. Furthermore, for the proposed antenna for smartphone applications, the effects caused by the user's hands are investigated, which is an extremely important performance parameter.

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  • JOÃO MARIA ARAÚJO DO NASCIMENTO
  • Diagnóstico das Condições de Operação e Falhas de Sensor em Poços operando por Bombeio Mecânico utilizando Machine Learning

     
  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • FABIO SOARES DE LIMA
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • RUTACIO DE OLIVEIRA COSTA
  • Data: 16/06/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Em campos petrolíferos com muitos poços operando por bombeio mecânico, devido à falta de diagnóstico precoce das condições de operação ou falhas de sensores, vários problemas podem passar despercebidos. Os referidos problemas podem gerar grandes perdas, como aumento do tempo de inatividade, aumento do OPEX (Despesas Operacionais), diminuição da eficiência e perda de produção. Na prática, a identificação e o diagnóstico das condições de operação são realizados a partir de cartas dinamométricas de superfície e fundo, por meio de padrões pré-estabelecidos, com esforço visual humano nos centros de operação. Essa tarefa exige muito tempo e trabalho, além de exigir experiência, pois pode ser influenciada por fatores subjetivos. Porém, nos últimos anos, com as facilidades inerentes aos algoritmos de Aprendizado de Máquina - Machine Learning (ML), várias pesquisas realizadas sobre o assunto alcançaram bons resultados no diagnóstico de condições de operação, evidenciando que ML pode ser utilizado para esse fim. Todavia, ainda é comum a existência de dúvidas sobre o nível de dificuldade da tarefa de classificação de cartas dinamométricas, o melhor algoritmo, o melhor descritor de formas, as melhores métricas e qual o impacto dos conjuntos de dados desequilibrados. Na busca por respostas a essas questões, neste trabalho foram utilizados dados reais de 38 poços operando por bombeio mecânico da região de Mossoró, RN, Brasil. Mais de 50.000 cartas foram classificadas por especialistas e distribuídas em oito modos de operação e duas falhas de sensor, comuns neste campo. Sessenta testes foram realizados e divididos em sete grupos. Três algoritmos foram testados (com e sem sintonia de hiperparâmetro): Árvore de decisão, \emph{Random Forest} e XgBoost, além de pipelines fornecidos via Automated Machine Learning (AutoML). Os descritores utilizados foram: descritores de Fourier e descritores Wavelet, além dos valores de carga da carta dinamométrica de fundo. Conjuntos de dados balanceados e desbalanceados também foram testados. Os resultados confirmam a viabilidade da aplicação de ML para diagnóstico de condições de operação e falha de sensores em sistemas de bombeio mecânico, uma vez que 75% dos testes alcançaram acurácia acima de 92% e foi alcançada uma acurácia de 99,84%.

     
     

  • Mostrar Abstract
  • In oil fields with many wells operating by Sucker-rod pumping, due to the lack of early diagnosis of operating conditions or sensor faults, several problems can go unnoticed. These problems can generate large losses, such as increased downtime, increased OPEX (Operational Expenditure), decreased efficiency and lost production. In practice, the identification and diagnosis of operating conditions are carried out from surface and downhole dynamometric cards, using pre-established standards, with human visual effort in the operation centers. This task requires a lot of time and work, in addition to requiring experience, as it can be influenced by subjective factors. However, in recent years, with the facilities inherent to Machine Learning (ML) algorithms, several researches on the subject have achieved good results in the diagnosis of operating conditions, showing that ML can be used for this purpose. However, it is still common to have doubts about the difficulty level of the dynamometer card classification task, the best algorithm, the best shape descriptor, the best metrics and what is the impact of the imbalanced datasets. In the search for answers to these questions, this work used real data from 38 wells operating by sucker-rod pumping in the region of Mossoró, RN, Brazil. More than 50,000 cards have been classified by specialists and distributed in eight modes of operation and two common sensor faults in this field. Sixty tests were performed and divided into seven groups. Three algorithms were tested (with and without hyperparameter tuning): Decision Tree, Random Forest and XgBoost, in addition to pipelines provided by Automated Machine Learning (AutoML). The descriptors used were: Fourier descriptors and Wavelet descriptors, in addition to the load values of the downhole dynamometric card. Balanced and imbalanced datasets were also tested. The results confirm the feasibility of applying ML for diagnosis of operating conditions and sensor faults in sucker-rod pumping systems, since 75% of the tests reached accuracy above 92% and a maximum accuracy was 99.84%.

     
     
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  • JOSE KLEITON EWERTON DA COSTA MARTINS
  • Um novo método para sintonia de controladores PID não lineares sob restrições usando modelo Fuzzy Takagi-Sugeno

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • LEANDRO LUTTIANE DA SILVA LINHARES
  • WALLACE MOREIRA BESSA
  • Data: 26/06/2023

  • Mostrar Resumo
  • Majoritariamente, os controladores existentes nas indústrias são da família PID (Proporcional-Integral-Derivativo) desenvolvidos para sistemas lineares, apesar de os processos serem não lineares. Por isso, apresentam perda de desempenho significativa quando atuam fora do ponto de operação para o qual foram projetados. Uma alternativa de controlador é o chamado PDC (Compensador Paralelo Distribuído) que, a partir de um modelo Fuzzy Takagi-Sugeno, resulta em um controlador não linear.

    O modelo Fuzzy Takagi-Sugeno é intrinsecamente não linear, devido às funções de pertinência que compõem sua estrutura. Com isso, esse modelo pode representar sistemas não lineares de tal forma que, a partir do modelo físico do sistema, é possível obter um modelo Fuzzy Takagi-Sugeno que o represente de forma exata, o que contribui para a obtenção do PDC. O modelo Fuzzy Takagi-Sugeno pode ser representado pela composição de modelos locais. Na metodologia do controlador PDC são projetados controladores locais, que pode ser um PID, para cada modelo local, assim apresenta a mesma estrutura de regras do modelo Fuzzy Takagi-Sugeno, ou seja, o controlador compartilha as mesmas funções de pertinência.

    Normalmente, a garantia de estabilidade do PDC leva em consideração uma função de Lyapunov quadrática como candidata permitindo assim que seja testada por desigualdades matriciais lineares (LMIs) que são solucionáveis usando algoritmos eficientes de otimização convexa. Entretanto, funções de Lyapunov poliédricas vêm apresentando vantagens em relação à função quadrática, sobretudo no que se refere a satisfação de restrições nas variáveis de estado, entrada e saída mostrando sua potencialidade em ser utilizada para a garantir estabilidade e desempenho de um sistema controlador por PDC. Em vista disso, este trabalho propõe um método baseado em otimização para a sintonia de controladores Proporcional-Integral (PI) para sistemas não lineares sujeitos a restrições na variável controlada e saturação do atuador. São apresentadas condições para que um poliedro contido no conjunto de restrições seja invariante em relação a um sistema em malha fechada com um controlador sujeito a saturação. Estas condições são usadas na formulação de um problema de programação bilinear cuja solução fornece os parâmetros do controlador que satisfaz as restrições e um conjunto invariante associado. Ao longo do desenvolvimento do trabalho foram exploradas diversas variações da técnica principal e mostradas suas vantagem e desvantagem através dos resultados.

    Os resultados são apresentados em exemplos numéricos. Começando pelos sistemas lineares e testando os controladores I-P e um PI tradicional com um filtro na referência, explorando os estudos de caso com: permissão de saturação, restrições de estados, sistema com atraso de transporte, sistemas de ordem elevada, problema servo e regulador. Em seguida exploramos os sistemas não lineares testando sistemas com e sem o termo afim e controladores com e sem otermo feedforward, explorando os estudos de caso com: permissão de saturação, restrições nos estados e problema servo. Os resultados mostram que o método desenvolvido obtém uma sintonia para o controlador que não viola nenhuma restrição de estado e permite saturação, ilustrando assim sua eficiência.


  • Mostrar Abstract
  • Most of the existing controllers in industries are from the PID family (Proportional-Integral-Derivative) developed for linear systems, although the processes are non-linear. Therefore, they present a significant loss of performance when operating outside the operating point for which they were designed. An alternative controller is the so-called PDC (Distributed Parallel Compensator) which, based on a Fuzzy Takagi-Sugeno model, results in a non-linear controller.

    The Fuzzy Takagi-Sugeno model is intrinsically non-linear, due to the membership functions that make up its structure. Thus, this model can represent nonlinear systems in such a way that, from the physical model of the system, it is possible to obtain a Fuzzy Takagi-Sugeno model that represents it exactly, which contributes to obtaining the PDC. The Fuzzy Takagi-Sugeno model can be represented by the composition of local models. In the PDC controller methodology, local controllers are designed, which can be a PID, for each local model, thus presenting the same rules structure as the Fuzzy Takagi-Sugeno model, that is, the controller shares the same membership functions.

    Normally, the PDC stability guarantee considers a quadratic Lyapunov function as a candidate, thus allowing it to be tested for linear matrix inequalities (LMIs) that are solvable using efficient convex optimization algorithms. However, polyhedral Lyapunov functions have shown advantages over the quadratic function, especially with regard to satisfying constraints on state, input and output variables, showing their potential to be used to guarantee stability and performance of a PDC-controlled system. In view of this, this work proposes an optimization-based method for tuning Proportional-Integral (PI) controllers for nonlinear systems subject to constraints on the controlled variable and actuator saturation. Conditions are presented for a polyhedron contained in the set of constraints to be invariant with respect to a closed-loop system with a controller subject to saturation. These conditions are used in the formulation of a bilinear programming problem whose solution provides the controller parameters that satisfy the constraints and an associated invariant set. Throughout the development of the work, several variations of the main technique were explored and their advantages and disadvantages were shown through the results.

    The results are presented in numerical examples. Starting with linear systems and testing I-P controllers and a traditional PI controller with a filter for the reference, we explore case studies with: saturation allowance, state constraints, time-delay, high order systems, servo and regulator problem. Then we explore nonlinear systems testing systems with and without the affine term and controllers with and without the feedfoward term, exploring case studies with: saturation permission, state constraints and servo problem. The results show that the developed method obtains a tuning for the controller that does not violate any state constraint and allows saturation, thus illustrating its efficiency.

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  • MAGNO MEDEIROS DE ARAÚJO
  • Projeto e Análise de um Biosensor Plasmônico para Medição de Glicerol em Aplicações Point-of-Care

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • IGUATEMI EDUARDO DA FONSECA
  • VITALY FÉLIX RODRÍGUEZ ESQUERRE
  • Data: 27/07/2023
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • O avanço nos processos de manufatura em pastilhas de silício tem possibilitado a integração entre os campos da eletrônica e fotônica. Para os setores de tecnologia, a informação não será mais processada com elétrons, mas sim com fótons, proporcionando maiores taxas de processamento e transmissão. Neste contexto, o setor de saúde e bem-estar, por exemplo, irão dispor de novos equipamentos, permitindo o monitoramento e o diagnóstico de forma remota e individual, potencializando a prevenção e o tratamento de doenças.  Desta forma, esta pesquisa propõe o desenvolvimento de um dispositivo fotônico, em conjunto com o grafeno e uma estrutura plasmônica, para monitoramento dos níveis de glicerol em substâncias aquosas. Inicialmente são abordados conceitos relativos aos dispositivos fotônicos, bem como suas diferentes aplicações. Além disso, os cristais fotônicos, dispositivos plasmônicos e o uso do grafeno em guias ópticos são apresentados. Em seguida, descreve-se a metodologia utilizada no desenvolvimento da pesquisa, tratando-se sobre a modelagem e simulação desenvolvidas. Os resultados são apresentados e analisados, como o comportamento espectral da estrutura desenvolvida em diversas concentrações de glicerol, que reforçam o potencial para aplicações no ponto de atendimento, devido a simplicidade de construção e tamanho reduzido.


  • Mostrar Abstract
  • The manufacturing processes advancement in silicon wafers has enabled integration between electronics and photonics. Data will no longer be processed with electrons for the technology sectors but with photons, providing higher processing and transmission rates. In this context, the health and well-being sectors, for example, will have new equipment, allowing remote and individual monitoring and diagnosis, enhancing the prevention and treatment of diseases. Thus, this research proposes a photonic device with graphene applied and a surface plasmon resonance structure for sensing applications. Initially, they are concepts related to photonic devices and their different applications. Photonic crystals, plasmonic devices, graphene, and their use in optical guides are also presented. Then, the methodology used in the research development is explained, dealing with modeling and simulation. The results are presented and analyzed as the structure’s spectral behavior for different glycerol concentrations, which reinforces the potential for point-of-care applications considering its compactness and simplicity of construction.

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  • FILIPE CAMPOS DE ALCANTARA LINS
  • Odometria Planar Direta com Câmera Estéreo

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALDIR GRASSI JUNIOR
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • MARCELO BORGES NOGUEIRA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 28/07/2023
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Metodologias contemporâneas de Odometria Visual (OV) são geralmente criadas a partir de abordagens baseadas em pontos para estimar a pose da câmera e uma representação do ambiente explorado. Direct Sparse Odometry (DSO) é a técnica baseada em pontos mais popular de uma classe de abordagens chamada de métodos diretos. Muitos trabalhos apresentaram melhorias na área de OV baseada em pontos usando as características da DSO como fundamentos dessas abordagens. No entanto, apenas recentemente, dois novos métodos monoculares, inspirados no DSO e baseados em planos foram apresentados. A primeira abordagem utiliza um estimador de planos baseado em aprendizagem profunda para gerar estimativas iniciais de plano, o que pode levar a problemas de otimização. A segunda abordagem restringe a detecção de planos às orientações horizontal e vertical, o que a torna mais adequada para ambientes estruturados.

    Esta tese apresenta uma técnica de OV estéreo baseada em planos - Direct Planar Odometry (DPO) - que emprega planos como características em uma estrutura de otimização de janela deslizante e utiliza quatérnio dual unitário como parâmetro de pose. Nossos experimentos mostram que o método proposto obteve resultados comparáveis aos da abordagem DSO para câmeras estéreo.


  • Mostrar Abstract
  • Contemporary Visual Odometry (VO) methodologies generally are created upon point-based approaches to estimate the camera's pose and a representation of the environment explored. Direct Sparse Odometry (DSO) is the most popular point-based technique of a class of approaches called direct methods. Many works presented improvements in the point-based VO area using DSO characteristics as the fundamentals of these approaches. However, only recently, two new monocular plane-based DSO have been presented. The first approach utilizes a learning-based plane estimator to generate initial plane estimates, which may lead to optimization issues. The second approach restricts plane detection to horizontal and vertical orientations, making it more suitable for structured environments.

    This thesis presents a stereo plane-based VO technique - Direct Planar Odometry (DPO) - that employs planes as features in a Sliding window optimization framework and utilizes unit dual quaternion as the pose parameter. Our experiments show that the proposed methods achieved comparable results to the Stereo DSO point-based approach.

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  • MICHEL SANTANA DE DEUS
  • AMPLIFICADOR INTEGRADOR PROGRAMÁVEL POR PULSO PARA SISTEMAS EM CHIP

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALNER JOÃO BRUSAMARELLO
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • FERNANDO RANGEL DE SOUSA
  • RAIMUNDO CARLOS SILVÉRIO FREIRE
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 28/07/2023
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho é um aprofundamento de estudos anteriores e apresenta a pesquisa e desenvolvimento de um amplificador integrador com ganho programável por largura de pulso para sistemas em chip. Uma das principais vantagens da arquitetura do PGA proposto é que ela utiliza poucos componentes e o número dos valores de ganho é independente da área ocupada pelo circuito. Além disso a arquitetura permite ser configurada para a operação com sinais de terminação única ou para sinais diferenciais.

     

    Antes do início do desenvolvimento do Circuito Integrado (CI), foram obtidas equações que definem as incertezas do circuito e realizados projeto, simulação e desenvolvimento de um circuito discreto o qual passou por uma série de experimentos a fim de validar a arquitetura proposta.

     

    A implementação da arquitetura em CI tem como objetivo alcançar uma maior frequência de operação, permitindo sua utilização em uma maior gama de aplicações. O circuito integrado foi projetado utilizando a tecnologia CMOS de 0,18 µm da TSMC, apresentando uma dissipação de energia média de 123,2 µW e ocupando uma área de aproximadamente 0,065 mm2.

     

    Foram realizadas simulações transientes com e sem ruído, DC, AC, PSS, PAC, Corner e de Monte Carlo, sendo avaliadas médias, incertezas, erros relativos e absolutos referentes a diversos parâmetros. Isso sugere que o circuito foi cuidadosamente projetado e testado, e os resultados apresentados fornecem uma base sólida para a aplicação do PGA proposto em uma ampla variedade de aplicações de condicionamento analógico.


  • Mostrar Abstract
  • This work is an extension of previous studies and presents the research and development of a pulse width programmable gain integrating amplifier for chip systems. One of the main advantages of the proposed PGA architecture is that it uses few components and the number of gain values is independent of the circuit area. In addition, the architecture can be configured to operate with single-ended or differential signals.

     

    Before starting the Integrated Circuit (IC) development, equations defining the uncertainties of the circuit were obtained and a discrete circuit was designed, simulated, and developed, which went through a series of experiments to validate the proposed architecture.

     

    The implementation of the architecture in an IC aims to achieve higher operating frequencies, allowing its use in a wider range of applications. The integrated circuit was designed using the TSMC 0.18 µm CMOS technology, presenting an average power dissipation of 123.2 µW and occupying an area of approximately 0.065 mm2.

     

    Transient simulations were performed with and without noise, DC, AC, PSS, PAC, Corner, and Monte Carlo, evaluating means, uncertainties, relative and absolute errors related to various parameters. This suggests that the circuit was carefully designed and tested, and the presented results provide a solid basis for the application of the proposed PGA in a wide range of analog conditioning applications.

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  • ÁLVARO PINTO FERNANDES DE NEGREIROS
  • Arquitetura de controle baseada em subsunção de alto nível para veículos de superfície autônomos movidos a vela

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO CHARLES VASCONCELLOS
  • DAVI HENRIQUE DOS SANTOS
  • ESTEBAN WALTER GONZALEZ CLUA
  • JOAO MORENO VILAS BOAS DE SOUZA SILVA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 04/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Propomos uma arquitetura de controle de alto nível para uma Embarcação Autônoma de Superfície (USV) projetada para superar os desafios associados à execução de missões sob condições climáticas variadas e com autonomia energética. O projeto é construído com base no entendimento de que, embora várias técnicas de controle de baixo nível estejam prontamente disponíveis como código-fonte aberto, ainda existe a necessidade de uma arquitetura de controle de alto nível. Essa arquitetura facilita a criação de um veleiro resiliente e versátil, capaz de lidar com qualquer missão sem exigir que o usuário domine detalhes de navegação, procedimentos navais ou casos de borda. A solução proposta envolve o desenvolvimento de uma arquitetura de controle inspirada na arquitetura subsunção e centrada em comportamentos hierárquicos. Essa estrutura incorpora uma variedade de comportamentos especializados adaptados a diferentes contextos, cada um dos quais é estabelecido usando técnicas de aprendizado por reforço (PPO). Uma combinação do ambiente de simulação Gazebo com o framework ROS para treinamento foi utilizada para validar a arquitetura proposta. Essa simulação permite a replicação digital dos comportamentos da embarcação, o que simplifica o processo de implementação e mitiga os desafios e custos vinculados às operações de navegação no mundo real. Os resultados deste estudo indicam que a arquitetura de controle de alto nível foi bem-sucedida em um veleiro virtual, tanto na verificação de percursos de perímetro quanto nos testes de longa distância. Isso sugere que o USV está equipado para navegar em diversas situações que pode encontrar em missões do mundo real.


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  • We propose a high-level control architecture for an Autonomous Surface Vessel (ASV) designed to overcome the challenges associated with executing missions under varying weather conditions and with energy autonomy. The project is built on the understanding that while a number of low-level control techniques are readily available as open source, there remains a need for a high-level control architecture. This architecture would facilitate the creation of a resilient, versatile sailing vessel capable of handling any mission without requiring the user to master navigation specifics, naval procedures, or corner cases. The proposed solution involves developing a control architecture inspired by subsumption, and centered on hierarchical behaviors. This structure incorporates a variety of specialized behaviors adapted to different contexts, each of which is established using reinforcement learning techniques (PPO). A combination of Gazebo simulation environment with the ROS framework for training was used to validate the proposed architecture. This simulation enables the digital replication of the vessel's behaviors, which simplifies the implementation process and mitigates the challenges and costs tied to real-world sailing operations. The results of this study indicate that the high-level control architecture of the virtual sailing vessel was successful in passing both perimeter scanning and long-distance tests. This suggests that the ASV is equipped to navigate the several situations it might encounter in real-world missions.

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  • ISAAC DANTAS ISIDÓRIO
  • Controle por Realimentação de Saída Baseada em Observador Usando Conjuntos Invariantes para  Sistemas Fuzzy Takagi-Sugeno Sujeitos a Restrições

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • EUGENIO DE BONA CASTELAN NETO
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
  • VILMA ALVES DE OLIVEIRA
  • Data: 07/08/2023

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  • Neste trabalho, é proposto um método numérico para o cálculo de controladores por realimentação de saída baseado em observador de estado para sistemas fuzzy Takagi- Sugeno (T-S) sujeitos a restrições com base na teoria de conjuntos invariantes. Conjuntos poliédricos Positivamente Invariantes (PI) são usados para garantir que as restrições de estado e controle sejam satisfeitas a todo tempo. Condições suficientes são estabelecidas para que um poliedro definido no espaço de estados aumentado (estado + erro de estimação) seja PI. A partir das condições de invariância, um problema de otimização bilinear é formulado para calcular simultaneamente os ganhos do controlador e do observador e o poliedro positivamente invariante que garantem a satisfação das restrições. São considerados os dois tipos de observador encontrados na literatura de sistemas fuzzy T-S: o primeiro considera as funções de pertinência dependentes apenas da saída do sistema, enquanto o segundo refere-se ao caso geral, onde estas funções podem estar associadas a quaisquer variáveis de estado. No caso mais simples, embora as funções de pertinência dependam apenas da saída, a realimentação do estado estimado resulta, em geral, em controladores com melhor desempenho e com maiores conjuntos de estados admissíveis associados a eles do que o controle por realimentação estática de saída. Para o caso geral, como as funções de pertinência dependem de estados não acessíveis, é necessário um mecanismo de estimação para o cálculo destas variáveis. Em ambos os casos, este papel é desempenhado pelo observador fuzzy T-S. O problema de rastreamento de um sinal de referência constante também é considerado, para o qual o conceito de invariância positiva robusta é usado em conjunto com um controlador Integral-Proporcional (I-P). São estabelecidas condições suficientes para que um poliedro definido no espaço de estado aumentado (estado + erro de estimação +  integral do erro de rastreamento) seja PI na presença de um sinal de referência constante. Diversos experimentos numéricos ilustram a efetividade da abordagem proposta.


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  • In this work, a numerical method for the computation of observer-based output feedback controllers is proposed for fuzzy Takagi-Sugeno (T-S) systems subject to constraints, based on set-invariance theory. Positively Invariant (PI) polyhedral sets are used to ensure that state and control constraints are satisfied at all times. Sufficient conditions are established for a polyhedron defined in the augmented state space (state + estimation error) to be PI. From the invariance conditions, a bilinear optimization problem is formulated to simultaneously calculate the controller and observer gains and the positively invariant polyhedron that guarantee the satisfaction of the constraints. The two types of observers found in the literature of fuzzy T-S systems are considered: the first considers the membership functions dependent only on the system output, while the second refers to the general case, where these functions can be associated with any state variable. In the simplest case, although the membership functions depend only on the output, the estimated state feedback results, in general, in controllers with better performance and with larger sets of admissible states associated with them than the output static feedback control. For the general case, as membership functions depend on non-accessible states, an estimation mechanism is needed to calculate these variables. In both cases, this role is played by the fuzzy observer T-S. The problem of tracking a constant reference signal is also considered, for which the concept of robust positive invariance is used in conjunction with an Integral-Proportional (I-P) controller. Sufficient conditions are established for a polyhedron defined in the augmented state space (state + estimation error + tracking error integral) to be PI in the presence of a constant reference signal. Several numerical experiments illustrate the effectiveness of the proposed approach.

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  • NELSON JOSÉ BONFIM DANTAS
  • Controle Ressonante e Anti-Ressonante de Sistemas de Segunda Ordem de Múltiplas Entradas com Atraso Usando Receptância

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FERNANDO DE OLIVEIRA SOUZA
  • JOSÉ MÁRIO ARAÚJO
  • PERICLES REZENDE BARROS
  • WALLACE MOREIRA BESSA
  • Data: 22/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Uma variedade de problemas na área da engenharia de controle lida com modelos matemáticos na forma de sistemas de equações diferenciais de segunda ordem, resultantes de análise de primeiros princípios com uso de discretizações (usando o método dos elementos finitos) para obtenção de modelos de dimensão finita. Estes modelos requerem, em geral, um conhecimento acurado dos parâmetros envolvidos como, por exemplo, massas, coeficientes de amortecimento e rigidez em sistemas mecânicos, para projeto de controladores com alto desempenho. A necessidade de considerar atrasos na medição de variáveis ou na atuação nestes tipos de sistemas torna o problema mais desafiador, tendo em vista a natureza transcendente das funções de transferência resultantes. Neste contexto, o conceito de receptância surge como alternativa, possibilitando a modelagem destes sistemas a partir inteiramente de dados experimentais, dispensando o uso de hipóteses simplificadoras e aproximações como é feito recorrentemente em modelos matemáticos a parâmetros discretos. Outra virtude é destacada na dispensa de aproximações para o termo exponencial do atraso, que pode resultar em soluções indesejadas ou funções de transferência de ordem muito elevada. Desde sua introdução, modelos baseados em receptância tem ganhado destaque em diversos trabalhos, com ênfase no controle ativo de vibrações pela alocação de zeros (frequência anti-ressonante) e/ou polos (frequência ressonante). Este trabalho propõe um método para o controle de sistemas de segunda ordem com múltiplas entradas e atrasos utilizando receptância. A estrutura dos controladores usa realimentação de estados e os objetivos de controle incluem alocação parcial de zeros e polos com garantia de estabilidade e robustez, baseado no pico máximo da função de sensibilidade. A estabilidade é garantida a partir do conceito estendido do critério de Nyquist para sistemas com múltiplas entradas. A síntese do controlador é conduzida a partir de um problema de otimização e as soluções são obtidas com o uso de algoritmo baseado na teoria evolutiva, onde as avaliações das populações são definidas conforme funções relacionadas à resposta em frequência dos sistemas. Exemplos numéricos são apresentados para ilustrar e discutir o desempenho das soluções com o uso do método proposto.


  • Mostrar Abstract
  • A variety of problems in control engineering field deal with mathematical models under the form of systems of second-order differential equations, resulting from first-principles analysis using discretization (i.e., finite element method) to obtain finite-dimensional models. These models require, in general, an accurate knowledge of the parameters involved, such as, for example, masses, damping and stiffness coefficients in mechanical systems, for the design of controllers with high performance. The need to consider delays in measuring variables or actuation in these types of systems makes the problem more challenging, in view of the transcendent nature of the resulting transfer functions. In this context, the receptance concept emerges as an alternative, enabling the modeling of these systems entirely from experimental data, dispensing with the use of simplifying hypotheses and approximations, as is recurrently done in mathematical models with discrete parameters. Another virtue is highlighted in the waiver of approximations for the exponential term of the delay, which can result in undesirable solutions or very high order transfer functions. Since their introduction, receptance-based models have gained prominence in several works, with emphasis on the active control of vibrations by allocating zeros (anti-resonant frequency) and/or poles (resonant frequency). This work proposes a method for controlling second-order systems with multiple inputs and delays using receptance. The structure of the controllers uses state feedback, and the control objectives include partial placement of zeros and poles with guaranteed stability and robustness, based on the maximum peak of the sensitivity function. Stability is guaranteed from the extended concept of the Nyquist criterion for systems with multiple inputs. The synthesis of the controller is conducted from an optimization problem and the solutions are obtained using an algorithm based on evolutionary theory, where population evaluations are defined according to functions related to the frequency response of the systems. Numerical examples are presented to illustrate and discuss the performance of the solutions using the proposed method.

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  • BRENO SANTANA SANTOS
  • Uma metodologia orientada a dados não estruturados de produção científica para avaliação temporal de grupos de pesquisa

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO BARROS SAMPAIO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 29/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Agências de fomento e instituições de pesquisa frequentemente utilizam métodos quantitativos e técnicas de Cientometria para avaliar grupos científicos. Geralmente, essas avaliações se embasam em um único tipo de métrica, seja ela baseada em contagem (como o h-index) ou aquelas provenientes da Análise de Redes Complexas. No entanto, o uso de múltiplas abordagens de mensuração e a exploração adequada da dimensão temporal da produção acadêmica ainda é um assunto recorrente. Particularmente, uma abordagem pouco explorada consiste em combinar esses indicadores com técnicas de Machine Learning e Graph Embeddings, o que poderia aprimorar o processo avaliativo de grupos de pesquisa. Nesse contexto, este trabalho propõe uma metodologia orientada à Ciência de Dados em Grafos para analisar times científicos ao longo do tempo. Por meio de um estudo de caso, os resultados sugerem a viabilidade e adequação do método proposto para avaliar quantitativamente grupos de pesquisa. A abordagem apresentada possui potencial para fornecer insights estratégicos e proativos de times científicos, contribuindo para uma melhor compreensão de suas dinâmicas e deficiências.


  • Mostrar Abstract
  • Funding agencies and research institutions often employ quantitative methods and scientometric techniques to evaluate scientific groups. These evaluations typically rely on a single type of metric, whether it is based on counts (such as the h-index) or derived from Complex Network Analysis. However, the use of multiple measurement approaches and the proper exploration of the temporal dimension of academic production is still a recurrent issue. Particularly, an underexplored approach involves combining these indicators with Machine Learning and Graph Embedding techniques, which could enhance the evaluation process of research groups. In this context, this study proposes a Graph Data Science-oriented methodology to analyze scientific teams over time. Through a case study, the results suggest the feasibility and suitability of the proposed method for quantitatively assessing research groups. The presented approach has the potential to provide strategic and proactive insights for scientific teams, contributing to a better understanding of their dynamics and limitations.

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  • INGRIDY MARINA PIERRE BARBALHO
  • Plataforma RevELA: Uma solução de saúde digital para a gestão do cuidado e vigilância dos pacientes com Esclerose Lateral Amiotrófica no Brasil

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • CRISTINE MARTINS GOMES DE GUSMÃO
  • DANILO ALVES PINTO NAGEM
  • JAILTON CARLOS DE PAIVA
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 30/08/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa rara considerada complexa em virtude da sua heterogeneidade. Apesar de ser conhecida há muitos anos, poucos países têm informações precisas sobre a sua epidemiologia e as características dos indivíduos diagnosticadas com ELA, como dados relacionados ao diagnóstico e progressão da doença. No Brasil, a falta de informação sobre a ELA limita a utilização de dados para o avanço de pesquisas e desenvolvimento de políticas públicas que favoreçam pessoas acometidas por essa condição de saúde. Nesse sentido, esse trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento uma solução de saúde digital para gestão do cuidado e monitoramento da doença ELA no Brasil, de forma a munir a vigilância à saúde com informações úteis e oportunas para embasar a formulação de políticas públicas e ao mesmo tempo qualificar e aprimorar o cuidado do acompanhamento dos pacientes com ELA por meio de um prontuário eletrônico. A solução proposta é composta por duas ferramentas: o Registro Nacional Brasileiro da ELA, responsável por coletar de forma estruturada dados epidemiológicos de pacientes com ELA em todo o Brasil; e o Prontuário Eletrônico para pacientes com ELA (PEP ELA), responsável por auxiliar no acompanhamento multidisciplinar dos pacientes com ELA, de maneira segura e adequada, com base nos Protocolos Clínicos e Diretrizes Terapêuticas (PCDT) da ELA. Este trabalho foi norteado pela metodologia de pesquisa-ação e todas as fases de desenvolvimento da plataforma foram realizadas de maneira sequencial em vários ciclos, através da aplicação do modelo iterativo e incremental usando o framework SCRUM. É importante destacar que o desenvolvimento dessa solução contou com o apoio do Ministério da Saúde do Brasil e foi concebido em resposta às necessidades identificadas no cenário epidemiológico relacionado à doença, bem como às limitações relatadas por profissionais de saúde especializados no atendimento a pacientes com ELA. Na perspectiva de promover a segurança no compartilhamento dos dados dos pacientes, uma rede blockchain foi modelada para receber smart contracts referentes às transações realizadas na plataforma, garantindo assim maior nível de privacidade e segurança. A plataforma desenvolvida possui grande potencial para o fortalecimento de políticas públicas, uma vez que os dados armazenados na plataforma poderão ser analisados pelas equipes de especialistas assistenciais e também por gestores da área da saúde pública, tanto no monitoramento individual quanto coletivo das pessoas que vivem com ELA no Brasil. A integração dos dados referente a vigilância e monitoramento podem apresentar benefícios significativos para o desenvolvimento de políticas públicas e o planejamento de estratégias em todos os níveis de atenção à saúde, além de fornecer uma visão realista da situação do país em relação aos casos. Portanto, esta solução de saúde digital pode ser utilizada como ferramenta de pesquisa, intervenção, monitoramento e fortalecimento da resposta à ELA no Sistema Único de Saúde do Brasil. 




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  • Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a rare neurodegenerative disease considered complex due to its heterogeneity. Despite being known for many years, few countries have accurate information about its epidemiology and the characteristics of individuals diagnosed with ALS, such as data related to the diagnosis and progression of the disease. In Brazil, the lack of information about ALS limits the use of data for advancing research and developing public policies that favor people affected by this health condition. In this sense, this work aims to present the development of a digital health solution for managing the care and monitoring of the ALS disease in Brazil to provide health surveillance with valuable and timely information to support the formulation of public policies and, at the same time, time to qualify and improve the follow-up of patients with ALS through an electronic health record. The proposed solution is composed of two tools: the Brazilian National Registry of ALS, responsible for collecting epidemiological data from patients with ALS throughout Brazil in a structured way; and the Electronic Health Record for ALS patients (PEP ELA, acronym in Portuguese), responsible for assisting in the multidisciplinary follow-up of patients with ALS, safely and adequately, based on the ALS Clinical Protocols and Therapeutic Guidelines (PCDT, acronym in Portuguese). This work was guided by the action-research methodology, and all phases of development of the platform were carried out sequentially in several cycles through the application of the iterative and incremental model using the SCRUM framework. It is essential to highlight that the development of this solution had the support of the Brazilian Ministry of Health and was conceived in response to the needs identified in the epidemiological scenario related to the disease, as well as the limitations reported by health professionals specialized in the care of patients with ALS. To promote security in the sharing of patient data, a blockchain network was modeled to receive smart contracts related to transactions carried out on the platform, thus ensuring the highest level of privacy and security. The developed platform has great potential for strengthening public policies since the data stored on the platform can be analyzed by teams of care specialists and public health managers, both in the individual and collective monitoring of people living with ALS in Brazil. The integration of surveillance and monitoring data can have significant benefits for the development of public policies and the planning of strategies at all levels of health care, in addition to providing a realistic view of the situation in the country about cases. Therefore, this digital health solution can be used for research, intervention, monitoring, and strengthening the response to ALS in the Brazilian Health System.

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  • FELIPE RICARDO DOS SANTOS FERNANDES
  • SOLUÇÃO DE SAÚDE DIGITAL PARA A COMUNICAÇÃO ALTERNATIVA DE PESSOAS COM ESCLEROSE LATERAL AMIOTRÓFICA

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • CRISTINE MARTINS GOMES DE GUSMÃO
  • DANILO ALVES PINTO NAGEM
  • ERNANO ARRAIS JUNIOR
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 31/08/2023

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  • A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa que compromete o sistema motor e as habilidades funcionais da pessoa de forma irreversível, causando, inclusive, a perda progressiva da capacidade de comunicação e da autonomia. Recursos tecnológicos baseados em Comunicação Aumentativa e Alternativa, Visão Computacional e Machine Learning são imprescindíveis para o desenvolvimento de soluções de saúde digital para a viabilização do processo comunicativo e da autonomia que, consequentemente, promovem melhorias na qualidade de vida e sobrevida da pessoa com ELA. Focado em uma abordagem de Interação Humano-Computador (IHC) baseada em imagens dos olhos provenientes de uma câmera simples e livre do corpo, este trabalho apresenta um recurso de tecnologia assistiva para a Comunicação Aumentativa e Alternativa de pessoas com ELA. A abordagem proposta neste trabalho consiste em um modelo algorítmico capaz de reconhecer o estado do olho (aberto ou fechado) em tempo real e de interoperar com o Autonomus, uma solução de saúde digital concebida pelo Laboratório de Inovação Tecnológica em Saúde da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (LAIS/UFRN) para a comunicação de pessoas com ELA. O modelo é constituído por quatro processos metodológicos: (i) aquisição das imagens; (ii) detecção da Face; (iii) detecção dos olhos; e (iv) classificação do estado do olho, sendo esta a principal etapa para a IHC. Um estudo algorítmico com um grupo de controle foi conduzido para avaliar a performance geral do modelo e a capacidade de classificação da Rede Neural Convolucional (CNN). Os resultados relacionados ao modelo proposto para a tarefa de classificação do estado do olho em tempo real são promissores e alcançam valores significativos de acurácia e f1-score, acima de 92%. Os resultados também apontam para a viabilidade do desenvolvimento de recursos de tecnologias assistivas de baixo custo que garantem o acesso universal, promoção de saúde, bem estar e redução das desigualdades, aspectos que vão além das melhorias no processo comunicativo de pessoas com ELA. Portanto, o objeto de estudo deste trabalho também possibilita e promove o exercício dos direitos, da cidadania, das liberdades fundamentais e do cuidado assistencial à saúde da pessoa com ELA.


  • Mostrar Abstract
  • Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease that irreversibly impairs an individual's motor system and functional abilities, even causing the progressive loss of communication skills and autonomy. Technological resources based on Augmentative and Alternative Communication, Computer Vision, and Machine Learning are essential for developing digital health solutions to enable the communicative process and autonomy that, consequently, promote improvements in the quality of life and survival of people with ALS. Focused on a Human-Computer Interaction (HCI) approach based on images of the eyes from a simple camera not mounted on the body, this work presents an assistive technology resource for Augmentative and Alternative Communication for people with ALS. The approach proposed in this work consists of an algorithmic model capable of recognizing the state of the eye (open or closed) in real-time and interoperating with Autonomus, a digital health solution designed by the Laboratory of Technological Innovation in Health at the Federal University of Rio Grande do Norte (LAIS/UFRN) for the communication of people with ALS. The model consists of four methodological processes: (i) image acquisition; (ii) Face detection; (iii) eye detection; and (iv) classifying the state of the eye, which is the foremost step for Human-Computer Interaction. An algorithmic study with a control group was conducted to evaluate the model's overall performance and the Convolutional Neural Network (CNN) classification ability. The results related to the proposed model for classifying the state of the eye in real-time are promising and reach significant values of accuracy and f1-score above 92%. The results also point to the viability of developing low-cost assistive technology resources that guarantee universal access, health promotion, well-being, and reduced inequalities, which go beyond improvements in the communicative process of people with ALS. Therefore, the object of study of this work is also to enable and promotes the exercise of rights, citizenship, fundamental freedoms, and health care for people with ALS.



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  • JOSÉ RAIMUNDO LIMA JÚNIOR
  • Two-Terminal Traveling-Wave-Based Non-Homogeneous Transmission-Line Protection

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE VIGOLVINO LOPES
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • KLEBER MELO E SILVA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • WASHINGTON ARAUJO NEVES
  • Data: 04/09/2023

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  • Apresenta-se neste trabalho um algoritmo de proteção baseado em ondas viajantes aplicado a linhas de transmissão não-homogêneas de dois terminais, com qualquer número de secções, com diferentes topologias e considerando o efeito da taxa de amostragem. As funções existentes de proteção por onda viajantes de dois terminais existentes não podem proteger a linha em caso de defeitos próximos à barra e apresentam limitações em linhas de transmissão não-homogêneas. No entanto, os efeitos da taxa de amostragem, considerados no método proposto, resultam em zonas de proteção e zonas não protegidas bem definidas, essenciais para a segurança da proteção e para o desenvolvimento de soluções para lidar com a questão das faltas próximas em linhas de transmissão não-homogêneas. Além disso, o algoritmo pode detetar com precisão a secção sob falta, permitindo a sua utilização em funções de proteção avançadas, tais como o religamento automático adaptativo e esquemas de proteção de alta velocidade. Foi modelado um dispositivo de proteção considerando uma frequência de amostragem igual a 1 MHz, incluindo funções para detectar ondas viajantes através da transformada wavelet, e o algoritmo de proteção proposto para discriminar defeitos internos e externos à linha, e para selecionar a secção sob falta. O algoritmo foi avaliado utilizando um grande número de simulações de defeitos utilizando Alternative Transients Program (ATP). Os resultados mostram que o algoritmo é robusto e confiável para utilização em dispositivos de proteção instalados em linhas não-homogêneas.


  • Mostrar Abstract
  • This work presents a two-terminal traveling-wave-based protection algorithm applied to non-homogeneous transmission lines comprising any number of sections with different topologies and considering the effect of the sampling rate. Existing two-terminal traveling wave protection functions cannot protect the line under close-in faults and present limitations in non-homogeneous transmission lines. However, the effects of the sampling rate, considered in the proposed method, result in well-defined protection and unprotected zones, essential for protection security and development of solutions to deal with the issue of close-in faults in non-homogeneous transmission lines. Furthermore, the algorithm can accurately detect the faulted section, allowing its use in advanced protection functions such as adaptive automatic auto-reclosing and high-speed protection schemes. A protection device was modeled considering a sampling frequency equal to 1 MHz, including functions to detect traveling waves via wavelet transform, and the proposed protection algorithm to discriminate line internal from external faults, and to select the faulted section. The algorithm was evaluated using a large number of Alternative Transients Program (ATP) fault simulations. The results show that the algorithm is robust and reliable for protection devices installed in non-homogeneous lines.

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  • GABRIELA DE ARAUJO ALBUQUERQUE
  • Machine Learning Aplicado a Triagem de Osteoporose: modelo baseado na atenuação de ondas eletromagnéticas


  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • CRISTINE MARTINS GOMES DE GUSMÃO
  • GUILHERME MEDEIROS MACHADO
  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • LORENA ITATI PETRELLA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 21/09/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A osteoporose é uma condição silenciosa e ainda subdiagnosticada, com uma taxa de mortalidade superior a diversos tipos de câncer, principalmente, quando os pacientes sofrem fraturas. O equipamento "padrão ouro" para o diagnóstico de densitometria, o Dual Energy X-Ray Absorptiometry (DEXA), que exige procedimento invasivo e de alto custo, é escasso em países considerados de renda média ou baixa, aspectos que podem dificultar o acesso oportuno ao diagnóstico. Neste contexto, um dispositivo portátil, conhecido na literatura como Osseus, foi desenvolvido para a triagem de pacientes que necessitam do exame de densitometria, ou seja, para qualificar os encaminhamentos dos exames para o DEXA. A tese teve como objetivo validar o dispositivo Osseus utilizando técnicas de aprendizado de máquina. Para isso, foi realizado o planejamento e coleta de dados de   dados de 505 pacientes que realizaram o exame no DEXA e o teste no dispositivo Osseus, destes, 21,8% saudáveis e 78,2% doentes (apresentavam baixa densidade mineral óssea ou osteoporose). Portanto, para implementar os estudos e desenvolver a pesquisa, a base de dados foi separada em 80% para treino e validação (usando validação cruzada com k fold= 5) e 20% para teste. O desempenho obtido na base de teste com o melhor modelo (Floresta Aleatória - Random Forest) correspondeu a sensibilidade=0.853, especificidade=0.871 e F1(média harmônica da precisão e da sensibilidade)=0.859. Os resultados evidenciaram que as variáveis de maior relevância para indicar a condição de saúde do indivíduo foram idade, índice de massa corporal e a atenuação medida no dispositivo Osseus. Quando comparado com os resultados dos exames DEXA, o modelo mostrou-se efetivo e consistente para realizar a triagem de indivíduos com osteoporose e facilitar o diagnóstico precoce da doença, o que consequentemente implica na redução de custos com cirurgias, tratamento, hospitalizações e perda de produtividade. Assim, ao qualificar o encaminhamento dos pacientes da atenção primária para a rede especializada, o Osseus pode melhorar a rede de atenção a osteoporose, e se consolidar como um recurso de fácil acesso na atenção primária, impactando ainda na diminuição de filas na rede especializada do Sistema Único de Saúde (SUS) no Brasil.



  • Mostrar Abstract
  • Osteoporosis is a silent and still underdiagnosed condition, with a mortality rate higher than several types of cancer, especially when patients suffer fractures. The gold standard equipment for the diagnosis of densitometry, Dual-energy X-ray absorptiometry (DXA, or DEXA), which requires an invasive and costly procedure, is scarce in countries considered middle or low-income, thus hindering timely access to diagnosis. In this context, a portable device, known in the literature as Osseus, was developed for the screening of patients who need the densitometry exam, i.e., to qualify the referrals of exams to the DEXA equipment. The thesis aimed to validate the Osseus device using machine learning techniques. For this, the planning and data collection of 505 patients who underwent the DEXA exam and the test on the Osseus device were carried out, of which 21.8% were healthy and 78.2% were diseased (they had low bone mineral density or osteoporosis). Therefore, to implement the studies and develop the research, the database was separated into 80% for training and validation (5-fold cross-validation) and 20% for testing. The performance obtained in the test base with the best model (Random Forest) corresponded to sensitivity=0.853, specificity=0.871, and F1(harmonic average of precision and recall rate)=0.859. The results showed that the most relevant variables to indicate the individual health status were age, body mass index (BMI), and the attenuation measured in the Osseus. When compared to the results of DEXA scans, the model has proven to be effective and consistent in screening individuals with osteoporosis and facilitating early diagnosis of the disease, which consequently entails improved productivity and reduced costs for surgery, treatment, and hospitalization. This way, by qualifying the referral of patients from primary care to the specialized network, the Osseus can improve the osteoporosis care network and consolidate itself as a resource of easy access in primary care, also impacting the reduction of waiting lines in the specialized network of the BrazilianNational Health System (SUS).


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  • ANDRE HENRIQUE MATIAS PIRES
  • Otimização de Controladores Fuzzy por Algoritmos Genéticos Multiobjetivos no Domínio Wavelet

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JEAN MARIO MOREIRA DE LIMA
  • LEANDRO LUTTIANE DA SILVA LINHARES
  • MÁRCIO EMANUEL UGULINO DE ARAÚJO JÚNIOR
  • Data: 02/10/2023

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  • Devido à crescente competitividade na indústria, torna-se imperativo o uso de técnicas de ajuste mais eficientes e que, de fato, possam encontrar controladores com o desempenho desejado. Com essa proposta, técnicas de otimização podem ser usadas para obter os parâmetros do controlador de acordo com um critério de avaliação, que deve codificar o quão bom é um determinado controlador, expressando adequadamente as especificações desejadas, para que o algorítimo empregado possa encontrar o controlador desejado. Os métodos tradicionalmente utilizados na sintonia apresentam a dificuldade em expressar as especificações pretendidas. A dificuldade encontrada se deve a que os critérios tradicional- mente adotados, no geral, se utilizam apenas a informação do erro total, através de índices como a Integral do Erro Absoluto (Integaral Absolute Error - IAE) ou a Integral do Erro Quadrado (Integral Square Error - ISE), que não descrevem aspectos do comportamento do sistema, como se a resposta está muito agressiva e oscilatória, o erro de regime permanente, tempo de subida e tempo de estabilização, como faria um projetista humano. Algumas dessas impressões não estão bem definidas para referências diferente do degrau, carecendo de generalidade. Desse modo o algoritmo de otimização responsável por obtenção dos parâmetros do controlador de acordo com uma função de avaliação, a qual deve conseguir, de fato, codificar o quão bom é um dado controlador, expressando de forma adequada as especificações desejadas, de modo que o algoritmo de otimização empregado consiga encontrar o controlador que melhor satisfaça tal função. Em vista disso, será apresentada uma metodologia genérica de utilização da análise wavelet juntamente com técnicas de otimização multiobjetivo para se expressar o comportamento que se pretende alcançar pelo sistema controlado, de forma mais precisa e próxima da realizada pelo ser humano, permitindo uma otimização mais eficiente. Na metodologia proposta, a análise wavelet, muito presente na literatura, voltada para outras aplicações, sobretudo na análise de sinais, sons e imagens, é utilizada para obtenção de descritores que caracterizem aspectos do comportamento do sistema, como seu comportamento em regime permanente, comporta- mento no regime transitório, não amplificação de ruídos e rejeição a perturbações, esses descritores passam a constituir objetivos que serão otimizados por técnicas multiobjetivos. O estudo realizado utilizou técnicas de Algoritmo Genético Multiobjetivo (MOGAs) para a otimização, devido a serem amplamente utilizadas na literatura e por serem conhecidas por suas simplicidades e eficiências.


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  • Due to the increasing competitiveness in the industry, it is imperative to use more efficient tuning techniques that can in fact find controllers with the desired performance. With this proposal, optimization techniques can be used to obtain the controller parameters according to an evaluation criterion, which should encode how good a particular controller is, properly expressing the desired specifications, so that the algorithm employed can find the controller. wanted. The methods traditionally used in tuning present the difficulty in expressing the desired specifications. The difficulty is due to the fact that the traditionally used criteria, in general, only use the total error information, through indices such as the Integral Absolute Error (IAE) or the Integral Square Error (ISE), which do not describe aspects of system behavior, such as if the response is very aggressive and oscillatory, steady state error, rise time and stabilization time, as a human designer would do. Some of these impressions are not well defined for references other than the step, lacking generality. Thus the optimization algorithm responsible for obtaining the controller parameters according to an evaluation function, which must actually be able to encode how good a given controller is, adequately expressing the desired specifications, so that the optimization algorithm employed can find the controller that best satisfies such a function. In view of this, a generic methodology for using wavelet analysis will be presented along with multiobjective optimization techniques to express more closely and closely related to the human behavior of the controlled system, allowing a more accurate optimization. In the proposed methodology, wavelet analysis, very present in the literature, focused on other applications, especially in the analysis of signals, sounds and images, is used to obtain descriptors that describe aspects of system behavior, such as its steady state behavior, behavior In the transient, no amplification of noise and rejection of disturbances, these descriptors become objectives that will be optimized by multiobjective techniques. The study carried out used Multiobjective Genetic Algorithm (MOGAs) techniques for optimization, due to their being widely used in the literature and known for their simplicity and efficiency.

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  • MARIA GRACIELLY FERNANDES COUTINHO
  • Stacked Sparse Autoencoder aplicado à classificação do vírus SARS-CoV-2 com base em representações de imagens de sequências genômicas

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANA TAKAHASHI
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • LEONARDO ALVES DIAS
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 06/10/2023

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  • Desde dezembro de 2019, o mundo foi severamente afetado pela pandemia de COVID-19, ocasionada pelo vírus SARS-CoV-2. Em casos como este de nova identificação viral, a elucidação precoce da classificação taxonômica e origem dos genomas de vírus são essenciais para planejamento, contenção e tratamentos. As técnicas de Aprendizagem Profunda vêm sendo utilizadas com sucesso em diversos problemas de classificação viral, associadas ao diagnóstico de infecções virais, metagenômica, análise filogenética, entre outros. Considerando esta motivação, este trabalho tem como proposta gerar um eficiente classificador do genoma viral direcionado ao vírus SARS-CoV-2, utilizando a técnica de Aprendizagem Profunda baseada em Stacked Sparse Autoencoder (SSAE). Para o melhor desempenho do modelo, exploramos a utilização de representações de imagens das sequências completas do genoma como entrada do SSAE para fornecer a classificação do vírus SARS-CoV-2. Para isso, foram explorados dois conjuntos de dados: utilizando representações de imagens baseadas em k-mers e utilizando representações de imagens baseadas em Chaos Game Repesentation (CGR). O conjunto de dados composto por representações de imagens baseadas em k-mers foi aplicado nos experimentos de classificação em diferentes níveis de taxonomia do vírus SARS-CoV-2, enquanto o conjunto de dados baseado em imagens CGR foi aplicado nos experimentos de classificação das variantes de preocupação do SARS-CoV-2. Para os experimentos de classificação taxonômica, a técnica SSAE forneceu ótimos resultados, alcançando acurácias entre 92% e 100% para o conjunto de validação, e entre 98,9% e 100% de acurácia para o conjunto de teste, que aplicou amostras do SARS-CoV-2. Isto indica que o nosso modelo pode ser adaptado para classificar outros vírus emergentes. Para os experimentos de classificação das variantes do SARS-CoV-2 utilizando imagens CGR, a técnica SSAE proporcionou resultados ainda melhores, alcançando acurácia de classificação de 99,9% para o conjunto de validação e 99,8% para o conjunto de teste. Por fim, os resultados indicaram a aplicabilidade desta técnica de aprendizagem profunda em problemas de classificação de genomas.


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  • Since December 2019, the COVID-19 pandemic caused by the SARS-CoV-2 virus has intensely affected the world. In the case of a novel virus identification, the early elucidation of taxonomic classification and origin of the virus genomic sequence is essential for strategic planning, containment, and treatments. Deep learning techniques have been successfully used in many viral classification problems associated with viral infection diagnosis, metagenomics, phylogenetics, and analysis. Considering that motivation, this work proposed an efficient viral genome classifier for SARS-CoV-2 using the deep neural network based on the stacked sparse autoencoder (SSAE). For the best performance of the model, we explored the utilization of image representations of the complete genome sequences as the SSAE input to provide a classification of the SARS-CoV-2. For that, two datasets were explored: based on k-mers image representation and based on CGR image representation. The dataset based on k-mers image representation was applied in the experiments of different levels of taxonomic classification of the SARS-CoV-2 virus, and the dataset based on CGR images was applied to the experiments of classification of SARS-CoV-2 variants of concern (VOC). For the experiments of taxonomy classification, the SSAE technique provided great performance results, achieving classification accuracy between 92% and 100% for the validation set and between 98.9% and 100% when the SARS-CoV-2 samples were applied for the test set. These results indicate that our model can be adapted to classify other emerging viruses. For the experiments of SARS-CoV-2 variants classification using CGR images, the SSAE technique provided even better results, achieving classification accuracy of 99.9% for the validation set and 99.8% for the test set. Finally, the results indicated the applicability of this deep learning technique in genome classification problems.

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  • YURI PEDRO DOS SANTOS
  • Clusterização adaptativa de usuários NOMA no domínio da potência

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • TIAGO TAVARES LEITE BARROS
  • FABRÍCIO BRAGA SOARES DE CARVALHO
  • PEDRO THIAGO VALERIO DE SOUZA
  • Data: 19/10/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Por meio da técnica de Acesso Múltiplo Não-Ortogonal (NOMA, Non-Orthogonal Multiple Access) pretende-se viabilizar a transmissão de dois ou mais usuários compartilhando os mesmos recursos de tempo, frequência e código, e assim melhorar significativamente a eficiência espectral de redes de comunicação sem fio em gerações futuras. A multiplexação de sinais pode ser conseguida no domínio da potência (PD-NOMA, Power Domain NOMA), onde a transmissão de sinais sobrepostos é feita com níveis de potência suficientemente diferentes. A eficiência deste método depende fundamentalmente de duas etapas prévias de processamento: um agrupamento adequado de usuários (candidatos à transmissão) com diferentes ganhos de canal e a escolha dos níveis de potência que serão utilizados para transmitir cada sinal. As soluções apresentadas na literatura para resolver o problema de agrupamento de usuários não consideram a dinâmica dos sistemas de comunicação, ou seja, a variação temporal do número de usuários e as condições do canal. Para levar em conta essas características dinâmicas no agrupamento de usuários em sistemas NOMA, este trabalho propõe uma nova técnica de clusterização baseada em uma modificação do algoritmo evolucionário DenStream, escolhido por sua capacidade evolutiva, robustez ao ruído e processamento online. Os resultados mostram que a técnica de agrupamento proposta consegue acompanhar a dinâmica do sistema, clusterizando todos os usuários e favorecendo a uniformidade da taxa de transmissão entre os clusters.


  • Mostrar Abstract
  • The technique of Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA, Non-Orthogonal Multiple Access) is intended to enable the transmission of two or more users sharing the same resources of time, frequency, and code, and thus significantly improve the spectral efficiency of wireless communication networks in future generations. Signal multiplexing can be achieved in the Power Domain NOMA (PD-NOMA), where superposed signals are transmitted with sufficiently different power levels. The efficiency of this method fundamentally depends on two previous processing steps: an adequate clustering of users (transmission candidates) with different channel gains and the choice of power levels that will be used to transmit each signal. The solutions presented in the literature to solve the user clustering problem do not consider the dynamics of the communication systems, that is, the temporal variation of the number of users and the channel conditions. To consider these dynamic characteristics when grouping users in NOMA systems, this work proposes a new clustering technique based on a modification of the evolutionary algorithm DenStream, chosen for its evolutionary capacity, robustness to noise, and online processing. Results show that the proposed clustering technique follows the system's dynamics, clustering all users and favoring the uniformity of the transmission rate between the clusters.

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  • TARCIANA CABRAL DE BRITO GUERRA
  • Soluções de Multi-Conectividade para Redes LTE e NR

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FUAD MOUSSE ABINADER JUNIOR
  • LEONARDO AGUAYO
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • WALTER DA CRUZ FREITAS JÚNIOR
  • Data: 27/10/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A tecnologia de conectividade dupla (DC) (ou, de forma mais geral, conectividade múltipla (MC)) é de extrema importância na jornada inicial do New Radio (NR), rede de acesso do 3GPP para o 5G, sendo base para as primeiras formas de implementação dessa geração de sistemas de comunicação. Com o MC, os usuários podem ser conectados simultaneamente a tecnologias legadas (4G-LTE e Wi-Fi) e à nova tecnologia 5G-NR. Todavia, tal tecnologia traz desafios adicionais para a rede, principalmente no que se refere ao gerenciamento energético e à própria configuração das inúmeras opções de configuração de conectividade. Este trabalho tem o objetivo de conceber estratégias baseadas em aprendizado de máquina capazes de explorar com eficiência o desempenho da MC nos casos de uso do 5G eMBB (enhanced Mobile Broadband) e URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications) em redes heterogêneas. A ideia é configurar dinamicamente o melhor conjunto de parâmetros do MC para proporcionar aumento da vazão de dados (alvo do eMBB) e uma conexão mais robusta (alvo do URLLC), sendo relevante em cenários com a presença de small cells usando mmWaves, por exemplo, ambos considerados essenciais para atender as especificações do 5G.


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  • Dual connectivity (DC) technology (or, more generally, multiple connectivity (MC)) is an important feature in the initial journey of New Radio (NR), the access network of 3GPP to 5G, being the basis for the first ways of implementing this generation of communication systems. With MC, users can be simultaneously connected to legacy technologies (4G-LTE and Wi-Fi) and the new 5G-NR technology. However, such technology poses additional challenges for the network, especially with regard to energy management and the numerous connectivity configuration options. This work aims to conceive strategies based on machine learning capable of efficiently exploring the performance of MC towards 5G eMBB (enhanced Mobile Broadband) and 5G URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications) in heterogeneous networks. The idea is to dynamically configure the best set of MC parameters to provide increased data throughput (eMBB target) and a more robust connection (URLLC target), being relevant in scenarios with the presence of small cells using mmWaves, for example, both considered essential to meet 5G specifications.

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  • ALCEMY GABRIEL VITOR SEVERINO
  • Representação Baseada em Autoenconder Empilhado Otimizado por Enxame de Partículas

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JEAN MARIO MOREIRA DE LIMA
  • LEANDRO LUTTIANE DA SILVA LINHARES
  • SERGIO NATAN SILVA
  • Data: 20/11/2023

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  • A competitividade no mercado impulsiona as organizações a buscar o desenvolvimento tecnológico com o objetivo de aprimorar a qualidade dos produtos e reduzir os custos de produção, ao mesmo tempo em que atendem às demandas socioambientais dos consumidores. No entanto, os processos industriais podem apresentar desafios no monitoramento e controle em tempo real de variáveis críticas. Uma solução para esse problema é a utilização de soft sensors, que consistem em algoritmos capazes de estimar variáveis difíceis de serem medidas a partir de variáveis secundárias de fácil medição. Um desafio comum em projetos de soft sensors é a falta de dados rotulados, o que torna os métodos semi-supervisionados mais promissores do que os métodos tradicionais. Nesse contexto, a arquitetura de rede neural denominada Autoencoder Empilhado tem sido amplamente empregada. Essa arquitetura é treinada de forma não supervisionada e posteriormente ajustada de forma supervisionada. No entanto, a definição adequada dos hiperparâmetros do Autoencoder Empilhado, tais como tamanho do lote, taxa de aprendizado e número de características ocultas, representa um desafio. Os métodos tradicionais, como Grid Search e Random Search, são computacionalmente intensivos e podem não encontrar rapidamente a melhor combinação de hiperparâmetros. Uma alternativa mais eficiente é o uso de algoritmos meta-heurísticos, como a Otimização por Enxame de Partículas. Esses algoritmos exploram o espaço de busca de maneira mais inteligente e são mais eficazes em espaços de alta dimensionalidade. Uma abordagem promissora consiste em incorporar a Informação Mútua na função de avaliação da Otimização por Enxame de Partículas, em conjunto com o Erro Médio Quadrado. A Informação Mútua captura relações não lineares entre as saídas do Autoencoder Empilhado e as saídas reais do sistema, enquanto o Erro Médio Quadrado mede a diferença entre essas saídas. Neste contexto, a presente tese propõe o método Representação Baseada no Autoencoder Empilhado Otimizado por Enxame de Partículas, o qual utiliza a Otimização por Enxame de Partículas com uma função de avaliação modificada para otimizar os hiperparâmetros de um soft sensor baseado no Autoencoder Empilhado. Espera-se que essa abordagem aprimore a precisão e a capacidade de representação do Autoencoder Empilhado em comparação com as abordagens convencionais, que utilizam apenas o Erro Médio Quadrado. Com o objetivo de avaliar o desempenho dos modelos gerados pelo método proposto, foram selecionados dois processos não-lineares amplamente utilizados na indústria. Os resultados obtidos demonstram que a incorporação da Informação Mútua na função de avaliação permite uma busca mais eficiente e equilibrada, resultando em um Autoencoder Empilhado com melhor desempenho e capacidade de representação.


  • Mostrar Abstract
  • Market competitiveness drives organizations to pursue technological development in order to improve product quality and reduce production costs while meeting the socio- environmental demands of consumers. However, industrial processes can pose challenges in real-time monitoring and control of critical variables. One solution to this problem is the use of soft sensors, which are algorithms capable of estimating difficult-to-measure variables based on easily measurable secondary variables. A common challenge in soft sensor projects is the lack of labeled data, making semi-supervised methods more promi- sing than traditional methods. In this context, the Stacked Autoencoder neural network architecture has been widely employed. This architecture is trained in an unsupervised manner and subsequently fine-tuned in a supervised manner. However, appropriately de- fining the hyperparameters of the Stacked Autoencoder, such as batch size, learning rate, and number of hidden features, presents a challenge. Traditional methods like Grid Se- arch and Random Search are computationally intensive and may not quickly find the best combination of hyperparameters. A more efficient alternative is the use of metaheu- ristic algorithms, such as Particle Swarm Optimization. These algorithms intelligently explore the search space and are more effective in high-dimensional spaces. A promising approach is to incorporate Mutual Information into the evaluation function of Particle Swarm Optimization, along with the Mean Squared Error. Mutual Information captures nonlinear relationships between the outputs of the Stacked Autoencoder and the actual system outputs, while the Mean Squared Error measures the difference between these outputs. In this context, the present thesis proposes the Representation Based on Particle Swarm Optimized Stacked AutoEncoder method, which utilizes Particle Swarm Optimi- zation with a modified evaluation function to optimize the hyperparameters of a Stacked Autoencoder-based soft sensor. It is expected that this approach will improve the accu- racy and representation capacity of the Stacked Autoencoder compared to conventional approaches that only utilize the Mean Squared Error. In order to evaluate the performance of the models generated by the proposed method, two widely used nonlinear processes in the industry were selected. These processes were chosen due to their relevance in virtual sensor implementation and are frequently employed in comparative analyses. The results demonstrate that the incorporation of Mutual Information in the evaluation function al- lows for a more efficient and balanced search, resulting in a Stacked Autoencoder with improved performance and representation capacity.

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  • GLAUBER RODRIGUES LEITE
  • Rastreio visual não calibrado na presença de ruido não-gaussiano nos atributos de rastrerio

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • JOÃO PAULO FERREIRA GUIMARÃES
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • ÍCARO BEZERRA QUEIROZ DE ARAÚJO
  • Data: 08/12/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Servovisão é uma estratégia de controle que usa a realimentação visual de câmeras para controlar a movimentação de um robô ou um sistema. Servovisão baseado em imagem conta com algoritmos de processamento de imagens e visão computacional para detectar e acompanhar características de interesse, incorporando-as diretamente na malha de controle. Essa abordagem considera que existe um mapeamento, também conhecido como jacobiana de interação, entre o movimento dessas características e a pose da câmera, baseando-se nos parâmetros intrínsecos e extrínsecos da câmera. Apesar de existirem técnicas de calibração para computar os parâmetros, esses podem se tornar suscetíveis a erro ou necessitar de mudanças em tempo de execução, especialmente em cenários não estruturados. Alguns exemplos que podem acontecer são quando a tarefa requer ampliação da imagem, quando a câmera apresenta distorção da lente, ou apresenta sensor sensível à temperatura. Estudos envolvendo servovisão não-calibrada têm como objetivo estimar a jacobiana de interação usando informação do ambiente e medição do deslocamento das características na imagem, geralmente em tempo de execução, com a ajuda de um estimador como o filtro de Kalman. Enquanto a maior parte dos estudos aproximam a incerteza da estimação a uma distribuição gaussiana, o ambiente onde o robô atua pode apresentar particularidades desafiadoras. No caso, oclusão, reflexão e aparência similar do objeto com outros objetos da imagem podem confundir o algoritmo de visão computacional, levando a \textit{outliers} na extração das características de interesse. Se não forem tratados corretamente, esses erros podem comprometer o desempenho do controlador de servovisão, ou mesmo afetar sua convergência. O critério máximo de correntropia é capaz de usar as propriedades estatísticas de variáveis aleatórias não-gaussiana como vantagem. Logo, este trabalho propõe como tema de tese um estudo de como lidar com ruído não-gaussiano no acompanhamento dessas características de interesse da imagem, preservando as propriedades estatísticas do mesmo através da aplicação do critério máximo de correntropia no filtro de Kalman.


  • Mostrar Abstract
  • Visual servoing is a control strategy that uses visual feedback from cameras to control the motion of a robot or a system. Image-based visual servoing relies on image processing and computer vision algorithms to detect and track image features, incorporating them directly in the control loop. That approach considers that there is a map, also known as interaction jacobian, between feature motion and camera pose based on the camera's intrinsic and extrinsic parameters. Although there are calibration techniques to compute the camera's parameters, they can become error-prone or need online changes, especially in unstructured scenarios. Some examples that could happen are when a task requires image zoom, the camera presents lens distortion, or its sensor has temperature sensitivity. Uncalibrated visual servoing studies aim to estimate the interaction jacobian using environment information and the measurement of features displacement, generally at run-time, with the help of an estimator, such as the Kalman filter. While most studies approximate the estimation uncertainty to a gaussian distribution, the environment in which the robot actuate could present more challenging characteristics. In that case, target occlusion, reflection, or similar appearance to other image objects can confuse the computer vision algorithm leading to outliers in the feature extraction. If not treated correctly, these errors may poor the performance of the visual servoing controller, or even affect its convergence. The maximum correntropy criterion can take advantage of the statistical properties of non-gaussian random variables. Thus, this work proposes a thesis theme study on dealing with non-gaussian feature tracking noise, preserving its statistical properties through the maximum correntropy criterion applied to the Kalman filter.
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  • JOSE ILTON SARMENTO SILVEIRA JUNIOR
  • Seguimento de Referência por Realimentação de Saída para Sistemas Lineares Incertos sob Restrições

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
  • JOSÉ MÁRIO ARAÚJO
  • TIAGO ALVES DE ALMEIDA
  • TITO LUÍS MAIA SANTOS
  • Data: 08/12/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • Esta tese apresenta uma abordagem robusta de controle por realimentação de saída projetada para lidar com o rastreamento de referência constante em sistemas lineares afetados por incertezas, perturbações e ruído. Nossas contribuições de pesquisa giram em torno de três aspectos principais. Em primeiro lugar, estabelecemos as condições para alcançar a propriedade de Invariância Controlada por Realimentação de Saída (OFCI) no contexto de sistemas lineares que incorporam incertezas politópicas. Essa propriedade OFCI garante a satisfação robusta das restrições por meio da realimentação de saída, mesmo na presença de incertezas. Em segundo lugar, introduzimos um controlador dinâmico por realimentação de saída adaptado a modelos incertos, que emprega observadores por associação a conjuntos (set-membership observers}. Esses observadores reduzem efetivamente o conjunto de estados admissíveis, aprimorando o desempenho de rastreamento ao minimizar erros. Em terceiro lugar, para reduzir ainda mais os erros de rastreamento, propomos um procedimento de atualização do modelo que ajusta o modelo nominal usado para rastreamento com base em medidas da saída. Apresentamos diversos experimentos numéricos para avaliar a eficácia do controlador, demonstrando sua capacidade de alcançar o rastreamento de referência com erros significativamente reduzidos para os sistemas incertos considerados. Nossa pesquisa oferece entendimentos valiosos sobre como lidar com o rastreamento de referência constante em sistemas lineares com realimentação de saída, controle e variáveis de estado sujeitos a restrições, levando em consideração incertezas, perturbações e ruído. As aplicações potenciais de nossa abordagem prometem fazer avançar as estratégias de controle em sistemas práticos que operam em condições incertas.


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  • This thesis presents a robust output feedback control approach designed to address constant reference tracking in linear systems affected by uncertainties, disturbances, and measurement noise. Our research contributions revolve around three primary aspects. Firstly, we establish the conditions for achieving the Output Feedback Controlled Invariance (OFCI) property within the context of linear systems that incorporate polytopic uncertainties. This OFCI property guarantees robust constraint satisfaction through output feedback even in the presence of uncertainties. Secondly, we introduce a dynamic output feedback controller tailored to uncertain models, which employs set-membership observers. These observers effectively reduce the set of feasible states, enhancing tracking performance by minimizing errors. Thirdly, to further reduce tracking errors, we propose a model update procedure that adjusts the nominal model used for tracking based on output measurements. We conduct extensive numerical experiments to assess the controller's effectiveness, demonstrating its capability to achieve reference tracking with significantly reduced errors for the uncertain systems under consideration. Our research offers valuable insights into addressing constant reference tracking in linear systems with output feedback, constrained control and state, while accounting for uncertainties, disturbances, and noise. The potential applications of our approach hold promise for advancing control strategies in practical systems operating under uncertain conditions.

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  • MÁRIO SÉRGIO FREITAS FERREIRA CAVALCANTE
  • Estrutura Neuro-Fuzzy Tipo-2 Modificada para Identificação e Predição de Comportamento de Sistemas Não Lineares

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • THIAGO DE SOUZA ROCHA
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JEAN MARIO MOREIRA DE LIMA
  • ÍCARO BEZERRA QUEIROZ DE ARAÚJO
  • Data: 11/12/2023
    Ata de defesa assinada:

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  • A identificação de sistemas é uma área de estudo da engenharia que busca encontrar modelos precisos e de baixo custo para descrever o comportamento dos sistemas. Esses modelos podem ser utilizados para prever o comportamento futuro, realizar simulações, ajustar parâmetros e otimizar o desempenho dos sistemas.

    A dificuldade na identificação de sistemas está na escolha adequada da estrutura do modelo, no número de parâmetros e no método de estimação. Diversas técnicas são uti- lizadas, como redes neurais, inteligência artificial e multimodelos polinomiais, para lidar com a complexidade das não-linearidades e obter modelos precisos.

    A tese proposta tem como objetivo desenvolver uma técnica de identificação de sis- temas que utilize informações de entrada/saída para obter um modelo válido, preciso, robusto e eficiente. A estratégia proposta combina a lógica fuzzy tipo-2 intervalar com a capacidade de treinamento de redes neurais. A ideia é obter uma estrutura generali- zada que permita a seleção e combinação de modelos locais para aproximar ou prever o comportamento do sistema.

    Os resultados foram obtidos utilizando três estudos de caso: a equação temporal caó- tica Mackey-Glass, um sistema de fornalhas e um sistema de tanques multisseção. Os resultados da rede proposta para a aproximação e previsão desses sistemas foram com- parados com técnicas da literatura, e a rede neuro-fuzzy intervalar tipo-2 modificada (MIT2FNN) apresentou valores de MSE menores do que as demais técnicas.


  • Mostrar Abstract
  • System identification is a crucial sphere of engineering dedicated to finding econo- mical yet accurate models for fully understanding how systems behave. In effectuating this aim, these models predict future behavior while enabling simulations for optimization purposes inclusive of parameter adjustments where necessary for enhanced performance levels.

    However, what makes identifying systems challenging is the selection process regar- ding model structure choice and the estimation method used when making predictions concerning non-linearities present in complex phenomena affecting multiple variables. Nonetheless, experts have devised viable options toward precise modelling solutions by employing sophisticated techniques such as artificial intelligence algorithms or polyno- mial multi-model frameworks.

    he proposed thesis offers an approach that fuses interval type-2 fuzzy logic together with neural network training skills towards producing a generalized structure that enables both local model selection combined modeling which permits approximating or forecas- ting the behavior of any given system.

    The results were obtained using three case studies: the chaotic Mackey-Glass time equation, a furnace system, and a multisection tank system. The results of the pro- posed network for the approximation and prediction of these systems were compared with techniques from the literature, and the modified type-2 neuro-fuzzy interval network (MIT2FNN) showed lower mean squared error (MSE) values than the other techniques.

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  • MYCHAEL JALES DUARTE
  • Análise e Projeto de Estruturas Ultraminiaturizadas de FSS para Aplicações em Sistemas de Sensoriamento de Temperatura

  • Orientador : VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALFREDO GOMES NETO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 21/12/2023
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  •  Este trabalho apresenta um estudo sobre Superfícies Seletivas de Frequência (FSS) ultraminiaturizadas, para aplicações em sistemas de sensoriamento de temperatura. São propostas duas FSS 2,5D com elementos inspirados em linhas metálicas convolucionadas impressas em um substrato dielétrico de FR-4. As vias inseridas contribuem com os efeitos capacitivos e indutivos na estrutura, proporcionando a ultraminiaturização das dimensões das células unitárias. As FSS têm o tamanho das células unitárias iguais a 4,68 % e 6,80 % dos comprimentos de ondas no espaço livre para as frequências de 2,34 GHz e 2,72 GHz (frequências de ressonância), respectivamente, com a segunda estrutura apresentando comportamento dual-band. Dois modelos de circuito equivalente são propostos para entender melhor o princípio operacional das FSS. A aplicação dessas estruturas para uso em sensoreamento de temperatura é estudada. De acordo com a literatura a permissividade elétrica do material dielétrico utilizado sofre alteração com a mudança da temperatura do material, com essa relação as simulações foram feitas e as FSS apresentaram uma relação linear de frequência de ressonância e temperatura. Os dois sensores propostos foram construídos e medidos desde a temperatura ambiente até 120 °C, ambos apresentaram uma ótima sensibilidade as mudanças de temperatura. Os resultados numéricos simulados para os protótipos projetados foram obtidos pelo software ANSYS HFSS e pelo modelo de circuito equivalente. Os protótipos dos sensores foram construídos e foi realizada a caracterização experimental dos coeficientes de transmissão, largura de banda e frequência de ressonância. Os valores obtidos nos experimentos foram comparados e discutidos com os resultados das simulações, os quais apresentaram boa concordância.


  • Mostrar Abstract
  • This paper presents a study on ultra-miniaturized Frequency Selective Surfaces (FSS) for applications in temperature sensing systems. Two 2.5D FSS are proposed with elements inspired by convoluted metal lines printed on an FR-4 dielectric substrate. The inserted vias contribute to the capacitive and inductive effects in the structure, providing ultraminiaturization of the unit cell dimensions. The FSS have unit cell sizes equal to 4.68 % and 6.80 % of the wavelengths in free space for the frequencies of 2.34 GHz and 2.72 GHz (resonance frequencies), respectively, with the second structure exhibiting dual-band behavior. Two equivalent circuit models are proposed to better understand the operating principle of the FSS. The application of these structures for use in temperature sensing is studied. According to the literature, the electrical permittivity of the dielectric material used changes with the change in the material's temperature. With this in mind, simulations were carried out and the FSS showed a linear relationship between resonance frequency and temperature. The two proposed sensors were built and measured from room temperature up to 120 °C, and both showed excellent sensitivity to temperature changes. The numerical results simulated for the prototypes designed were obtained using the ANSYS HFSS software and the equivalent circuit model. The prototypes were built and the experimental characterization of the transmission coefficients, bandwidth and resonance frequency was carried out. The values obtained in the experiments were compared and discussed with the simulation results, which showed good agreement.

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  • MARCOS TULIO ANTUNES BEZERRA SEGUNDO
  • Aplicação de Modelos de Sequências Quase Periódicas em Guias de Onda Ópticos

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MAGNO MEDEIROS DE ARAÚJO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 22/12/2023

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  • Neste trabalho, são propostos guias de ondas baseados no direcionamento da luz através de meios com índices de refração sequenciados na direção de propagação. O modelo do núcleo de guiamento das estruturas está fundamentado no sequenciamento quase periódico do índice de refração que forma a região de propagação do sinal. Nesse contexto, modelos de fibras ópticas amplamente conhecidos são modificados para se adequar às estruturas de segmentação das regiões de guiamento do sinal óptico.

    Essas modificações possibilitam o desenvolvimento de novos modelos de dispositivos ópticos, como lasers, filtros e sensores ópticos. Um dos modelos mais tradicionais de segmentação aplicados em guias de ondas ópticos é a Grade de Bragg, também conhecida como Fibra de Grade de Bragg (FGB), onde o sequenciamento na região de propagação segue um padrão periódico. Mais recentemente, alguns modelos de sequências quase periódicas têm sido aplicados em cristais fotônicos, principalmente considerando a seção transversal do guia de onda. Neste contexto, é proposta uma nova estratégia de segmentação, baseada no sequenciamento quase periódico no índice de refração ao longo da direção de propagação.

    Serão investigadas estruturas de fracionamento do núcleo de guias de onda, aplicando modelos quase periódicos, como as sequências de Fibonacci, Thue Morse, Período Duplo e Octonacci, com o objetivo de comparar seu desempenho em relação aos guias que usam a Grade de Bragg como estratégia de segmentação. Para este estudo, será utilizado como ferramenta de simulação uma formulação matemática baseada no método dos elementos finitos, em conjunto com o método da propagação de feixes ópticos. Serão analisados os parâmetros de transmissão e reflexão nas interfaces entre os diferentes meios que compõem as sequências aplicadas.


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  • In this work, waveguides based on directing light through media with sequentially refractive indices in the direction of propagation are proposed. The core guiding model of these structures is based on quasi-periodic sequencing of the refractive index that forms the signal propagation region. In this context, well-known optical fiber models are modified to adapt to the segmentation structures of optical signal guiding regions.

    These modifications enable the development of new optical device models, such as lasers, filters, and optical sensors. One of the most traditional segmentation models applied in optical waveguides is the Bragg Grating, also known as Fiber Bragg Grating (FBG), where the sequencing in the propagation region follows a periodic pattern. More recently, some quasi-periodic sequence models have been applied in photonic crystals, primarily considering the cross-sectional area of the waveguide. In this context, a new segmentation strategy is proposed, based on quasi-periodic sequencing of the refractive index along the direction of propagation.

    Structures of core fractionation in waveguides will be investigated by applying quasi-periodic models, such as Fibonacci sequences, Thue Morse, Period Doubling, and Octonacci, with the aim of comparing their performance with waveguides that use Bragg Grating as a segmentation strategy. For this study, a mathematical formulation based on the finite element method, in conjunction with the optical beam propagation method, will be used as a simulation tool. Parameters of transmission and reflection at the interfaces between the different media composing the applied sequences will be analyzed.

2022
Dissertações
1
  • MATHEUS NUNES ORSANO AIRES
  • A Wavelet-based Restricted Earth-fault Power Transformer Differential Protection

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • BRUCE A. MORK
  • RODRIGO PRADO DE MEDEIROS
  • WASHINGTON LUIZ ARAUJO NEVES
  • Data: 20/01/2022

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  • Power transformer differential protection schemes have been widely studied in recent years to improve their accuracy and speed. Researches have been developed by using the most varied digital signal processing techniques. Internal faults may cause critical damages to the power transformer, and they need special attention for this kind of disturbance, mainly in faults on the winding of the power transformer that is not too sensitive to the principal differential protections. This work aims to present a restricted earth fault protection based on the wavelet transform (REFW) for detecting ground faults close to the transformer neutral point (turn-to-ground faults) and supporting the conventional phase differential protection, which presents limitations in this kind of faults. The proposed REFW protection uses only high-frequency components instead of traditional low-frequency components obtained by means of phasor estimation methods, speeding up the detection of turn-to-ground faults.


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  • Power transformer differential protection schemes have been widely studied in recent years to improve their accuracy and speed. Researches have been developed by using the most varied digital signal processing techniques. Internal faults may cause critical damages to the power transformer, and they need special attention for this kind of disturbance, mainly in faults on the winding of the power transformer that is not too sensitive to the principal differential protections. This work aims to present a restricted earth fault protection based on the wavelet transform (REFW) for detecting ground faults close to the transformer neutral point (turn-to-ground faults) and supporting the conventional phase differential protection, which presents limitations in this kind of faults. The proposed REFW protection uses only high-frequency components instead of traditional low-frequency components obtained by means of phasor estimation methods, speeding up the detection of turn-to-ground faults.

2
  • LUCAS SOLANO CADENGUE
  • Controle Inteligente de Robôs Omnidirecionais Utilizando Redes Neurais Recorrentes

  • Orientador : WALLACE MOREIRA BESSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ORIVALDO VIEIRA DE SANTANA JUNIOR
  • PHILIPPE EDUARDO DE MEDEIROS
  • WALLACE MOREIRA BESSA
  • Data: 11/03/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • Devido à sua grande eficiência, segurança e flexibilidade, os robôs móveis estão sendo cada vez mais utilizados na indústria. Entretanto, o controle de posicionamento dos mesmos se trata de um grande desafio dada a natureza não linear dessa planta e a dificuldade de estimar determinados parâmetros, como os efeitos do atrito. Neste trabalho, um controladores inteligentes são propostos para o rastreamento de trajetória de um robô móvel omnidirecional sujeito a dinâmicas não modeladas. As abordagens de controle utilizadas foram os controladores não lineares Linearização por Realimentação (FBL) e Modos Deslizantes (SMC), ambos acoplados de um compensador inteligente que utiliza Redes Neurais Recorrentes com o objetivo de lidar com as incertezas. A arquitetura da rede neural escolhida se baseou na necessidade de compensação de dinâmicas complexas e ao mesmo tempo restrição de complexidade computacional para que o mesmo pudesse ser embarcado no hardware de um robô móvel. As propriedades de estabilidade dos controladores foram provadas de acordo com o princípio de estabilidade assintótica segundo Lyapunov e o desempenho das estratégias foi avaliado tanto em simulações quanto em experimentos com o Robotino, um robô móvel omnidirecional produzido pela Festo Didatics e foi observado um ganho de desempenho no controlador quando comparado com redes neurais sem a recorrência.


  • Mostrar Abstract
  • Due to their great efficiency, security and flexibility, mobile robots are being increasingly used in industry. However, their positioning control is a great challenge due to the non-linear nature of this plant and the difficulty of estimating certain parameters, for example, the friction effects. In this work, non-linear controllers are applied to the trajectory control of an omnidirectional robot under the effect of unmodeled dynamics. The control approaches used in this work were both non-linear control strategies, Feedback Linearization (FBL) and Sliding Modes (SMC) both incorporated with an intelligent compensator utilizing Recurrent Neural Networks in order to assist the control by estimating uncertainties. The chosen architecture of the neural network was based in the need to compensate more complex dynamics and at the same time the restriction of computational complexity so that it could be embedded in the hardware of a mobile robot. The stability properties were proven by the principle of assintotic stability proposed by Lyapunov and the performance of the strategies were verifed through both simulations and experiments using Robotino, an omnidirectional mobile robot produced by Festo Didatics and a performance gain was observed when compared with the neural network without the recurrence.

3
  • REINALDO AGOSTINHO DE SOUZA FILHO
  • Uma implementação do OpenMP para o sistema operacional Nanvix

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HENRIQUE COTA DE FREITAS
  • KAYO GONCALVES E SILVA
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • TIAGO TAVARES LEITE BARROS
  • Data: 26/04/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • Programar sistemas embarcados com múltiplos núcleos de processamentos não é uma tarefa trivial pois, em muitos casos, esses sistemas não têm suporte a interfaces de programação paralela que requerem o suporte de um sistema operacional. Esse trabalho implementa uma versão da interface de programação paralela Open Multi Processing (OpenMP) para o sistema operacional Nanvix. A OpenMP é uma interface de desenvolvimento de aplicações paralelas que permite a abstração intuitiva do paralelismo e da divisão da carga de trabalho nos processos. Na utilização de projetos com códigos embarcados, é comum haver limitações de memória nas plataformas utilizadas. Isto pode inviabilizar o uso de sistemas operacionais que implementam interfaces amigáveis para a programação. Os sistemas operacionais utilizados em plataformas de processamento embarcado costumam ser limitados em programabilidade, exigindo que o programador tenha um vasto conhecimento de processos do sistema operacional e da arquitetura de hardware utilizada. O Nanvix é um sistema operacional desenvolvido para plataformas embarcadas de múltiplos núcleos de processamento com foco em ser leve o suficiente para a utilização em ambientes com restrição de memória, mas, ao mesmo tempo, com foco na utilização de padrões que facilitam a programação. O Nanvix possui interfaces de programação paralela nativas que se inspiram no padrão Portable Operating System Interface (POSIX) utilizado para a implementação de algumas versões de OpenMP, sendo então esperado que seja possível criar uma versão para o Nanvix que resultará em uma com maior facilidade de programação em paralelo para o sistema operacional. Nesse trabalho a versão de OpenMP implementada utiliza o compilador do Nanvix para traduzir as diretivas de compilação e foi criada uma biblioteca para as rotinas de execução, sendo esta testada através de um emulador de arquitetura RISC-V. Para validação, foram utilizadas aplicações com a versão de OpenMP e versões equivalentes na biblioteca de programação paralela nativa do Nanvix. Os resultados mostraram que, em alguns casos, o OpenMP possui maior eficiência que a interface de programação paralela nativa do Nanvix e, em outros casos tem mais alto desempenho. A programabilidade do Nanvix foi melhorada com OpenMP diminuindo o tempo de desenvolvimento de aplicações paralelas sem grande perda de desempenho e, em alguns casos, com ganho de eficiência.


  • Mostrar Abstract
  • Multicore programming is not a trivial task. In some cases, multicore systems have no parallel programming interfaces, which requires operating system support to be made available. This work implements a version of the development interface of parallel programming Open Multi-Processing (OpenMP) for the Nanvix operating system. OpenMP is a parallel application development interface that allows for the intuitive abstraction of parallelism and the division of workload across processes. It is common to have memory limitations in platforms that embed codes in their projects. These memory limitations could make unavailable the use of an operating system with programming-friendly interfaces. The system software of embedded processing platforms is limited in programmability, requiring more knowledge from the programmer about the process and the hardware architecture used. The Nanvix is an operating system embedded in multicore platforms, being light enough to fit in memory restriction environments; however, it has standards that ease the programming. The Nanvix includes native parallel programming interfaces inspired on the Portable Operating System Interface (POSIX) adopted to implement some versions of OpenMP, that hopes to build an OpenMP version to the Nanvix it is going to result in easy coding for the operating system. In this work, the version of OpenMP uses Nanvix’s compilator to translate the compilation directives, and it assembles a library to the running routines. It was tested in an emulator of the RISC-V architecture. Some applications were built in the OpenMP version and their equivalent on the native Nanvix library of parallel programming to validate the library. The results show that, in some cases, OpenMP has more parallel efficiency compared to Nanvix’s native API, but in other cases, it has more performance. The programmability of Nanvix is improved with OpenMP, lowering the development time of parallel applications without a considerable performance loss, and in some cases, it is improving efficiency.

4
  • MÁRCIO LUIZ BEZERRA LOPES JÚNIOR
  • Estratificação do risco de parto prematuro no Brasil por meio de métodos de aprendizagem não supervisionados e dados socioeconômicos

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE DIAS PORTO CHIAVEGATTO FILHO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LEONARDO ALVES DIAS
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • RAQUEL DE MELO BARBOSA
  • Data: 29/04/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • Nascimento prematuro (PTB) é um fenômeno que traz riscos e desafios à sobrevivência de um recém-nascido. Apesar de muitos avanços na pesquisa, nem todas as causas do PTB estão bem definidas. Atualmente, entende-se que risco de PTB é multifatorial e que pode, também, estar associado a fatores socioeconômicos. Objetivando analisar essa possível relação, este trabalho busca estratificar o risco de PTB no Brasil utilizando-se apenas de dados socioeconômicos, extraindo e analisando clusters que apresentarem divergência relevante de PTB, todos os quais serão descobertos por processos de clusterização automáticos usando uma série de métodos de aprendizagem de máquina não-supervisionada. Através do uso de bancos de dados públicos disponibilizados pelo Governo Federal do Brasil, um novo banco de dados foi gerado com dados socioeconômicos a nível municipal e uma taxa de ocorrência de PTB. Esse banco de dados foi processado utilizando dois métodos de clusterização distintos, ambos construídos através da união de métodos de aprendizagem não-supervisionada, tais como $k$-médias, análise de componentes principais (PCA), clusterização espacial baseada em densidade de aplicações com ruído (DBSCAN), mapas auto-organizáveis (SOM) e clusterização hierárquica. Os clusters com alto PTB foram formados majoritariamente por municípios com baixos níveis educacionais, com pior qualidade de serviços públicos -- como saneamento básico e coleta de lixo -- e com populações mais brancas. A distribuição dos clusters também foi observada, com clusters com alto PTB concentrados nas regiões Norte e Nordeste. Os resultados indicam, uma influência positiva da qualidade de vida e da oferta de serviços públicos na redução do risco de PTB.


  • Mostrar Abstract
  • Preterm birth (PTB) is a phenomenon that brings risks and challenges for the survival of the newborn child. Despite many advances in research, not all the causes of PTB are yet clear. It is currently understood that PTB risk is multi-factorial and may also be associated with socioeconomic factors. In order to analyse this possible relationship, this work seeks to stratify PTB risk in Brazil using only socioeconomic data, extracting and analysing those clusters that present relevant PTB divergence, all of which will be found by automatic clustering processes using a series of unsupervised machine learning methods. Through the use of datasets made publicly available by the Federal Government of Brazil, a new dataset was generated with municipality-level socioeconomic data and a PTB occurrence rate. This dataset was processed using two separate clustering methods, both built by assembling unsupervised learning techniques, such as $k$-means, principal component analysis (PCA), density-based spatial clustering of applications with noise (DBSCAN), self-organising maps (SOM) and hierarchical clustering. The methods discovered clusters of municipalities with both high levels and low levels of PTB occurrence. The clusters with high PTB were comprised mostly of municipalities with lower levels of education, worse quality of public services -- such as basic sanitation and garbage collection -- and a less white population. The regional distribution of the clusters was also observed, with clusters of high PTB located mostly in the North and Northeast regions of Brazil. The results indicate a positive influence of the quality of life and the offer of public services on the reduction of PTB risk.

5
  • PAULO RANNIER COSTA DA SILVA
  • Medição da Taxa de Consumo de Oxigênio usando o Modulador Sigma Delta no Domínio Biológico em Sistemas de Lodo Ativado

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO WALLACE ANTUNES SOARES
  • BRUNO AUGUSTO FERREIRA VITORINO
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 03/05/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • O sistema de lodo ativado é um método de tratamento de águas residuais doméstico e industrial capaz de remover compostos poluentes, por meio do metabolismo das bactérias aeróbicas. A Taxa de Consumo de Oxigênio (TCO) é um parâmetro importante na avaliação e monitoramento do sistema de lodo ativado, uma vez que a TCO permite avaliar a biodegradação da matéria orgânica poluente. Neste trabalho, propomos um método para medir a TCO baseada na arquitetura do modulador sigma delta de primeira ordem no domínio biológico. Nesse método, as funções operacionais do modulador sigma delta serão desempenhadas por processos biológicos e por circuitos eletrônicos. O método proposto possui algumas vantagens sobre os métodos existentes de medição da TCO. Quando comparado ao método clássico, melhora a resposta dinâmica, diminui e fixa o tempo de
    amostragem; quando comparado ao método PWM, introduz os benefícios de modelagem de ruído e sobreamostragem. O desempenho do modelo proposto é demonstrado através de simulações.


  • Mostrar Abstract
  • The activated sludge system is a wastewater treatment method, capable of removing water pollutants using aerobic bacteria metabolism. The oxygen uptake rate (OUR) is an important parameter to the evaluation and monitoring of the activated sludge system, since it allows evaluating the biodegradation of polluting organic matter. In this work,
    we propose a method to measure OUR based on the architecture of the first order sigma delta modulator in the biological domain. In this method, the operational functions of the sigma delta modulator will be performed by biological processes and electronic circuits. The proposed method has some advantages over existing OUR measurement methods. When compared to the classical method, it improves the dynamic response, decreases and
    fixes the sampling time; when compared to the PWM method, it introduces the benefits of noise modeling and oversampling. The performance of the proposed model is demonstrated through simulations.

6
  • ARTHUR DA COSTA FERNANDES
  • Estudos em Tempo Real da Técnica de Chaveamentos Corretivos

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARRHENIUS VINICIUS DA COSTA OLIVEIRA
  • AYLANNA RAQUEL DA COSTA OLIVEIRA
  • EDNARDO PEREIRA DA ROCHA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 26/07/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Com o crescimento de tecnologias para automatização de sistemas elétricos é importante criar formas de manter o fornecimento de energia elétrica mesmo em situações anormais, com resoluções rápidas e de baixo custo, utilizando a restrição de carga apenas como último recurso. A técnica de Chaveamentos Corretivos é uma ferramenta capaz de realizar o controle de fluxo de potência de redes malhadas através da mudança da topologia da rede. A principal vantagem dessa metodologia de controle é que ela não envolve custos adicionais, haja vista que sua implementação depende de manobras de elementos já presentes na rede. Em trabalhos anteriores, diversas técnicas e metodologias foram desenvolvidas para diminuir o tempo computacional necessário para a implementação da técnica, vislumbrando sua aplicação na operação de sistemas em tempo real. O presente trabalho objetiva a elaboração de um programa computacional capaz de identificar sobrecargas em ramos do sistema e reconfigurar a rede em tempo real através da técnica de Chaveamentos Corretivos. As simulações de redes elétricas em tempo real serão realizadas através de um RTS (Real Time Simulator). O programa computacional com as técnicas e metodologias utilizadas para escolha da variante de chaveamento será desenvolvido no software Scilab, que realiza a troca de informações com a simulação em tempo real no RTS. Para que a técnica pudesse ter um bom desempenho nas simulações, também são utilizadas técnicas de linearização para reduzir o tempo computacional. Por fim, apresentam-se análises dos resultados obtidos com a simulação da técnica de chaveamentos corretivos em tempo real.


  • Mostrar Abstract
  • With the growth of technologies for the automation of electrical systems, it is important to create ways to maintain the supply of electrical energy even in abnormal situations, with fast and low-cost resolutions, keeping load restriction as a last resort. The Corrective Switching technique is a tool capable of controlling the power flow of meshed networks by changing the network topology. The main advantage of this control methodology is that it does not involve additional costs, since its implementation depends on maneuvers by elements already present in the network. In previous works, several techniques and methodologies were developed to reduce the computational time needed to implement the technique, envisioning its application in the operation of systems in real-time. The present work aims to develop a computer program capable of identifying overloads in branches of the system and reconfiguring the network in real-time through the Corrective Switching technique. The simulations of electrical networks in real-time will be carried out through RTS. The computer program with the techniques and methodologies used to choose the switching variant will be developed using Scilab software, which will exchange information with the simulation in real-time in RTS. To improve the performance of the technique in the simulations, linearization techniques were also used to gain computational time. Finally, analysis of the results obtained from simulating the corrective switching technique in real time is presented.

7
  • EMANOEL LUCAS RODRIGUES COSTA
  • Mapas Auto-Organizáveis Aplicados à Análise de Poluentes Atmosféricos

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • ÉDLER LINS DE ALBUQUERQUE
  • Data: 27/07/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • A poluição atmosférica é um problema que está cada vez mais presente em nossa sociedade devido ao crescente desenvolvimento dos países. No estudo de poluentes atmosféricos, métodos de estatística multivariada são comumente utilizados, porém a aprendizagem de máquina tem se mostrado uma ótima alternativa, dispondo de técnicas capazes de lidar com problemas de grande complexidade, como é o caso da poluição do ar. Neste trabalho, a técnica de aprendizagem de máquina, Mapas Auto-Organizáveis (SOM), foi utilizada para exploração e análise de dados de poluentes atmosféricos e parâmetros metereológicos de uma rede de monitoramento da qualidade do ar, com estações localizadas na cidade de Salvador - Bahia. O SOM oferece diversos recursos capazes de tornar o estudo de dados mais abragente, os quais foram utilizados tanto para o desenvolvimento de uma análise individual quanto conjunta sobre as estações, que poderam também ser comparados brevemente com uma análise de componentes principais. A partir da visualização dos planos de componentes, padrões entre as variáveis de qualidade do ar poderam ser identificados, assim como a observação das correlações apresentadas, as quais foram mais especificamente descritas por uma análise hierárquica de similaridade, permitindo levantar premissas sobre a sua influência, formações e possíveis fontes de emissão, com uma melhor descrição dos resultados. Além disso, com base na disposição dos neurônios no mapa, um estudo no que se refere a agrupamentos dos dados pôde ser efetuado, possibilitando um balanço sobre as amostras e formação de lusters, caracterizando dessa forma informações ligadas às concentrações de poluentes, com suas especificidades e como elas podem estar relacionadas a cada estação de monitoramento de acordo com a divisão e disposição dos neurônios.


  • Mostrar Abstract
  • Air pollution is a problem that is increasingly present in our society due to the growing development of countries. In the study of air pollutants, multivariate statistical methods are commonly used, however, machine learning has proved to be a great alternative, presenting techniques capable of dealing with highly complex problems, such as air pollution. In this work, the machine learning technique, Self-Organizing Maps (SOM), was used to explore and analyze data on atmospheric pollutants and meteorological parameters from an air quality monitoring network, with stations located in the city of Salvador - Bahia. SOM offers several resources capable of making the study of data more comprehensive, which were used for the development of an individual and mutual analysis on the stations, being also briefly compared with a principal component analysis. From the visualization of the component planes, patterns between the air quality variables could be identified, as well as the observation of the present correlations, which were more specifically described by a hierarchical analysis of similarity, allowing to raise assumptions about their influence, formations and possible sources of emission, with a better description of the results. In addition, based on the arrangement of the neurons on the map, a study regarding data clusters could be carried out, enabling a balance on the samples and formation of clusters, characterizing in this way information related to the concentrations of pollutants, with their specificities and how they can be related to each monitoring station according to the division and arrangement of neurons.

8
  • LUISA CHRISTINA DE SOUZA
  • Nova proposta de representação de genoma viral aplicada na classificação do SARS-CoV-2 com aprendizagem profunda

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • LEONARDO ALVES DIAS
  • Data: 19/08/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Em dezembro de 2019, o primeiro caso de COVID-19 foi descrito em Wuhan, na China, e em abril de 2021, já haviam 136 milhões de casos confirmados. Devido a rápida propagação do vírus, esforços vêm sendo
    realizados pela comunidade científica para o desenvolvimento de técnicas de classificação viral do SARS-CoV-2. Neste trabalho, foi desenvolvido, utilizando um conjunto de técnicas de Processamento de Sinais Genômicos, uma nova proposta de representação dos dados genéticos de amostras de seis vírus da família Coronaviridae, a qual pertence o vírus SARS-CoV-2. Em seguida, o mapeamento realizado foi empregado a uma arquitetura de aprendizagem profunda para a classificação das amostras virais, obtendo acurácia de 94% e 91% para os tamanhos 64 e 128 da redimensão das sequências, respectivamente, além de obter 100% de sensibilidade para os vetores com tamanho 64. Por fim, dada a taxa de mutação de vírus de RNA, novas variantes surgiram e com elas a possibilidade de aumento de casos. Foi então realizado, utilizando a técnica desenvolvida, uma análise da evolução de quatro variantes de preocupação em três procedimentos de classificação viral, os resultados obtidos auxiliam na compreensão das relações filogenéticas entre as variantes.


  • Mostrar Abstract
  • In December of 2019, the first case of COVID-19 was found in Wuhan, China, and in April of 2021, there were already 136 million confirmed cases. Due to the virus fast propagation, the scientific community has been making efforts to develop viral classifications techniques for the SARS-CoV-2. In this work, was developed, using a set of techniques from Genomic Signal Processing, a new proposal of genomic data representation of six viruses from the Coronaviridae family, which the SARS-CoV-2 belongs to. Then, the accomplished mapping was applied in a deep learning architecture for the samples' viral classification, obtaining accuracy of 94% e 91% for the sequences resized for the sizes of 64 and 128, respectively, also obtaining sensibility of 100% for the vectors with size 64. Lastly, given the mutation rate of the RNA virus, new variants emerged, and with them the possibility of an increase in cases. It was then, using the developed technique, carried out an analysis of the evolution of four variants of concern in three viral classification procedures, the results obtained aided comprehending the phylogenetic relationships between the variants.

9
  • KAROLAYNE SANTOS DE AZEVEDO
  • Aprendizagem Profunda Aplicada à Classificação e Avaliação do Comportamento do SARS-CoV-2

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • SERGIO NATAN SILVA
  • Data: 19/08/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • O novo Beta Coronavírus, oficialmente nomeado como SARS-CoV-2 (Síndrome Respiratória Aguda Grave Coronavírus - 2 - SARS-CoV-2) é o vírus causador da doença COVID-19. Pertencente à família de vírus Coronaviridae, o SARS-CoV-2, é um vírus envelopado de RNA e fita simples de sentido positivo que contém quase 30.000 pares de base base-pair - bp). Vírus de RNA  tendem a sofrer mais modificações do que os vírus de DNA. Assim, quando um vírus está circulando amplamente numa população e ocasionando muitas infecções,  a probabilidade de seu genoma sofrer modificações aumenta, podendo afetar negativamente algumas de suas propriedades,  tornando-se mais transmissíveis  e/ou ainda mais letais. Dentro desse contexto, este trabalho propõe uma ferramenta, baseada em aprendizado de máquina, na qual faz uso de uma rede neural convolucional (CNN) profunda de uma dimensão (1D), destinada à classificação e comparação de genomas virais do novo SARS-CoV-2. Como entrada, foram utilizadas amostras genômicas completas de DNAc (DNA complementar), cujo tamanho varia entre 26342 e 31029 pares de base (base-pair - bp) de comprimento. Ao contrário da maioria das abordagens apresentadas na literatura, os resultados obtidos por esta ferramenta envolvendo a classificação do vírus, da mesma família, revelam valores altos para as métricas de desempenho mostrando-se mais confiáveis se comparados com os trabalhos discutidos no estado da arte. O modelo proposto, também foi utilizado para verificar possíveis alterações nas sequências genômicas das principais variantes de preocupação (alpha, beta, gamma), ao longo de um período de tempo, por meio de seus valores de acurácia, obtidos por meio da classificação entre as variantes. Para este experimento, foram utilizadas amostras genômicas do GISAID  (Global Initiative on Sharing All Influenza Data - GISAID) que hospeda, também, dados epidemiológicos e clínicos referentes a todas as variantes relacionadas ao SARS-CoV-2. Os resultados obtidos neste experimento, indicam que o modelo pode ser utilizado, não somente para a classificação do vírus da família Coronaviridae, como também para prever o  comportamento das variantes do SARS-CoV-2  ao longo do tempo.



  • Mostrar Abstract
  • The new Beta Coronavirus, officially named SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus - 2 - SARS-CoV-2) is the virus causing COVID-19 disease. A member of the Coronaviridae family of viruses, SARS-CoV-2 is a positive-sense, single-stranded RNA enveloped virus that contains nearly 30,000 base-pair pairs - bp).RNA viruses tend to undergo more modifications than DNA viruses. Thus, when a virus is circulating widely in a population and causing many infections, the probability of its genome undergoing modifications increases, which may negatively affect some of its properties, becoming more transmissible and/or even more lethal. Within this context, this work proposes a tool, based on machine learning, which makes use of a deep one-dimensional (1D) convolutional neural network (CNN), intended for the classification and comparison of viral genomes of the new SARS-CoV - 2. As input, complete genomic cDNA samples (complementary DNA) were used, whose size varies between 26342 and 31029 base pairs (base-pair - bp) in length. Contrary to most approaches presented in the literature, the results obtained by this tool involving the classification of viruses, from the same family, reveal high values for the performance metrics, proving to be more reliable when compared to the works discussed in the state of the art. The proposed model was also used to verify possible changes in the genomic sequences of the main concern variants (alpha, beta, gamma), over a period of time, through their accuracy values, obtained through the classification between the variants.For this experiment, genomic samples from GISAID (Global Initiative on Sharing All Influenza Data - GISAID) were used, which also hosts epidemiological and clinical data referring to all variants related to SARS-CoV-2. The results obtained in this experiment indicate that the model can be used not only for classifying the virus of the Coronaviridae family, but also for predicting the behavior of SARS-CoV-2 variants over time.

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  • ARTHUR ANDRADE BEZERRA
  • Dispositivos internos para coleta automática de dados de material particulado no ar na prevenção de COVID-19 e outras endemias de síndrome respiratória aguda grave

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDOUGLAS GONÇALVES DA SILVA JÚNIOR
  • DAVI HENRIQUE DOS SANTOS
  • JULIO CESAR PAULINO DE MELO
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 26/08/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho propõe o desenvolvimento, calibração e validação de um dispositivo capaz de capturar ativamente dados relacionados à aferição de qualidade do ar para uma futura prevenção e comparação com índices de dados pandêmicos/endêmicos por localização utilizando sensores PM2.5, temperatura e umidade, juntamente com um microcontrolador capaz de enviar todas as informações necessárias para um banco de dados. Por ser um projeto que necessita de grande escala para que seja possível capturar índices de qualidade do ar na maior quantidade de pontos possível visando obter dados com uma granularidade muito alta, o desenvolvimento está sendo pensado sempre visualizando o custo-benefício dos componentes utilizados para que seja possível replicar, e também o desenvolvimento faz parte de um projeto maior, que deverá disponibilizar à comunidade uma plataforma completa, capaz de fornecer dados de qualidade do ar em tempo real.


  • Mostrar Abstract
  • Este trabalho ou projeto de detecção de qualidade relevante, detectou e detectou ativamente um dispositivo de previsão de previsão e comparação com índices de dados de medição de previsão/final de qualidade com um microcontrole capaz de enviar como informações apresentadas para um banco de todos os dados. Por ser um projeto que necessita de grande escala para que seja possível capturar índices de qualidade do maior número de pontos possível para obter dados com uma granularidade muito alta, o desenvolvimento está sendo pensado semper visualizando o custo-benefício dos componentes para que replicar, e também o desenvolvimento faz parte de um projeto maior possível, que deve ser disponibilizado à comunidade uma plataforma completa, capaz de fornecer dados de qualidade do ar em tempo real.

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  • FÁBIO HENRIQUE DE CARVALHO FERRAZ
  • Um Método de Sintonia de Controladores PID Multivariáveis Baseado em Otimização para Sistemas Lineares Sob Restrições

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • TIAGO ALVES DE ALMEIDA
  • Data: 07/10/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • Neste trabalho é proposto um método de sintonia de controladores PID, baseado em otimização, para sistemas lineares multivariáveis de tempo discreto sujeitos a restrições nas variáveis de saída e saturação dos atuadores. A partir de uma modelagem politópica da saturação, são apresentadas condições para que um poliedro contido no conjunto de restrições seja positivamente invariante em relação a um sistema em malha fechada com um controlador PID multivariável. Tais condições são usadas na formulação de um problema de otimização não-linear, cuja solução fornece os parâmetros dos controladores que satisfazem as restrições, garante estabilidade local e otimiza o desempenho do sistema em malha fechada. São analisados tanto um controlador centralizado quanto um descentralizado. A eficiência do método proposto é avaliada a partir de resultados de simulação numérica.


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  • In this work we propose a methodbased on optimization for tuning PID controllers, for linear Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) discrete-time systems subject to constraints on the output variables and saturation of the actuators. From a polytopic modeling of saturation, conditions are presented for a polyhedron contained in the set of constraints to be positively invariant with respect to a closed-loop system with a MIMO PID controller. Such conditions are used in the formulation of a nonlinear optimization problem, whose solution provides the controller parameters that satisfy the constraints, guarantee local stability and optimize the performance of the closed loop system. Both a centralized and a decentralized controller are analyzed. The efficiency of the proposed method is evaluated from numerical simulation results.

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  • ALAN RODRIGUES DE SOUSA
  • Contribuições na Estratégia de Controle por Modos Deslizantes Aplicados a Conversores Formadores de Rede.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE CUNHA OLIVEIRA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 09/11/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • Os sistemas de geração distribuída, que utilizam fontes renováveis de energia, estão cada vez
    mais presentes devido à necessidade de suprir a demanda de energia e as restrições
    ambientais. Geralmente, tais sistemas de geração são conectados à rede elétrica por meio de
    conversores de potência e, a sua integração à, pode produzir instabilidade no sistema elétrico.
    Com o avanço da eletrônica de potência e a vasta gama de aplicações que envolvem os
    conversores monofásicos de tensão, é possível, com a estratégia de controle adequada,
    contornar os problemas de instabilidade e, também, oferecer melhorias na qualidade da
    energia. Para isso, diversas técnicas de controle têm sido estudadas com esse intuito, no
    entanto, as técnicas clássicas falham por não possuir robustez a incertezas paramétricas e são
    dependentes do modelo do sistema. Assim, o controle por modos deslizantes tem ganhado
    espaço no controle de conversores por se tratar de uma técnica robusta a incertezas
    paramétricas e ser independente do modelo do sistema, mas a presença de ondulações na
    variável controlada em regime permanente é sua principal desvantagem. Esta dissertação
    apresenta uma estratégia de controle por modos deslizantes aplicada à conversores
    monofásicos formadores de rede. A estratégia proposta emprega ferramentas analíticas de
    sistemas lineares para determinar a localização adequada dos polos em malha fechada quando
    restritos a superfície e deslizamento. Além disso, é utilizando uma estrutura simplificada para
    o controle interno de corrente. Resultados de simulação obtidos de um VSI monofásico
    conectado à rede operando em diferentes condições operacionais demonstram a eficácia da
    solução proposta.


  • Mostrar Abstract
  • Distributed generation systems, which use renewable energy sources, are increasingly present
    due to the need to meet energy demand and environmental restrictions. Generally, such
    generation systems are connected to the electrical grid by means of power converters and,
    their integration into it, can produce instability in the electrical system. With the advancement
    in power electronics and the wide range of applications involving single-phase voltage
    converters, it is possible, with the appropriate control strategy, to dodge instability problems
    and also to offer improvements in power quality. For this, several control techniques have
    been studied for this purpose, however, the classical techniques fail for not having robustness
    to parametric uncertainties and are dependent on the system model. Thus, the control by
    sliding modes has gained space in the control of converters because it is a robust technique to
    parametric uncertainties and is independent of the system model, but the presence of
    chattering in the controlled variable in steady state is its main disadvantage. This master
    thesis presents a sliding mode control strategy applied to single-phase grid-forming converters.
    The proposed strategy employs linear systems analytical tools to determine the of closed-loop
    poles' suitable location when constrained to the splip surface. Furthermore, it is using a
    simplified structure for the internal current control. Simulation results obtained from a single-
    phase VSI connected to the grid operating under different operational conditions demonstrate
    the effectiveness of the proposed solution.

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  • AMANDA KARINE MIRANDA DE OLIVEIRA
  •  

    CARACTERIZAÇÃO DA ATENUAÇÃO DE SINAIS DE RÁDIO FREQUÊNCIA POR BLOCOS CERAMICOS E DE GESSO EMPREGADOS EM ALVENARIA

  • Orientador : VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ERICA NATASCHE DE MEDEIROS GURGEL PINTO
  • FRED SIZENANDO ROSSITER PINHEIRO
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 27/12/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • Nos últimos anos, o desenvolvimento tecnológico e os avanços nos estudos de sistemas de comunicação baseados em rádio-frequência (RF) têm fomentado diversas pesquisas, com destaque para a propagação de sinais de RF no ambiente indoor. No entanto, ainda há um espaço não preenchido no que diz respeito à pesquisa sobre a influência de materiais da construção civil no desempenho de propagação desses sinais de rádio. Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento dos sinais de RF ao alcançarem obstáculos de elementos construtivos baseados em blocos cerâmicos e de gesso, e determinar experimentalmente a atenuação provocada por esses materiais, que são usualmente empregados no cenário da construção civil. Um setup de medição é proposto neste trabalho e amostras desses materiais foram submetidas aos sinais de RF na faixa de frequência entre 700 MHz a 2500 MHz. Foram analisadas 03 amostras de cada tipo de material e os resultados medidos para a atenuação dos sinais foram estatisticamente tratados e comparados. Os resultados indicam que a atenuação do sinal de RF depende do tipo de material empregado e de sua composição, sendo, portanto, necessário desenvolver estudos na tentativa de propor novos materiais que atendam aos requisitos de resistência demandados pela construção civil e minimize as perdas de propagação desses sinais no ambiente indoor



  • Mostrar Abstract
  • In recent years, technological development and advances in the studies of communication systems based on radio-frequency (RF) have fostered several researches, with emphasis on the propagation of RF signals in the indoor environment. However, there is still an unfilled space with regard to research on the influence of construction materials on the propagation performance of these radio signals. This work aims to study the behavior of RF signals when reaching obstacles of building elements based on ceramic blocks, gypsum blocks and concrete blocks, and to experimentally determine the attenuation caused by these materials, which are currently most used in the construction civil. A measurement setup is proposed in this work and samples of these materials were subjected to RF signals in the frequency range between 700 MHz to 2500 MHz.They were analyzed in 03 samples of each type of material and the measured results for the attenuation of the signals were statistically treated and compared. The results indicate that the attenuation of the RF signal depends on the type of material used and its composition, therefore, it is necessary to develop studies in an attempt to propose new materials that meet the strength requirements demanded by civil construction and minimize the propagation losses of these signs in the indoor environment.

Teses
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  • BRUNO SÁTIRO DA SILVA
  • Método do Circuito Equivalente Aplicado em Geometrias Anelares para Projetos de Superfícies Seletivas em Frequência Complementares

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MAURICIO WEBER BENJÓ DA SILVA
  • Data: 16/02/2022

  • Mostrar Resumo
  • O controle seletivo em frequência do fluxo de ondas eletromagnéticas torna as superfícies seletivas em frequência (FSS) um contínuo objeto de estudo por cientistas da área de eletromagnetismo aplicado. Com diversas possibilidades de uso em variados contextos da engenharia, as FSS podem ser utilizadas desde como uma ferramenta na melhoria da eficiência de antenas, passando por blindagem eletromagnética seletiva de ambientes, e até na detecção de falhas em estruturas de concreto, como pilares de pontes, além de muitas outras aplicações. Uma classe em específico das FSS são as superfícies complementares seletivas em frequência (CFSS, Complementary Frequency Selective Surface) que possuem características em conjunto muito interessantes como: alta estabilidade angular, possibilidade de múltiplas bandas de transmissão e/ou reflexão e a aplicação da técnica de miniaturização no projeto das mesmas. A análise e o projeto desse tipo estrutura são comumente realizados por meio de softwares comerciais que implementam os chamados métodos de onda completa (FWM, Full wave method) que, apesar de apresentarem respostas confiáveis e precisas, demandam um alto esforço computacional, impactando em um maior tempo para a obtenção dos resultados, além de exigirem licença para uso. O modelo do circuito equivalente (ECM, Equivalent circuit model) traz equações aproximadas que, por meio do cálculo de impedâncias relacionadas à geometria da célula unitária, modelam o comportamento de uma FSS no domínio da frequência de forma mais rápida devido à simplicidade das fórmulas que podem ser implementadas em softwares livres em diversas linguagens de programação, exibindo respostas com uma boa concordância quando comparado aos métodos de onda completa. Este trabalho tem como objetivo a otimização do ECM quando aplicado a superfícies seletivas em frequência complementares formadas por anéis, unindo as interessantes características tanto da estrutura cascateada quanto da geometria. O estudo se desenvolve paralelamente com técnicas vindas da teoria de linhas de transmissão e de algoritmos genéticos para maior eficácia do método.


  • Mostrar Abstract
  • The benefits of frequency-selective control of electromagnetic wave flow make frequency selective surface (FSS) a continuous subject of study in applied electromagnetism areas. With a wide range of applications in various engineering fields, FSS can be used, for example, as an antenna efficiency improvement tool, used for selective electromagnetic shielding, and even for fault detection in concrete structures such as bridge pillars. One particular class of FSS is the Complementary Frequency Selective Surface (CFSS) which has very interesting features together such as high angular stability, multiple transmission and/or reflection bands, and unit cell miniaturization. The analysis and design of this type of structure are commonly performed using commercial software that implements the so-called full-wave methods (FWM) which, despite having reliable responses, requires a license to use and demands high computational effort, impacting a longer time to obtain results. The Equivalent Circuit Model (ECM) provides approximate equations that, by calculating impedances related to unit cell geometry, model the behavior of frequency-selective surfaces in the frequency domain faster due to simplified formulas, which can be implemented in free software in many different programming languages, showing good agreement when compared to full-wave methods. This research aims to optimize the ECM when applied to complementary frequency selective surfaces formed by rings, uniting the interesting characteristics of both the cascade structure and the geometry. The study is paralleled with output techniques from transmission line theory and genetic algorithms for greater effectiveness of the method.

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  • ELIZABETH VIVIANA CABRERA AVILA
  • Otimização por Janela Deslizante para Fusão de Odometria Visual Estéreo

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • JOAO MORENO VILAS BOAS DE SOUZA SILVA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 18/02/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • A estimativa precisa de movimento é uma tarefa essencial realizada na navegação de agentes móveis autônomos (aéreos ou terrestres) e na navegação de robôs. Nesta tese, propomos reduzir o erro da odometria visual estéreo ao usar poses de 6 graus de liberdade por meio de uma abordagem de fusão de odometria visual baseada na otimização por grafos usando informações redundantes capturadas do ambiente. Nossa abordagem usa dois conjuntos de imagens estéreo conseguidas a partir de um conjunto de dados público capturado com uma plataforma móvel montada no topo de um robô Pioneer 3AT para calcular a odometria estéreo independente empregando o algoritmo LIBVISO e, posteriormente, fundindo-os. Nossos resultados são comparados com dois modelos de SLAM muito conhecidos, o ORB-SLAM2 e o UCOSLAM, tendo como entrada para o algoritmo o par de odometria estéreo. O erro de pose relativo, das poses fundidas, diminui em até 94 \% em relação ao erro da odometria estéreo e em até 91 \% em comparação com os resultados do UCOSLAM. Nossas implementações são de código aberto e usam bibliotecas públicas.


  • Mostrar Abstract
  • Accurate motion estimation is an essential task accomplished in autonomous mobile agents' navigation (aerial or ground) and in robots navigation. In this thesis, we propose to reduce the error of stereo visual odometry when using 6 degrees of freedom poses through a graph optimization-based visual odometry fusion approach using the redundancy of captured information from the environment. Our approach uses two stereo images sets of a public dataset captured with a moving platform mounted on the top of a robot Pioneer 3AT to compute independent stereo odometry employing the LIBVISO algorithm and later fuse them. Our results are compared against two recognized SLAM frameworks ORB-SLAM2 and UCOSLAM and with the stereo odometry algorithm input. The relative pose error of the fused poses decreases by up to 94\% in relation to the error of stereo odometry and by up to 91\% compared with the results of UCOSLAM. Our implementations are open source and use public libraries.

3
  • ROSANA CIBELY BATISTA REGO
  • Controle inteligente baseado em estabilidade de Lyapunov

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADEMAR GONÇALVES DA COSTA JÚNIOR
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MARCUS VINICUS SILVÉRIO COSTA
  • TAKASHI YONEYAMA
  • Data: 23/02/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • A realização de controle de sistemas dinâmicos não lineares desempenha um papel crucial, pois na prática, a maioria dos sistemas físicos são não lineares. No entanto, realizar o controle de sistemas não lineares não é uma tarefa simples, embora muitos métodos tenham sido desenvolvidos. Existem ainda alguns problemas a serem resolvidos como o controle dos movimentos e equilíbrio em robôs humanoides e as imprecisões de modelagem de um veículo subaquático autônomo, que possui um ângulo de inclinação pequeno. Para realizar o projeto de controle e estabilidade de um sistema não linear, geralmente, uma função de Lyapunov é usada. O procedimento para obter uma função de Lyapunov não é uma tarefa simples. Existem métodos numéricos na literatura que lidam com o problema de obter as funções de Lyapunov para vários tipos de sistemas. Uma fer- ramenta útil para aproximar ou gerar funções é uma rede neural artificial. Neste contexto, neste trabalho é explorada a capacidade de uma rede neural em aproximar funções de Lya- punov para sistemas não lineares. Além disso, é proposto a utilização de uma rede neural profunda para calcular uma função de Lyapunov de controle sem qualquer aproximação linear para sistemas não lineares. Ademais, neste trabalho é desenvolvido um controle baseado em aprendizagem, em que a estabilidade do ponto de equilíbrio e uma estimativa de sua região de atração contida no conjunto de estados são obtidas. Simulações de ex- emplos numéricos e experimentos com o pendulo invertido e rotacional são realizados e comparações com métodos convencionais são apresentadas.


  • Mostrar Abstract
  • Nonlinear dynamical systems play a crucial role in control systems because, in prac- tice, most of the plants are nonlinear. However, achieving control for nonlinear systems is not simple though many methods have been developed. There are still some problems to be solved, as robust control balance in humanoid robots and the modeling inaccuracies of the autonomous underwater vehicle, which has a small-pitch-angle. Usually, a Lyapunov function is used to perform a control and stability analysis of a nonlinear system. The procedure for obtaining a Lyapunov function is not a simple task. There have been many efforts and numerical methods in the literature on how to estimate Lyapunov functions for several kinds of systems. An artificial neural network is a useful tool for generat- ing functions. Motivated by this, we investigated the capability of a neural network to compute Lyapunov functions and provide a deep neural network to compute a control Lyapunov function without any linear approximation for nonlinear systems. Moreover, we examined the equilibrium point stability and obtained an estimation of its region of attraction contained in the set. Numerical examples and experimental simulations using some nonlinear systems, such as the inverted pendulum and the rotary inverted pendulum, are performed and compared with some conventional control techniques.

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  • MARIA IZABEL DA SILVA GUERRA
  • Estudo de Controladores Inteligentes para Rastreio do Ponto de Máxima Potência de um Sistema Fotovoltaico

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • MARCELO ROBERTO BASTOS GUERRA VALE
  • Data: 07/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • Os sistemas fotovoltaicos (FV) têm apresentado um crescimento na matriz elétrica mundial. Contudo, a natureza não linear dos arranjos FV e sua forte dependência das condições ambientais são fatores que diminuem o fornecimento da máxima potência que eles são capazes de oferecer e, consequentemente, reduz seu desempenho e atratividade comercial. Para minimizar esses problemas, técnicas de Rastreamento do ponto de máxima potência (MPPT) têm sido estudadas ao longo dos anos. Dentre as diversas técnicas de controle que podem ser utilizadas para rastreio do ponto e máxima potência, àquelas que utilizam algoritmos inteligentes para controle do chaveamento dos conversores CC-CC têm mostrado um alto potencial de uso. Assim sendo, o presente trabalho se propõe a desenvolver técnicas de MPPT baseadas nos algoritmos inteligentes Rede neural artificial (RNA), fuzzy e Sistema de inferência neuro-fuzzy adaptativo (ANFIS), para serem aplicados à sistemas FV que tem o buck-boost como conversor CC-CC. Três propostas de arquiteturas foram desenvolvidas para cada algoritmos. Elas foram comparadas entre si e com o algoritmo clássico Perturba e Observa (P&O). As propostas diferenciam-se pelas variáveis de entrada utilizadas, a saber: irradiância e temperatura do ambiente, para a Proposta 1, com variáveis de entrada puramente ambiental; irradiância e potência de saída instantânea do arranjo FV, para a Proposta 2, com variáveis de entrada que misturou parâmetros ambiental e elétrico; e potência de saída instantânea e do instante anterior do arranjo FV, para a Proposta 3, que teve variáveis de entrada com parâmetros puramente elétrico. Para auxiliar no estudo do desempenho dos algoritmos inteligentes, dois cenários de sistemas FV, compostos por arranjo FV, conversor buck-boost, MPPT e carga, foram modelados, o Cenário 1 e o Cenário 2. Os cenários se diferenciaram pela potência total do sistema. Ao término das análises, percebeu-se que os algoritmos inteligentes tiveram uma alta velocidade de rastreamento e foram mais estáveis que os algoritmos P&O. Os sistemas FV controlados pelos algoritmos inteligentes da Proposta 1 apresentaram a maior eficiência em atingir o ponto de máxima potência, sendo os algoritmos ANFIS e RNA os maiores destaques. Na geração de energia, a RNA conseguiu recuperar até 12,05% da energia perdida ao utilizar o P&O. No estudo da Proposta 2, os sistemas FV também tiveram bom desempenho, mas inferior aos algoritmos da Proposta 1. A maior energia gerada também foi alcançada pelo RNA. Ele gerou 12,01% a mais de energia que o P&O. Na Proposta 3, os algoritmos inteligentes tiveram sua eficiência comprometida devido à sobreposição de alguns valores do banco de dados. De todo modo, sob Condição randômica, os algoritmos inteligentes ainda mostraram ser superior ao P&O no rastreamento do ponto de máxima potência, recuperando 8,27% da energia gerada. Assim sendo, os algoritmos inteligentes, em especial a RNA e o ANFIS, mostraram a relevância do seu uso em aplicações fotovoltaicas, sobretudo em regiões com variações randômicas das condições do ambiente. Ademais, os algoritmos inteligentes propostos são mais atrativos à medida que a potência do sistema FV a ser utilizado é elevada.


  • Mostrar Abstract
  • Photovoltaic (PV) systems have shown growth in the world's electrical matrix. However, the non-linear nature of PV array and their strong dependence on ambient conditions decrease the maximum power they can produce and, consequently, reduce their performance and commercial attractiveness. Maximum Power Point Tracking (MPPT) techniques have been studied over the years to minimize these problems. Among the various control techniques used for spot tracking and maximum power, those that use intelligent algorithms to control the switching of DC-DC converters have shown a high potential for use. Therefore, the present work proposes to develop MPPT techniques based on Artificial Neural Network (ANN), fuzzy and Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) intelligent algorithms, to be applied to PV systems that have the buck-boost as a CC-CC converter. Three proposed architectures were developed for each algorithm. They were compared with each other and with the classic Perturb and Observe (P&O) algorithm. The proposals are distinguished by the input variables used, namely: irradiance and ambient temperature, for Proposal 1, with purely environmental parameters as input variables; irradiance and instantaneous output power of the PV array, for Proposal 2, with input variables that mixed environmental and electrical parameters; and instantaneous and previous instantaneous output power of the PV array, for Proposal 3, with purely electrical parameters as input variables. To assist in the study of the performance of the intelligent algorithms, two scenarios of PV systems, composed of PV array, buck-boost converter, MPPT and load, were modeled, identified Scenario 1 and Scenario 2. The scenarios were differentiated by the total power of the system. At the end of the analyses, it was noticed that the intelligent algorithms had a high tracking speed and were more stable than the P&O algorithms. The PV systems controlled by the intelligent algorithms of Proposal 1 showed the highest efficiency in reaching the maximum power point. The ANFIS and ANN algorithms were more prominent. In power generation, ANN recovered up to 12.05% of the energy lost when using P&O. In the Proposal 2 study, the PV systems also performed well, but lower than the Proposal 1 algorithms. The highest power generated was also achieved by the ANN. It generated 12.01% more power than the P&O. In Proposal 3, the intelligent algorithms had their efficiency compromised because the overlapping of some database values. Anyway, under Random condition, the intelligent algorithms still proved to be superior to P&O in tracking the maximum power point, recovering 8.27% of the generated power. Therefore, intelligent algorithms, especially ANN and ANFIS, have shown the relevance of their use in photovoltaic applications, especially in regions with random environmental conditions. Furthermore, the proposed intelligent algorithms are more attractive as the power of the PV system to be used is high.

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  • VICTOR RAMON FRANÇA BEZERRA DE SOUZA
  • Contribuição ao Melhoramento da Operação durante Afundamentos de Tensão de Geradores de Indução Duplamente Alimentados Baseados em Conversores Modulares Multinível

  • Orientador : LUCIANO SALES BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KLEBER CARNEIRO DE OLIVEIRA
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • FRANCISCO KLEBER DE ARAÚJO LIMA
  • LUCIANO SALES BARROS
  • Data: 02/05/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Os avanços na eletrônica de potência deram suporte a grande penetração dos sistemas de conversão de energia eólica (WECS) no sistema elétrico de potência. Nesse sentido, o sistema baseado no Gerador de Indução Duplamente Alimentado (DFIG) possui uma parcela significativa da tecnologia utilizada para geração de energia elétrica nos parques eólicos instalados, nessa configuração o estator é diretamente conectado à rede elétrica e o rotor é interfaceado por meio de dois conversores de potência back-to-back, que possuem papel crucial no controle da máquina por meio de tensões aplicadas ao terminais do rotor de forma a garantir que as tensões e correntes do estator possuam a mesma frequência da rede elétrica, além disso controlam as potências ativa e reativa e estão diretamente relacionados aos níveis de distorção harmônica, stress térmico e mecânico no WECS. Atualmente, diversas topologias de conversores de potência vem sendo empregadas de forma a melhorar o desempenho e aumentar a capacidade de potência processada dos WECS para suportar a demanda da rede, nesse sentido, as topologias de conversores multiníveis destacam-se e podem ser apropriadamente utilizadas para atender esses requisitos. Por outro lado, uma das principais características do WECS baseado em DFIG é a sua alta sensibilidade à distúrbios elétricos, especialmente a afundamentos de tensão, devido ao fato da conexão direta do estator à rede elétrica, essa característica evidencia um desafio fundamental que é prover suportabilidade a faltas e especificamente afundamentos de tensão ao DFIG. Considerando a relevância desse problema, esta tese apresenta uma proposta direcionada ao melhoramento da suportabilidade do DFIG a um afundamento de tensão na rede por meio de uma recente topologia de conversor multinível, o Conversor Modular Multinível (MMC). A proposta baseia-se no aproveitamento das características específicas do MMC por meio da presença das impedâncias internas, de forma a prover o amortecimento significativo das componentes transitórias das correntes de falta do rotor e do estator do DFIG durante um afundamento de tensão na rede elétrica, contribuindo efetivamente para a permanência da conexão do DFIG, mantendo a controlabilidade e evitando o acionamento da proteção, sem a necessidade de modificações estruturais ou malhas de controle adicionais. Além disso, a estrutura proposta empregando o MMC contribui diretamente para a melhoria do desempenho do sistema por meio da redução da taxa de distorção harmônica e oscilação de torque eletromagnético, reduzindo o aquecimento e as perdas internas nos enrolamentos do DFIG e aumentando a vida útil da caixa de engrenagens, além de conferir maior robustez, eficiência e confiabilidade ao conjunto de conversores back-to-back. Resultados obtidos por meio de simulação indicam a capacidade efetiva do MMC de amortecimento das correntes do DFIG e o aumento da suportabilidade durante uma falta na rede elétrica.


  • Mostrar Abstract
  • The advancements in power electronics have supported the widespread penetration of wind energy conversion systems (WECS) in electric grids. In this sense, the system based on the Double Fed Induction Generator (DFIG) has a large share of installed wind farms power generation technology, in this configuration the stator is directly connected to the grid and the rotor is interfaced by means of two back-to-back power converters, which have a crucial functionality in the machine control by means of voltages applied to the rotor terminals in order to ensure that the stator voltages and currents have the same frequency as the electrical grid, besides controlling the active and reactive power and are directly related to the harmonic distortion, thermal and mechanical stress levels in the WECS. Currently, several power converters topologies have been employed in order to improve the performance and increase the WECS processed power capability to support the network demand, in this sense, the multi-level converter topologies stand out and can be appropriately used to fulfill these requirements. On the other hand, one of the main features of the DFIG-based WECS is its high sensitivity to electrical disturbances, especially voltage sags, since the stator is directly connected to the grid, this feature highlights a fundamental challenge which is to provide fault support and in particular voltage sags to DFIG. Considering the relevance of this problem, this thesis presents a proposal focused on the improvement of DFIG supportability to a voltage sag in the grid by means of a recent multilevel converter topology, the Modular Multilevel Converter (MMC). The proposal is based on the use of the specific characteristics of the MMC through the presence of internal impedances, in order to provide significant damping of the DFIG transient components of the rotor and stator fault currents during a voltage sag in the grid, effectively contributing to maintaining the DFIG connection, while keeping the controllability and avoiding the protection activation, without the need of structural modifications or additional control loops. Moreover, the proposed structure using the MMC directly contributes to the improvement of the system performance by reducing the harmonic distortion rate and electromagnetic torque oscillation, reducing the heating and internal losses in DFIG windings and increasing the useful life of the gearbox, in addition to providing greater robustness, efficiency and reliability to the set of back-to-back power converters. Results obtained by means of simulations indicate the MMC effective damping capability of DFIG currents and the increase in supportability during a grid fault.

6
  • WERBET LUIZ ALMEIDA DA SILVA
  • Aplicação da Técnica ADRC no Controle de Posição Radial de um Motor de Indução Sem Mancais com Bobinado Dividido

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • JOSE ANDRES SANTISTEBAN LARREA
  • Data: 19/05/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho tem como objetivo realizar o controle da posição radial do rotor de uma máquina trifásica de indução sem mancal, com bobinado dividido e estrutura de acionamento otimizada, através da técnica ADRC (Active Disturbance Rejection Control). A fim de diminuir o número de eventos de manutenção e outros problemas como ruído e vibrações, diversas pesquisas vêm sendo realizadas para o desenvolver e otimizar as estruturas de máquinas com suspensão magnética. Esse tipo especial de máquina elétrica tem sua operação fortemente dependente da aplicação de sistemas de controle em malha fechada. Por ser um sistema multivariável, não-linear, variante no tempo e com variáveis acopladas, demanda estratégias mais avançadas de controle para uma operação eficiente e com bom desempenho dinâmico. A técnica ADRC tem se mostrado eficiente em sistemas com essas características. O controlador ADRC considera o distúrbio total (composto por pelas dinâmicas não modeladas, não-linearidades, incertezas e variações de carga) como um novo estado do sistema, a ser estimado em tempo real através de um observador de estado estendido. Deste modo, esses distúrbios podem ser compensados em tempo real, eliminando erros de regime e com boa resposta a distúrbios de formal geral. Por ser uma técnica ainda em desenvolvimento, a sua aplicação vem sendo avaliada em sistemas de diferentes naturezas. Este trabalho mostrou que é possível controlar a posição radial de um motor de indução com bobinado dividido e estimar os distúrbios envolvidos no processo utilizando a técnica ADRC.  


  • Mostrar Abstract
  • This work aims to realize the rotor radial position control of a three-phase bearingless induction machine, with split-winding and optimized drive structure, using the Active Disturbance Rejection Control (ADRC) technique.  The development of vector control techniques, along with microcontrollers and power electronics components have increased the use of induction motors and turned it the most used machine topology in the world nowadays. Researches point that mechanical bearings are main cause of faults in electrical machines. Aiming to reduce maintenance, noise and vibration, many researches have been realized to develop and optimize bearingless machines structures. This special kind of machine has an operation strongly dependent on closed-loop control systems. As a system with multi-variable, non-linear, time varying and with coupled variables, it demands advanced control strategies to an efficient operation with a good dynamic performance. The ADRC controller considers the total disturbance (composed by non-modeled dynamics, non-linearity, uncertainty and changes in load) as a new system state, to be estimated in real-time throughout an extended state observer. On this way, these disturbances can be compensated in real-time, eliminating regime errors and with a suitable response to general disturbances. This technique will be applied as a position controller and the results will be compared with previous works for system operation with and without load applied to the machine shaft.

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  • MARIANNE BATISTA DINIZ DA SILVA
  • Uma metodologia orientada a fluxo de dados para modelagem do comportamento de motoristas

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MAX MAURO DIAS SANTOS
  • EDUARDO ALMEIDA SOARES
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 26/05/2022

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  • A Internet das Coisas (IoT, do inglêsInternet of Things) é uma rede crescente de objetos — sensores, dispositivos, sistemas, entre outros — que capturam, transferem dados e se comunicam entre si, por meio de protocolos de comunicação. Além disso, tais objetos possuem capacidade de produzir sequências potencialmente ilimitadas de dados, denominadas de fluxo de dados. Neste sentido, percebe-se que a IoT está criando novas oportunidades para diversos setores, como pode ser visto de uma maneira não convencional no setor automobilístico. Sabe-se que como consequência do avanço das arquiteturas, os veículos vêm se tornando cada vez mais equipados com diversos sensores e poder computacional. E, a partir de interfaces disponíveis, torna-se possível capturar e extrair, de forma automatizada, informações por meio de sensores e protocolos de comunicação presentes nos veículos e habilitando um cenário conhecido por Internet dos Veículos Inteligentes (IoIV, do inglêsInternet of Intelligent Vehicles). Um dos benefícios da IoIV é a criação de aplicações de diagnóstico, como a caracterização do comportamento de motoristas. Este tipo de diagnóstico é um requisito essencial, visto que o modo de dirigir pode impactar em diferentes contextos, a exemplo da segurança no trânsito, consumo de combustível, emissões, manutenção, entre outros.Ademais, soluções em geral disponíveis na literatura para a análise do comportamento de motoristas se concentram em modelos supervisionados de aprendizagemoffline, alimentados com todo o conjunto de dados para seu treinamento e teste. Por outro lado, tais soluções não tratam os fluxos de dados adequados para a aprendizagemonline, isto é, sem conhecimento dos dados subsequentes. Em face dessa realidade, o objetivo deste trabalho é identificar padrões sobre o comportamento de motoristas, a partir de uma metodologia orientada a fluxos de dados e algoritmos não-supervisionadoonline. A metodologia é adaptável e flexível, e considera a relação histórico-temporal entre as amostras, se adaptando de forma autônoma e evolutiva, sem a necessidade de uma fase supervisionada de treinamento. A fim de validar a metodologia proposta, realizou-se um estudo de caso em cenário real com condições diversas, na qual permitiu identificar operações de conduções presentes no dia-a-dia. Os resultados indicaram a factibilidade da proposta no que tange a identificação de detecção de eventos e indicadores do comportamento de motorista. Logo, a metodologia pode contribuir para diversas aplicações, como a indústria 4.0 — manutenções personalizadas, detecção de falhas — cidades inteligentes e mobilidade urbana — melhoria de pavimentações, aumento do número de redutores de velocidades e faixa de pedestres, diminuir a velocidade máxima de vias, entre outros.


  • Mostrar Abstract
  • The Internet of Things (IoT) is a growing network of objects — sensors, devices, systems, and more — that capture, transfer data, and communicate with each other through communication protocols. In addition, such objects have the ability to produce potentially unlimited sequences of data, called data streams. In this sense, it is clear that the IoT is creating new opportunities for various sectors, as can be seen in an unconventional way in the automotive sector. It is known that as a consequence of the advancement of architecture, vehicles are becoming increasingly equipped with various sensors and computational power. And, from available interfaces, it becomes possible to capture and extract, in an automated way, information through sensors and communication protocols present in vehicles and enabling a scenario known as the Internet of Intelligent Vehicles (IoIV). One of the benefits of IoIV is the creation of diagnostic applications, such as characterizing the behavior of drivers. This type of diagnosis is an essential requirement since the way you drive can impact different contexts, such as traffic safety, fuel consumption, emissions, and maintenance, among others. Furthermore, solutions generally available in the literature for analyzing drivers’ behavior focus on supervised offline learning models, fed with the entire dataset for training and testing. On the other hand, such solutions do not handle data streams suitable for online learning, that is, without knowledge of subsequent data. In face of this reality, the objective of this work is to identify patterns in the behavior of drivers, from a methodology oriented to data streams and unsupervised online algorithms. The methodology is adaptable and flexible, and considers the historical-temporal relationship between the samples, adapting in an autonomous and evolutionary way, without the need for a supervised training phase. In order to validate the proposed methodology, a case study was carried out in a real scenario with different conditions, which allowed the identification of daily driving operations. The results indicated the feasibility of the proposal regarding the identification of event detection and indicators of driver behavior. Therefore, the methodology can contribute to several applications, such as industry 4.0 — customized maintenance, fault detection — smart cities and urban mobility — improvement of pavements, increase in the number of speed reducers and crosswalks, decrease
    in the maximum speed of roads, among others.

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  • MANOEL DO BONFIM LINS DE AQUINO
  • Correntropia Circular: Definição, Propriedades e Aplicações

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • JOILSON BATISTA DE ALMEIDA REGO
  • JOÃO PAULO FERREIRA GUIMARÃES
  • Data: 30/06/2022

  • Mostrar Resumo
  • A estatística circular tem sido aplicada a várias áreas do conhecimento nas quais os dados de entrada são de natureza circular. As medições com ruído ainda são um problema em aplicações com dados circulares e, assim como para dados não circulares, a estatís- tica de segunda ordem têm algumas limitações para lidar com ruídos não gaussianos. Recentemente, uma função de similaridade chamada correntropia tem sido empregada com sucesso em aplicações envolvendo ruído impulsivo por ser capaz de extrair mais in- formações do que métodos que empregam estatística de segunda ordem. No entanto, a correntropia ainda não foi estudada na perspectiva de dados circulares. Nesta tese é de- finida uma nova medida estatística chamada correntropia circular (CC). Ela usa a função de densidade de von Mises para redefinir a correntropia neste domínio. Em particular, é comprovado analiticamente que a CC contém informações referentes aos momentos de segunda ondem e superiores, sendo uma generalização da medida de correlação circu- lar. As suas propriedades são estudadas bem como o seu desempenho enquanto função de custo no Critério de Máxima Correntropia Circular (Maximum Circular Correntropy Criterion – MCCC). O desempenho desta nova medida de similaridade é avaliado como uma função de custo em problemas de regressão não linear e predição de séries temporais, onde os sinais são contaminados com ruído impulsivo aditivo. As simulações demonstram que a CC é mais robusto do que estatísticas circulares de segunda ordem em ambientes de ruído impulsivo.


  • Mostrar Abstract
  • Circular statistics has been applied to several areas of knowledge in which the input data is circular. Noisy measurements are still a problem in circular data applications and, like non-circular data, second-order statistics have some limitations to deal with non- Gaussian noise. Recently, a similarity function called correntropy has been successfully employed in applications involving impulsive noise for being capable of extracting more information than second-order methods. However, correntropy has not been studied from the perspective of circular data so far. This thesis defines a novel statistical measure called circular correntropy (CC). It uses the von Mises density function in order to redefine correntropy in this domain. In particular, it is proved analytically that the CC contains information regarding second-order and higher-order moments, being a generalization of the circular correlation measure. Its properties are studied as well as a new recursive solution for the Maximum Circular Correntropy Criterion (MCCC). The performance of this new similarity measure is evaluated as a cost function in nonlinear regression and time series prediction problems, where signals are contaminated with additive impulsive noise. Simulations demonstrate that CC is more robust than second-order circular statistics in impulsive noise environments.

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  • MARCELLA ANDRADE DA ROCHA
  • Mineração de Texto Aplicada a Análises de Intervenções de Políticas Públicas de Saúde: o caso da Epidemia de Sífilis no Brasil



  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • CIPRIANO MAIA DE VASCONCELOS
  • DANIELE MONTENEGRO DA SILVA BARROS
  • MARQUIONY MARQUES DOS SANTOS
  • ANGELICA ESPINOSA BARBOSA MIRANDA
  • THAISA GOIS FARIAS DE MOURA SANTOS LIMA
  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • Data: 15/07/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • A sífilis é uma doença infectocontagiosa crônica que continua como um sério problema de saúde pública em grande parte do mundo. No Brasil, foi criado no ano de 2018 o projeto de resposta rápida à sífilis, Sífilis Não. Esse projeto possui diversas estratégias para o combate à sífilis, entre elas, a criação de um grupo de pesquisadores de campo que atuaram nos municípios prioritários e produziram milhares de relatos de textos e adicionaram-os na plataforma. O objetivo do trabalho é utilizar as produções textuais da plataforma dos pesquisadores de campo do projeto Sífilis Não, LUES, para mineração de textos com objetivo de compreender o impacto da Sífilis no território. Os textos serão analisados utilizando alguns algoritmos de Mineração de dados. Além disso, utilizar-se-á as respostas de questionários do projeto Sífilis Não! com a finalidade de encontrar relações entre as produções realizadas e os questionários na contribuição da redução da sífilis. São testadas associações dos dados extraídos dos questionários e relatórios com indicadores de sífilis e seu impacto da epidemia no território. Com isso é possível compreender os processos mais efetivos para redução da sífilis nos territórios a partir da estratégia de apoio e da plataforma LUES. 



  • Mostrar Abstract
  • Syphilis is a chronic infectious disease that remains a serious public health problem in much of the world. In Brazil, the rapid response to syphilis project, No Syphilis!, was created in 2018. This project has several strategies to combat syphilis, including the creation of a group of field researchers who worked in priority municipalities and produced thousands of text reports and added them to the platform. The objective of the work is to use the textual productions of the platform of field researchers of the No Syphilis project, LUES, for Text Mining to understand the impact of syphilis in the territory. The texts will be analyzed using some Data Mining (DM) algorithms. In addition, the answers from questionnaires from the "No Syphilis!" project will be used. with the purpose of finding relationships between the productions carried out and the questionnaires in the contribution of the reduction of syphilis. Associations of the data extracted from the questionnaires and reports with indicators of syphilis and its impact of the epidemic in the territory are tested. With this, it is possible to understand the most effective processes for reducing syphilis in the territories from the support strategy and the LUES platform.


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  • JOSÉ JAIME GUIMARÃES PEIXOTO NETO
  • Superfícies Seletivas em Frequência do tipo Absorve/Transmite Banda Larga

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • MAURICIO WEBER BENJÓ DA SILVA
  • Data: 20/07/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • As Superfícies Seletivas em Frequências (Frequency Selective Surface - FSS) estão cada vez mais sendo utilizadas em sistemas de telecomunicações devido às inúmeras vantagens apresentadas por esse tipo de estrutura, dentre elas se destacam o baixo custo, facilidade de fabricação e baixo perfil. Assim como as superfícies seletivas em frequência, os absorvedores de ondas eletromagnéticas também vêm sendo muito utilizados, principalmente, com o objetivo de solucionar o problema dos múltiplos percursos. Absorvedores são estruturas que têm como objetivo absorver ondas eletromagnéticas em uma determinada faixa de frequência, enquanto que permitem a passagem dessas ondas fora dela. Assim, nesse trabalho se propõe a investigação da utilização de FSS, para o projeto de absorvedores multicamada, para se obter absorção em banda larga. O estudo consiste na aplicação de FSS do tipo resistiva combinadas com FSS do tipo condutora, que utilizam espiras quadradas como geometria da célula unitária, para projetar uma estrutura do tipo absorve/transmite com resposta em frequência do tipo banda larga. A estrutura proposta deverá operar na faixa de frequências entre 2 GHz e 6 GHz. Uma análise paramétrica extensa foi efetuada para se otimizar a resposta desejada. Ao final dessa análise, duas FSS resistivas e duas condutoras foram projetadas e cascateadas, para se obter a largura de banda desejada. As análises mostraram que o absorvedor de banda larga possui independência de polarização e estabilidade angular. Os resultados obtidos mostram que o absorvedor apresenta estabilidade angular até 30◦. Além disso, resultados experimentais mostram que a estrutura proposta pode absorver sinais em uma faixa de frequências de 2,4 a 6,13 GHz. A absorção acima de 80% ocorre em toda a faixa de frequência proposta. A estrutura pode absorver sinais para toda a banda ISM (2,4 – 2,4835 GHz), 5G a 3,5 GHz e UNII (5 – 6 GHz), sem bloquear as demais frequências, evitando múltiplos percursos nas proximidades onde o absorvedor está instalado.


  • Mostrar Abstract
  • Frequency Selective Surfaces (FSS) are increasingly being used in telecommunications systems due to the numerous advantages presented by this type of structure, among them the low cost, ease of fabrication and low profile. As well as frequency selective surfaces, electromagnetic wave absorbers have also been widely used, mainly with the objective of solving the problem of multiple paths. Absorbers are structures that aim to absorb electromagnetic waves in a certain frequency range, while allowing the passage of these waves outside it. Thus, this work proposes to investigate the use of FSS, for the design of multilayer absorbers, to obtain broadband absorption. The study consists of the application of resistive-type FSS combined with conductive-type FSS, which use square turns as unit cell geometry, to design an absorb/transmit structure with broadband-type frequency response. The proposed structure should operate in the frequency range between 2 GHz and 6 GHz. An extensive parametric analysis was performed to optimize the desired response. At the end of this analysis, two resistive and two conductive FSS were designed and cascaded to obtain the desired bandwidth. The analyzes showed that the broadband absorber has polarization independence and angular stability. The results obtained show that the absorber presents angular stability up to 30◦. Furthermore, experimental results show that the proposed structure can absorb signals in a frequency range from 2.4 to 6.13 GHz. Absorption above 80% occurs over the entire proposed frequency range. The structure can absorb signals for the entire ISM band (2.4 – 2.4835 GHz), 5G at 3.5 GHz and UNII (5 – 6 GHz), without blocking the other frequencies, avoiding multiple paths in the vicinity where the absorber it's installed.

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  • VICTOR CARVALHO GALVÃO DE FREITAS
  • Predição de velocidade de um pipeline inspection gauge (PIG) baseada no diferencial de pressão e aceleração com redes neurais artificiais

     

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • GUSTAVO FERNANDES DE LIMA
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • Data: 28/07/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Na indústria de óleo e gás, um dispositivo conhecido como Pipeline Inspection Gauge (PIG) percorre oleodutos e gasodutos realizando diversas operações de manutenção. A eficiência dessas operações pode ser aumentada com o emprego de um sistema de controle de velocidade em malha fechada. Para obter a velocidade, costuma-se recorrer ao uso de odômetros. Embora tal método seja relativamente simples, ele pode ocasionar determinados problemas de medição decorrentes do escorregamento entre a roda do odômetro e o duto. Visando contribuir para a solução desses problemas, o objetivo deste trabalho é desenvolver um soft sensor (sensor virtual) para medir a velocidade de PIGs a partir da diferença de pressão a qual o dispositivo é submetido no duto. Um soft sensor é constituído basicamente de dois elementos: um modelo matemático do sistema e os sensores que medem as variáveis físicas requeridas pelo modelo. Para a obtenção do modelo, pretende-se utilizar redes neurais artificiais. Esse modelo será embarcado em um Raspberry Pi a ser instalado no PIG, que será responsável também por obter os dados dos sensores. O duto de testes de PIGs do Laboratório de Avaliação e Medição em Petróleo (LAMP/UFRN) será utilizado para avaliar os resultados. Espera-se que o sistema proposto seja capaz de complementar o uso dos odômetros, aumentando assim a confiabilidade da medição de velocidade. 


  • Mostrar Abstract
  • In the oil and gas industry, a device known as the Pipeline Inspection Gauge (PIG) runs through oil and gas pipelines performing various maintenance operations. The efficiency of these operations can be increased by employing a closed loop speed control system. To get the speed, it is usually resorted to the use of odometers. Although such a method is relatively simple, it can cause certain measurement problems resulting from slippage between the odometer wheel and the duct. In order to contribute to the solution of these problems, the objective of this work is to develop a soft sensor (virtual sensor) to measure the velocity of PIGs from the pressure difference to which the device is submitted in the duct. A soft sensor is basically made up of two elements: a mathematical model of the system and sensors that measure the physical variables required by the model. To obtain the model, it is intended to use artificial neural networks. This model will be shipped in a Raspberry Pi to be installed in the PIG, which will also be responsible for obtaining the sensor data. The SIP testing pipeline from the Petroleum Assessment and Measurement Laboratory (LAMP / UFRN) will be used to evaluate the results. The proposed system is expected to be able to complement the use of odometers, thereby increasing the reliability of speed measurement.

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  • JUAN RAFAEL FILGUEIRA GUERRA
  • Monitoramento da Umidade Relativa em Blocos de Concreto Usando Sensor com Superfície Seletiva em Frequência

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • FRED SIZENANDO ROSSITER PINHEIRO
  • GUTEMBERGUE SOARES DA SILVA
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • Data: 28/07/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • Devido ao desenvolvimento da construção civil, há uma maior necessidade de que haja métodos para indicar falhas e danos de diversas naturezas que possam comprometer as funcionalidades das edificações. Dentro desse aspecto, o conceito de monitoramento da saúde estrutural (Structural Health Monitoring - SHM) é utilizado para definir o uso de tecnologias com o fim de estabelecer avaliações que possibilitam o diagnóstico das condições de uma estrutura.  Existem tecnologias disponíveis para tal finalidade, tais como sensores ópticos, resistivos e baseados em ondas mecânicas, porém, apresentam dificuldades quanto a complexidade e custo.  Dessa forma, este trabalho tem como objetivo principal, apresentar um estudo preliminar do uso de superfícies seletivas em frequência (Frequency Selective Surface - FSS) no desenvolvimento de um sistema de sensor de umidade relativa baseado no coeficiente de transmissão, aplicado a estruturas de concreto. Possibilitando assim uma medição no espaço livre (não invasiva) e com menor complexidade do que os métodos atuais. Para isso, se faz necessário o entendimento do comportamento da permissividade elétrica do meio e da relação entre essa e a frequência de ressonância da FSS. Portanto, foram analisadas as permissividades elétricas de diversos materiais utilizados na construção civil. Em seguida foram projetadas duas FSS distintas e medidas as suas respostas em frequência para diversos níveis de umidade relativa de blocos de concreto de uso comercial. Os resultados apresentam boa conformidade com o comportamento discutido na literatura quanto ao deslocamento da frequência central, sendo verificado que é possível determinar uma correlação direta entre a variação da frequência e o nível de umidade relativa para o objeto de estudo escolhido.



  • Mostrar Abstract
  • Due to the development of civil construction, there is a greater need for methods to indicate failures and damages of various kinds that may compromise the functionality of buildings. Within this aspect, the concept of Structural Health Monitoring (SHM) is used to define the use of technologies in order to establish assessments that enable the diagnosis of the conditions of a structure. There are technologies available for this purpose, such as optical, resistive and mechanical wave based sensors, however, they present difficulties regarding complexity and cost. Thus, the main objective of this work is to present a preliminary study of the use of Frequency Selective Surface (FSS) in the development of a transmission coefficient - based relative humidity sensor system, applied to concrete structures. Thus enabling a measurement in free space (noninvasive) and with less complexity than current methods. For this, it is necessary to understand the behavior of the electrical permittivity of the medium and the relationship between this and the resonant frequency of the FSS. Therefore, the electrical allowances of various materials used in civil construction were analyzed. Next, two distinct FSSs were designed and their frequency responses measured for various relative humidity levels of commercial concrete blocks. The results are in good agreement with the behavior discussed in the literature regarding central frequency displacement, and it is verified that it is possible to determine a direct correlation between the frequency variation and the relative humidity level for the chosen study object.

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  • ALYSSON NASCIMENTO DE LUCENA
  • Micro-Brosh: Micro-veículo Aéreo Autônomo com Baixo Risco de Operação

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDOUGLAS GONÇALVES DA SILVA JÚNIOR
  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • PAULO FERNANDO FERREIRA ROSA
  • RAIMUNDO CARLOS SILVERIO FREIRE JUNIOR
  • Data: 04/08/2022
    Ata de defesa assinada:

  • Mostrar Resumo
  • O risco envolvendo o uso de Veículos Aéreos não Tripulados (UAV) tem crescido diretamente com a sua popularização. É uma preocupação mundial das agências reguladoras diminuir esses riscos. No Brasil a Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) dispensa a maioria das exigências para UAVs com até 0,250 Kg. Nesta perspectiva, o presente estudo tem como objetivo propor o projeto e desenvolvimento de um micro UAV modelo asa voadora com capacidade de pilotagem remota ou autônoma de baixo risco de colisão às pessoas e instalações (Micro-Brosh). Com uma envergadura máxima de 0,30 m e peso final de 0,160 Kg, o UAV Micro-Brosh tem como principal característica a operação fácil e segura, podendo ser lançado manualmente e com a realização do pouso em capo gramado, sem causar danos à aeronave. Introduzimos o projeto arquitetônico proposto, com análises aerodinâmica e de desempenho, demonstrando parâmetros como sustentação, empuxo, arrasto, velocidade de estol e tempo de voo. Em nossos testes, o protótipo demonstrou ser superior a quase todos os outros UAV da literatura estudados, menos um que possui características de tamanho e tempo de voo similars, porém com peso e tamanho maiores que o Micro-Brosh. Ao todo, foram construídos e analisados mais detalhadamente 6 protótipos, resultando no modelo final que foi validado através de testes de voo e testes de bancada. Além das vantagens de segurança, outro aspecto importante é que os custos associados com a construção e manutenção do Micro-Brosh fica abaixo de \$500, um valor considerando baixo em relação aos UAVs tradicionais pesquisados.


  • Mostrar Abstract
  • The risk involving the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) has grown directly with its popularization. It is a global concern of regulatory agencies to reduce these risks. In Brazil the National Civil Aviation Agency (ANAC) waives most requirements for UAVs up to 0.250 kg. In this perspective, the present study aims to propose the design and development of a micro UAV flying wing model with remote or autonomous piloting capability with low risk of collision with people and facilities (Micro-Brosh). With a maximum wingspan of 0.30 m and a final weight of 0.160 Kg, the Micro-Brosh UAV's main feature is its easy and safe operation, being able to be launched manually and with the realization of landing on grass cover, without causing damage to the aircraft. We introduce the proposed architectural design, with aerodynamic and performance analyses, demonstrating parameters such as lift, thrust, drag, stall speed, and flight time. In our tests, the prototype proved to be superior to almost all other UAVs in the literature studied, except for one that has similar size and flight time characteristics, but with greater weight and size than the Micro-Brosh. In all, 6 prototypes were built and analyzed in more detail, resulting in the final model that was validated through flight tests and bench tests. In addition to the safety advantages, another important aspect is that the costs associated with the construction and maintenance of the Micro-Brosh is below US$ 500, a value considered low in relation to the traditional UAVs surveyed.

     

    O risco envolvendo o uso de Veículos Aéreos não Tripulados (UAV) tem crescido diretamente com a sua popularização. É uma preocupação mundial das agências reguladoras diminuir esses riscos. No Brasil a Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) dispensa a maioria das exigências para UAVs com até 0,250 Kg. Nesta perspectiva, o presente estudo tem como objetivo propor o projeto e desenvolvimento de um micro UAV modelo asa voadora com capacidade de pilotagem remota ou autônoma de baixo risco de colisão às pessoas e instalações (Micro-Brosh). Com uma envergadura máxima de 0,30 m e peso final de 0,160 Kg, o UAV Micro-Brosh tem como principal característica a operação fácil e segura, podendo ser lançado manualmente e com a realização do pouso em capo gramado, sem causar danos à aeronave. Introduzimos o projeto arquitetônico proposto, com análises aerodinâmica e de desempenho, demonstrando parâmetros como sustentação, empuxo, arrasto, velocidade de estol e tempo de voo. Em nossos testes, o protótipo demonstrou ser superior a quase todos os outros UAV da literatura estudados, menos um que possui características de tamanho e tempo de voo similars, porém com peso e tamanho maiores que o Micro-Brosh. Ao todo, foram construídos e analisados mais detalhadamente 6 protótipos, resultando no modelo final que foi validado através de testes de voo e testes de bancada. Além das vantagens de segurança, outro aspecto importante é que os custos associados com a construção e manutenção do Micro-Brosh fica abaixo de \$500, um valor considerando baixo em relação aos UAVs tradicionais pesquisados.

     
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  • THALES QUEIROZ FONSECA
  • Estratégia de Impedância Virtual Aplicada ao Controle de Sistemas de Interconexão de Fontes de Energias Renováveis LCL-VSC operando no Modo Tensão.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • ANTONIO MARCUS NOGUEIRA LIMA
  • JOSEP MARIA GUERRERO ZAPATA
  • MAURICIO AREDES
  • Data: 05/08/2022

  • Mostrar Resumo
  • O avanço da eletrônica de potência e das restrições ambientais têm possibilitado a inserção,naformadegeradoresdistribuídos(GD),defontesdeenergiasrenováveisnarede elétrica, sendo as principais as que utilizam a energia solar e eólica como fontes primária de energia. A conexão dessas fontes com a rede elétrica é geralmente feita por conversores VSC (do inglês, Voltage Source Converter) e filtros do tipo LC ou LCL, sendo denominadosdesistemasLC-VSCouLCL-VSC.Taissistemaspossuemumageraçãode energia muito variável, o que pode causar flutuação de tensão e desvio de frequência na rede elétrica. Os sistemas LC-VSC são controlados para operar como uma fonte de tensão controlada conectados à rede elétrica e podem regular a amplitude e a frequência da tensão do ponto de acoplamento comum (PAC). Já os sistemas LCL-VSC operam como uma fonte de corrente controlada conectada à rede elétrica e ainda são os sistemas mais empregados atualmente. Sendo assim, nessa qualificação de doutorado, são propostas estratégias de controle baseadas na técnica de impedância virtual aplicadas em sistemas LCL-VSC para regulação da tensão do PAC. A impedância virtual é utilizada para modificar a impedância equivalente do sistema GD conectado à rede elétrica e regular o fluxo de potência de tais sistemas para garantir a regulação de tensão desejada.


  • Mostrar Abstract
  • The advances in power electronics and environment restrictions have driven the insertion, as distributed generators (DG), of renewable energy based systems on the power grid, the main one being those who use the photovoltaic and wind systems as primary energy sources. The interconnection of these sources with the power grid is generally obtainedbyVSCconvertersandLCorLCLfilters,beingcalledasLC-VSCorLCL-VSC systems. Such systems are highly variable in power generation, which may cause voltage fluctuation and frequency deviation in the electric grid. LC-VSC systems are controlled to operate as a controlled voltage source connected to the grid and they can regulate the amplitude and frequency of the voltage of the point of common coupling (PCC). LCLVSC are controlled to operate as controlled current source connected to the grid and they are still the most common system employed currently. Therefore, in this doctoral qualification, are proposed virtual impedance-based control strategies applied in LCL-VSC systemsforPCCvoltageregulation. Thevirtualimpedanceisusedforshapingtheequivalent DG system impedance connected to the grid and regulate the power flow of these systems for achieving the required PCC voltage regulatio

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  • ANAMARIA SENA MAIA
  • Projeto de absorvedores de microondas do tipo banda dupla usando superfícies seletivas em frequência

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MAURICIO WEBER BENJÓ DA SILVA
  • Data: 08/11/2022

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  • Atualmente os projetos desenvolvidos em sistemas de redes wireless evidenciam também os estudos do confinamento de sinais. Com a necessidade de aumentar a segurança e a restrição de uso dos serviços, no qual, os dados das redes devem se manter apenas no local delimitado de utilização, sem interferências externas. Consequentemente, diversas pesquisas são desenvolvidas utilizando absorvedores de micro-ondas com superfície seletiva em frequência (Frequency selective surfaces – FSS) como forma de permitir a redução das interferências eletromagnéticas (Electromagnetic Interference- EMI) e manter a conformidade dos sistemas. Com características e desempenho distinto dos absorvedores passivos convencionais de Salisbury e Jaumann, que apresentam boa absorção na banda de parada, porém, baixa transmissão nas faixas externas. Os absorvedores com FSS propõem atuar com transparência ás ondas eletromagnéticas do plano incidente na banda passante, enquanto absorvem as ondas nas bandas de frequência desejadas. Diante disso, este trabalho tem como objetivo projetar uma estrutura absorvedora de micro-ondas integrada a superfícies seletivas em frequência com atuação em multibanda. São analisados estudos descritos na literatura para obtenção de tais características de absorção desejadas, posteriormente são projetadas estruturas com variação de seus respectivos parâmetros. Demonstrando domínio na utilização do software comercial empregado nas simulações, e compreensão dos efeitos das variações paramétricas dos dispositivos examinados.


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  • Currently designs developed in wireless network systems are on signal confinement. We observe the need to increase security and restriction of services, in which electromagnetic signals must remain only in a specific room, without external transmittance. Consequently, several researches are studying the use of Frequency Selective Surfaces (FSS) as a way to reduction electromagnetic interference (EMI) and to maintain the systems' compliance. With characteristic and distinct performance of the conventional passive absorbers of Salisbury and Jaumann, that present good absorption in the band of stop, but, low transmission in the external bands. The absorbers with FSS propose to act with transparency to the electromagnetic waves of the incident plane in the passing band, while absorbing the waves in the wanted frequency bands. Therefore, the objective of this work is to design a microwave absorber structure integrated with frequency selective surfaces with multiband performance. Studies described in the literature are analyzed to obtain such desired absorption characteristics, later structures are projected with variation of their respective parameters. Demonstrating mastery in the use of the commercial software used in the simulations, and understanding the effects of the parametric variations of the devices examined.

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  • VERIVAN SANTOS LIMA
  • Perfis térmicos em poços injetores d’água: redução do erro sistemático na medição de vazão durante o
    regime transitório.


  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • DIEGO ANTONIO DE MOURA FONSECA
  • GUSTAVO FERNANDES DE LIMA
  • WERBET LUIZ ALMEIDA DA SILVA
  • Data: 12/12/2022

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  • AEste trabalho é uma contribuição às técnicas de medição da vazão em poços injetores d’água
    nos campos de produção de petróleo, tendo como foco os primeiros instantes da operação. Foi
    escolhida a técnica desenvolvida por Ramey (RAMEY JR et al., 1962), que, embora seja voltada para o cálculo da temperatura no fluido de injeção, vem sendo adaptada para o cálculo da
    vazão. Nesta técnica, o cálculo se baseia na relação entre o fluxo de calor estabelecido no poço
    e a diferença de temperatura entre o fluido de injeção e a temperatura geotérmica, estabelecida
    naturalmente no reservatório. Devido à complexidade matemática envolvida nos mecanismos
    de transferência de calor e massa, muitas simplificações foram adotadas no desenvolvimento
    da teoria, limitando sua aplicação nos primeiros momentos do ciclo de operação. Nos tempos
    considerados, a negligência da transferência de calor na completação constitui a principal fonte
    de erro sistemático inerente à metodologia de Ramey. Em menor intensidade, mas ainda significativo, a inobservância da variação temporal do fluido de injeção também resulta em um erro
    sistemático que precisa ser endereçado. A redução dos erros sistemáticos listados é o produto
    principal desta tese.



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  • This work is a contribution to flow measurement techniques in water injection wells in oil
    production fields, focusing on the first moments of the operation. The technique developed by
    Ramey (RAMEY JR et al., 1962) was chosen, which, although it is aimed at calculating the
    temperature in the injection fluid, it has been adapted to calculate the flow. In this technique,
    the calculation is based on the relationship between the heat flow established in the well and the
    temperature difference between the injection fluid and the geothermal temperature, naturally
    established in the reservoir. Due to the mathematical complexity involved in the heat and mass
    transfer mechanisms, many simplifications were adopted in the development of the theory, limiting its application in the first moments of the operating cycle. In the considered times, the
    neglect of heat transfer in completion constitutes the main source of systematic error inherent to
    Ramey’s methodology. With lesser intensity, but still significant, the failure to observe the temporal variation of the injection fluid also results in a systematic error that needs to be addressed.
    The reduction of the systematic errors listed is the main product of this thesis.


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  • RUANN VÍCTOR DE ANDRADE LIRA
  • Sensor UHF Elíptico para Detecção de Descargas Parciais

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE JEAN RENE SERRES
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 15/12/2022

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  • Neste trabalho, foram avaliadas e otimizadas geometrias simplificadas para antenas de microfita, para selecionar uma geometria adequada, visando sua aplicação de detecção de descarga parcial (PD), como um sensor UHF. Para melhorar o desempenho da antena proposta, superfícies seletivas de frequência em cascata (FSS), usando espiras quadradas duplas como elemento de célula unitária, foram projetadas e avaliadas. As medições do coeficiente de reflexão da antena sem e com as FSS integradas foram realizadas e comparadas com os resultados simulados. Os resultados mostram que a inserção das FSSs não impactou na largura de banda operacional da antena, que compreende 100% da faixa de frequência característica, da atividade PD (300 – 1500 MHz). A inserção das FSSs resultou em um ganho médio de 4 dBi, referente à antena isolada, aumentando a sensibilidade para detecção de PD, dentro da faixa de frequência proposta. Avaliamos a detecção de PD da estrutura através de medições em três dispositivos, uma barra de um hidrogerador, um tanque de óleo com eletrodos na configuração de ponta-plano e um transformador potencial (PT). O sensor UHF proposto para detecção foi capaz de detectar a atividade de PDs em todos os três cenários com níveis inferiores a 10 mV.


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  • In this work, simplified geometries for microstrip antennas were evaluated and optimized, to select one appropriate geometry, aiming for its application of partial discharge (PD) detection, as a UHF sensor. To improve the performance of the proposed antenna, cascaded frequency selective surfaces (FSS), using double square loops as a unit cell element, were designed and evaluated. Antenna reflection coefficient measurements without and with the integrated FSS were performed and compared with simulated results. The results show that the insertion of the FSSs did not impact the operational bandwidth of the antenna, which comprises 100$\%$ of the characteristic frequency range, of the PD activity (300 – 1500 MHz). The insertion of the FSSs resulted in an average gain of 4 dBi, concerning the isolated antenna, increasing the sensitivity for PD detection, within the proposed frequency range. We evaluated the PD detection of the structure through measurements in three devices, a bar of a hydro generator, an oil tank with electrodes in the flat-tip configuration, and a potential transformer (PT). The proposed UHF sensor for PD detection could detect PD activity in all three scenarios and for levels lower than 10 mV. 

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  • EVANDSON CLAUDE SEABRA DANTAS
  • PIRANÔMETRO DE EQUIVALÊNCIA ELÉTRICA COM COMPENSAÇÃO ANALÓGICA DA TEMPERATURA AMBIENTE

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO WALLACE ANTUNES SOARES
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • FERNANDO RANGEL DE SOUSA
  • RAIMUNDO CARLOS SILVÉRIO FREIRE
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 20/12/2022

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  • Os piranômetros são dispositivos utilizados medir a radiação incidente por unidade de área. Este tipo de dispositivo é encontrado em diversas aplicações na área de energia solar, tratamento UV, pesquisas atmosféricas, etc. Alguns destes dispositivos baseiam-se no princípio da equivalência elétrica, ao qual a potência radiante é equiparada com uma potência elétrica em um balanço termoelétrico. O equilíbrio deste balanço costuma ocorrer pela compensação da potência radiante por uma potência elétrica para manter uma termorresistência em temperatura constante. Esta configuração, todavia, apresentam limitações quando a temperatura ambiente varia, variando parâmetros como a sensibilidade, tensão útil de saída, consumo de potência, dentre outros. Neste trabalho é proposto a substituição da configuração que mantém a temperatura do sensor constante para a configuração de diferença constante de temperatura. A proposta é formulada por meio modificação da arquitetura da ponte de Wheatstone realimentada para que funcione com diferença de temperatura constante. A proposta implementada é, então, validada por meio de simulações computacionais em ambiente SPICE e por meio e experimentos em campo. Neste trabalho foi desenvolvido um protótipo que foi testado em 3 condições climáticas diferentes, sendo estas: céu claro, céu parcialmente nublado e céu nublado. Resultados deste trabalho apontam para uma melhoria na faixa útil de tensão em 5 vezes, redução da influência da variação da temperatura ambiente na tensão de saída, redução no consumo elétrico e aumento na sensibilidade à radiação incidente.


  • Mostrar Abstract
  • Pyranometers are devices used to measure incident radiation per unit area. This type of device is found in many applications in the field of solar energy, UV treatment, atmospheric research, etc. Some of these devices are based on the principle of electrical equivalence, in which radiant power is equated with electrical power in a thermoelectric balance. The balance of this balance usually occurs by compensating the radiant power by an electrical power to maintain a resistance thermometer at constant temperature. This configuration, however, has limitations when the ambient temperature varies, varying parameters such as sensitivity, useful output voltage, power consumption, among others. In this work, it is proposed to replace the configuration that keeps the sensor temperature constant for the configuration of constant temperature difference. The proposal is formulated by modifying the architecture of the feedback Wheatstone bridge so that it works with a constant temperature difference. The implemented
    proposal is then validated through computer simulations in a SPICE environment and through field experiments. In this work, a prototype was developed that was tested in 3 different climatic conditions, namely: clear weather, partially cloudy weather and cloudy wheater. Results of this work point to an improvement in the useful voltage range by 5 times, a reduction in the influence of ambient temperature variation on the output voltage, a reduction in electrical consumption and an increase in the sensitivity to incident radiation.

2021
Dissertações
1
  • MAILSON RIBEIRO SANTOS
  • Uma Metodologia Baseada em Sistemas Evolutivos para Detecção e Identificação deFalhas de Sistemas Dinâmicos

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • CLAUBER GOMES BEZERRA
  • Data: 07/01/2021

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho propõe uma metodologia para detecção e identificação de falhas em sistemas dinâmicos, através de uma abordagem on-line e evolutiva. A proposta é dividida em três estágios, na qual são realizados o pré-processamento e pós-processamento dos dados com o intuito de aumentar a robustez da metodologia na presença de outliers  e ruídos, no pré-processamento é realizada a seleção de características, normalização dos dados, filtragem e adição de regressores, já no pós-processamento é realizada uma filtragem de tempo. No estágio de processamento é aplicada uma abordagem adaptável e não-supervisionado,  por meio do algoritmo Auto-Cloud, que realiza agrupamento e classificação de streams de dados. Para validação desta proposta foram utilizadas diferentes métricas de avaliação, como  Adjusted Rand Index (ARI), homogeneidade, completude, precisão, f1_score, recall, sendo obtidos resultados satisfatórios. Por fim, é apresentada a conclusão deste trabalho, além de propostas para trabalhos futuros.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes a methodology for the detection and identification of failures in dynamic systems, through an online and evolutionary approach. The proposal is divided into three stages, in which data pre-processing and post-processing are carried out to increase the robustness of the methodology in the presence of outliers and noise, in the pre-processing the selection of characteristics, normalization is carried out of data, filtering and adding regressors, in post-processing time filtering is performed. In the processing stage, an adaptive and unsupervised approach is applied, through the Auto-Cloud algorithm, which performs grouping and classification of data streams. To validate this proposal, different evaluation metrics were used, such as Adjusted Rand Index (ARI), homogeneity, completeness, precision, f1_score, recall, and satisfactory results were obtained. Finally, the conclusion of this work is presented, in addition to proposals for future work.

2
  • VINÍCIUS SOUSA DE OLIVEIRA
  • Estudo e aplicação de algoritmos criptográficos para redes de sensores sem fio em um ambiente de rádio definido por software

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • DIEGO ANTONIO DE MOURA FONSECA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RODRIGO SOARES SEMENTE
  • Data: 29/01/2021

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  • Este trabalho apresenta um estudo comparativo de algoritmos criptográficos a serem aplicados em Redes de Sensores sem Fio. Tendo como motivação a escassez de pesquisas com resultados práticos, o principal objetivo desta pesquisa é verificar a viabilidade da inserção de algoritmos estudados em um ambiente real, baseado em um sistema de rádio definido por software. Devido às limitações internas de cada nó, eficiência é um aspecto tão importante quanto a qualidade criptográfica, a fim de garantir um bom desempenho da técnica de segurança. Para isso, serão analisados dados como tempo de execução, espaço ocupado em memória, custo de processamento e consumo de energia. Assim, espera-se aumentar a segurança em Redes de Sensores sem Fio, tendo em vista suas restrições de desempenho, memória e energia.


  • Mostrar Abstract
  • In this work is proposed a comparative study of cryptographic algorithms to be applied in Wireless Sensor Networks. Having as motivation the lack of researches with practical results, the main goal of this work is to verify the viability of the insertion of studied algorithms in a real environment based on a Software-Defined Radio system. Due to the internal limitations of each node, efficiency is an aspect as important as cryptographic quality, in order to ensure a good performance of the security technique. For this, it will be analyzed data such as execution time, memory usage, processing cost and power consumption. Thereby, it is expected to increase the security in Wireless Sensor Networks, having in consideration its performance, memory and energy constraints.

3
  • FELIPE FERNANDES LOPES
  • Implementação totalmente paralela de uma SVM com treinamento baseado em SGD em FPGA

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • ORIVALDO VIEIRA DE SANTANA JUNIOR
  • VICENTE IDALBERTO BECERRA SABLON
  • Data: 29/01/2021

  • Mostrar Resumo
  • Inteligência artificial, aprendizagem de máquina e aprendizagem profunda têm se mostrado técnicas poderosas para resolver problemas em áreas como processamento de linguagem natural, visão computacional e outras. No entanto, seu desempenho computacional e estatístico depende além de outros fatores dos algoritmos usados para o treinamento, da plataforma de computação usada e até mesmo da precisão numérica usada para representar os dados. Um dos principais algoritmos de aprendizagem de máquina é o Support Vector Machine (SVM) sendo mais comumente treinada por meio da otimização sequencial mínima, o que contribui para um baixo desempenho computacional. Como uma alternativa, algoritmos baseados em Stochastic Gradient Descent (SGD) apresentam melhor escalabilidade e podem ser utilizados como boas opções para o treinamento de algoritmos de aprendizado de máquina. Porém, mesmo com o uso de algoritmos baseados no gradiente estocástico, os tempos de treinamento e inferência podem se tornar grandes dependendo da plataforma de computação empregada. Por esse motivo, aceleradores baseados em Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) podem ser utilizados para melhorar o desempenho em termos de velocidade de processamento. Este trabalho propõe uma implementação em FPGA de uma SVM, totalmente paralela com treinamento baseado no SGD. Resultados associados a ocupação em hardware, velocidade de processamento (throughput), e acurácia para o treinamento e inferência em vários formatos de quantização são apresentados.


  • Mostrar Abstract
  • Artificial intelligence, machine learning, and deep learning have proven to be powerful techniques for solving natural language processing problems, computer vision, and others. However, its computational and statistical performance depends on other factors of the algorithms used for training, the computing platform used, and even the numerical precision used to represent the data. One of the main machine learning algorithms is the Support Vector Machine (SVM), most commonly trained through minimal sequential optimization, contributing to low computational performance. As an alternative, algorithms based on Stochastic Gradient Descent (SGD) have better scalability and can be used as good options for training machine learning algorithms. However, even with algorithms based on the stochastic gradient, the training and inference times can become long depending on the computing platform employed. Thus, accelerators based on Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) can be used to improve performance in terms of processing speed. This work proposes a fully parallel FPGA implementation of an SVM with SGD-based training. Results associated with hardware occupation, processing speed (or throughput), and accuracy for training and inference in various quantization formats are presented.

4
  • ANDRESSA STÉFANY SILVA DE OLIVEIRA
  • Macro SOStream: Um algoritmo evolutivo para agrupamento auto-organizado baseado em densidade

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL FURTADO LEITE
  • DANIEL ALOISE
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 19/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • Situações que geram fluxo de dados contínuo, como são os casos de tráfego TCP/IP, e-commerce e monitoramento industrial, podem tornar inviável a utilização de algoritmos que possuem estratégias de aprendizagem de máquina  off-line. Isto se deve à necessidade de armazenamento dos dados em função do crescimento infindável da geração dos dados e às restrições como memória limitada. Para tratar essa classe de problemas, surgiram os algoritmos que possuem a aprendizagem totalmente ou parcialmente on-line. Dentre eles, há os algoritmos evolutivos, os quais têm sido alvo de interesse pelo fato de possuírem a capacidade de se desenvolverem e atualizarem em ambientes desconhecidos, como também a habilidade de detecção de mudanças e desvios dos dados de entrada ao longo do tempo. Diante da vasta gama de possíveis aplicações de algoritmos evolutivos em problemas reais, neste trabalho propomos um novo algoritmo evolutivo denominado de Macro SOStream. Esse algoritmo possui aprendizagem on-line e é baseado em densidade para agrupamento auto-organizável de fluxo de dados. O Macro SOStream tem como origem o algoritmo SOStream, porém aqui foi incorporado o conceito de macroclusters, os quais são formados pelos microclusters. Enquanto que os microclusters possuem formas esféricas, os macroclusters têm formas arbitrárias. Além disso, a performance do Macro SOStream é comparada com o SOStream e o DenStream. Para isso, foi utilizado bases de dados juntamente com a métrica de desempenho de clusterização Adjusted Rand Index (ARI).


  • Mostrar Abstract
  • Situations that generate a continuous data stream, such as TCP / IP traffic, e-commerce, and industrial monitoring, can make the usability of algorithms that have machine learning completely offline unviable. That is due to the need for data storage, the infinite growth of data generation, and limited memory restrictions. With that, the algorithms that have the learning totally or partially on-line appeared. Among them, there are the evolving algorithms, which have been of interest because they can develop and update in unknown environments and detect concepts drift and evolution in the input data over time. Because of these algorithms' broad applicability in real problems, this work proposes a new evolving algorithm named Macro SOStream. This algorithm has on-line learning and is based on self-organizing density for data stream clustering. The Macro SOStream is based on the SOStream algorithm, but we incorporated macroclusters composed of the microclusters. While microclusters have spherical shapes, macroclusters can have arbitrary shapes. Besides, the Macro SOStream's performance was compared to SOStream and DenStream algorithms' performance using the datasets and the ARI performance metric to validate our proposal.
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  • VÍTOR SARAIVA RAMOS
  • Remoção de reflexão especular em uma única imagem em tempo real.

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • LUIZ GONZAGA DE QUEIROZ SILVEIRA JUNIOR
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • FRANCISCO MADEIRO BERNARDINO JUNIOR
  • Data: 31/03/2021

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  • O problema da remoção de realces especulares em dados de imagem refere-se a um problema em aberto em visão computacional relativo à estimativa dos componentes de reflexão especular e à remoção dos mesmos. Em aplicações recentes, métodos de remoção de realces especulares têm sido empregados para a reprodução de realces especulares em monitores de alta faixa dinâmica (HDR); para aumentar o brilho das imagens em tecnologias de controle de reflexão especular; para melhorar a qualidade da imagem em dispositivos de visualização como TVs; e para melhorar a faixa dinâmica de imagens de baixa faixa dinâmica (LDR). No entanto, o processamento subjacente exigido pelos métodos do estado da técnica é computacionalmente dispendioso e não atende aos requisitos operacionais de processamento em tempo real de pipelines de processamento de imagem encontrados em aplicações em eletrônica de consumo. Além disso, essas aplicações podem exigir que os métodos trabalhem com um único quadro em circuitos de processamento de imagens ou de vídeos. Consequentemente, este trabalho tem o objetivo de propor um novo método para a remoção em tempo real de realces especulares em uma única imagem. A essência do método proposto consiste em casar o histograma do componente de luminância de uma representação pseudolivre de especularidades, usando como referência o componente de luminância da imagem de entrada. As operações realizadas pelo método proposto têm, no máximo, complexidade de tempo linear. Nas avaliações experimentais, o método proposto é capaz de igualar ou melhorar os resultados do estado da técnica na tarefa de estimativa do componente de reflexão difusa a partir de uma única imagem, sendo 5X mais rápido do que o método com o melhor tempo computacional e 1500X mais rápido do que o método com os melhores resultados. O método proposto tem alta aplicabilidade industrial, e as aplicações visadas podem usufruir das contribuições desse trabalho, incorporando o método proposto como um componente básico em pipelines de processamento de imagem.


  • Mostrar Abstract
  • The problem of highlight removal from image data refers to an open problem in computer vision concerning the estimation of specular reflection components and the removal thereof. In recent applications, highlight removal methods have been employed for the reproduction of specular highlights on high dynamic range (HDR) displays; to increase glossiness of images in specular reflection control technologies; to improve image quality in display systems such as TVs; and to enhance the dynamic range of low dynamic range (LDR) images. However, the underlying processing required by state-of-the-art methods is computationally expensive and does not meet real-time operational requirements in image processing pipelines found in consumer electronics applications. In addition, these applications may require that methods work with a single frame in imaging or video streams. Consequently, this work has the objective of proposing a novel method for the real-time removal of specular highlights from a single image. The essence of the proposed method consists in matching the histogram of the luminance component of a pseudo-specular-free representation using as reference the luminance component of the input image. The operations performed by the proposed method have, at most, linear time complexity. In experimental evaluations, the proposed method is capable of matching or improving upon state-of-the-art results on the task of diffuse reflection component estimation from a single image, while being 5X faster than the method with the best computational time and 1500X faster than the method with the best results. The proposed method has high industrial applicability, and targeted use cases can take advantage of contributions of this work by incorporating the proposed method as a building block in image processing pipelines.

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  • VICTOR RAMON FIRMO MOREIRA
  • Controle inteligente de um robô móvel omnidirecional com tomada de decisão utilizando aprendizagem por reforço

  • Orientador : WALLACE MOREIRA BESSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WALLACE MOREIRA BESSA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ORIVALDO VIEIRA DE SANTANA JUNIOR
  • ESTHER LUNA COLOMBINI
  • Data: 12/04/2021

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  • A evolução dos sistemas robóticos se tornou evidente no decorrer do tempo. Tanto pelos avanços em fabricação mecânica quanto pelos novos algoritmos utilizados, os robôs móveis têm se tornado cada vez mais independentes em suas ações. No que tange às estratégias de aprendizagem de máquina, uma atenção especial vem sendo dada aos algoritmos de aprendizagem por reforço, em virtude de suas semelhanças com o processo de aprendizado biológico. Neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de um agente autônomo, combinando estratégias de controle inteligente com algoritmos de tomada de decisão. Para a implementação da estratégia proposta, será utilizado o robô móvel omnidirecional Robotino. Foram realizadas simulações de atuação do robô que tem por objetivo a exploração espacial de um ambiente, sendo para isso aplicado um modelo matemático específico. Para o controle do sistema, a estratégia de Linearização por Realimentação foi combinada a um compensador baseado em Redes Neurais Artificiais para lidar com as incertezas, eventuais perturbações externas e compensar a dinâmica não modelada. O algoritmo epsilon-greedy, por sua vez, foi escolhido para capacitar o robô no processo de tomada de decisão. Os resultados da implementação experimental mostram que a estratégia de controle inteligente foi eficiente e o agente inteligente proposto foi capaz de explorar o ambiente de maneira efetiva, obtendo uma alta recompensa média.


  • Mostrar Abstract
  • The evolution of robotic systems has become evident over time. Due to the advances in mechanical manufacturing and the new algorithms used, mobile robots have become increasingly independent in their actions. Regarding machine learning strategies, special attention is given to reinforcement learning algorithms, because of its similarities with the biological learning process. This work proposes the development of an autonomous agent, combining intelligent control strategies with decision-making algorithms. For the implementation of the proposed strategy, the Robotino omnidirectional mobile robot will be used. Simulations of the robot's performance were performed to explore space in an environment, for which a specific mathematical model is applied. For system control, the Linearization by Feedback strategy was combined with a compensator based on Artificial Neural Networks to deal with uncertainties and possible external disturbances. The epsilon greedy algorithm, in turn, was chosen to enable the robot in the decision-making process. The results show that the intelligent control strategy was efficient and the proposed intelligent agent was able to explore the environment effectively, obtaining a high average reward. The perspective is that the strategy is still implemented experimentally in Robotino.

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  • ERIKA AKEMI YANAGUIBASHI ALBUQUERQUE
  • A ROBÓTICA EDUCACIONAL NA PREVENÇÃO AOS TRANSTORNOS MENTAIS NO AMBIENTE ESCOLAR

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 26/04/2021

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  • Propomos neste trabalho estudar e verificar as potencialidades de utilização da Robótica Educacional em sala de aula para melhorar funções cognitivas e ao mesmo tempo atuar na prevenção à ocorrência de transtornos mentais, problema que tem dificultado o desenvolvimento sócio-cultural de muitos jovens atualmente. Convém ressaltar que existem estudos verificando a eficácia da Robótica Educacional com crianças e adolescentes visando auxiliar no diagnóstico e tratamento do espectro autista e em deficiência visual, mas não achamos na literatura um estudo parecido com o proposto neste trabalho. Ademais, já é demonstrado na literatura que a Robótica Educacional melhora as funções cognitivas da criança e também a autoestima deles e dos professores. Durante o trabalho, a partir da análise de dados coletados, conseguimos verificar fortes indícios de que crianças e adolescentes que têm aulas de robótica educacional são menos susceptíveis a problemas maiores de depressão, estresse, entre outros tipos de transtornos mentais. Para chegar a tal inferência, elaboramos e aplicamos questionários para professores e alunos, a partir dos quais foram determinadas variáveis a serem analisadas, tais como psicomotoras, cognitivas e afetivas. Os questionários foram aplicados na etapa prática da Olimpíada Brasileira de Robótica que ocorreu no Instituto Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil. Esses dados foram submetidos a uma análise e posterior verificação através de metodologias qualitativas e quantitativas sobre a ferramenta da robótica educacional utilizada.


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  • In this work, we propose to study and verify the potential of using Educational Robotics in the classroom to improve cognitive functions and at the same time act in the prevention of the occurrence of mental disorders, a problem that has hindered the socio-cultural development of many young people today. It is worth mentioning that there are studies verifying the effectiveness of Educational Robotics with children and adolescents in order to assist in the diagnosis and treatment of the autistic spectrum and in visual impairment, but we do not find in the literature a study similar to the one proposed in this work. Furthermore, it is already demonstrated in the literature that Educational Robotics improves the child's cognitive functions and also their and teachers' self-esteem. During the work, from the analysis of collected data, we were able to verify strong indications that children and adolescents who take educational robotics classes are less susceptible to major problems of depression, stress, among other types of mental disorders. To reach this inference, we developed and applied questionnaires for teachers and students, from which variables were determined to be analyzed, such as psychomotor, cognitive and affective. The questionnaires were applied in the practical phase of the Brazilian Robotics Olympiad that took place at the Federal Institute of Rio Grande do Norte, Natal, Brazil. These data were submitted to an analysis and later verification through qualitative and quantitative methodologies on the educational robotics tool used.

     
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  • RODRIGO DE ANDRADE TEIXEIRA
  • Análise de Qualidade de Energia Aplicada a um Sistema Retificador Trifásico PWM Utilizando a Técnica de Controle de Um Ciclo

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ELMER ROLANDO LLANOS VILLARREAL
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • Data: 27/04/2021

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  • Este trabalho tem como proposta a utilização da técnica de controle em um ciclo para controlar um retificador trifásico baseado na topologia boost, sem a utilização de sensores de tensão no ponto de acoplamento do sistema. Além disso, diferentemente da maioria dos trabalhos desenvolvidos com a técnica OCC foi utilizada a implementação digital utilizando DSP TMS 320F28335 da Texas Instruments. O objetivo da implementação proposta consiste em obter na entrada do retificador uma corrente drenada da fonte senoidal e com fator de potência o mais próximo possível da unidade ao mesmo tempo em que a saída do retificador é controlada em um valor de tensão fixo. Para avaliação do sistema proposto foram realizadas simulações nos softwares Matlab e PSIM e os resultados práticos foram verificados utilizando um protótipo laboratorial.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes the use of the one-cycle control technique to control a three-phase rectifier based on boost topology, without the use of voltage sensors at the coupling point of the system. Furthermore, unlike most of the works developed with the OCC technique, a digital implementation using Texas Instruments' DSP TMS 320F28335 was used. The objective of the proposed implementation is to obtain a sinusoidal current at the rectifier input with a power factor as close as possible to unity, while the rectifier output is controlled at a fixed voltage value. To evaluate the proposed system, simulations were performed in Matlab and PSIM software and the practical results were verified using a laboratory prototype.

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  • PAULO VICTOR QUEIROZ CORREIA
  • ANÁLISE DE DESEMPENHO DE DETECÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE FALHAS EM PROCESSOS INDUSTRIAIS UTILIZANDO REDES NEURAIS LSTM COM TÉCNICAS COMPRESSÃO DE DADOS

     
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • CELSO JOSÉ MUNARO
  • Data: 30/06/2021

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  • A Indústria 4.0 mudou completamente o paradigma de monitoramento e controle de processos industriais. Foram instalados sensores em diversas partes da planta, conectando os processos com a Internet das Coisas e a Computação na nuvem. Todavia, a geração de dados cresceu vertiginosamente, demandando que engenheiros construam ambientes apropriados para o processamento de todos esses dados. Esse crescimento aumentou o consumo de energia e a complexidade computacional, que podem acentuar a degradação ambiental e as perdas econômicas. De forma a atender a essas demandas, esta dissertação propõe metodologias eficientes para Detecção e Identificação de Falhas nos processos industriais. O primeiro consiste em comprimir as variáveis de processo utilizando o algoritmo Symbolic Aggregate Approximation (SAX) com o objetivo de reduzir a carga em casas de armazenamento de dados. Em seguida, treinamos uma rede neural Long Short-Term Memory (LSTM) para a detecção de falhas industriais nesses dados comprimidos. Finalmente, a segunda metodologia é endereçada para sistemas de computação de ponta eficientes, comprimindo redes neurais LSTM com a técnica de podagem. A compressão dos modelos de detecção reduzem o uso de memória e o número de operações realizados, economizando energia e acelerando a velocidade de inferência dessas redes em sistemas de ponta. Para avaliar ambas as propostas, utilizamos o benchmark Tennessee Eastman Process (TEP) com as métricas de classificação de acurácia, precisão, sensibilidade e F1-Score. Também analisaremos a eficiência de compressão de ambas as metodologias, estudando sua viabilidade e redução de parâmetros nas redes LSTM.

     

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  • Industry 4.0 set a paradigm shift in industrial process monitoring and control. It installed several sensors in different parts of the plant, connecting these industrial processes with the Internet of Things and Cloud Computing. Although, the data generation growth demanded engineers build proper environments to process and store the absurd amount of data. This growth caused an increasing energy consumption, computational complexity and environmental degradation. Therefore to address these demands, this dissertation proposes efficient approaches to perform Fault Detection and Identification in industrial processes. The first approach consists of using Symbolic Aggregate Approximation (SAX) to compress process variables to reduce the load on data warehouses. Then, we train a Long Short-Term Memory (LSTM) neural network with those compressed inputs to perform fault detection. Finally, the second approach addresses efficient edge computing systems, performing LSTM neural network compression with pruning technique. The compression reduces the memory usage and number of operations of these networks, saving energy and accelerating inference speed in edge computation. To assess the performance of both approaches, we use the Tennessee Eastman Process (TEP) as the benchmark with classification metrics of accuracy, precision, recall and F1-Score. We are also going to analyze the compression efficiency of both approaches, studying their viability and parameter reduction in LSTM networks.

     
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  • MAXWEL DA SILVA SANTOS
  • Estratégia de controle de margem de tensão aprimorada para sistemas HVDC multiterminal com base no conversor modular multinível para robustez frente a perturbações

  • Orientador : LUCIANO SALES BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO SALES BARROS
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • RODRIGO ANDRADE RAMOS
  • Data: 02/07/2021

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  • Em sistemas modernos, a tecnologia de transmissão de corrente contínua de alta tensão multiterminal (MTDC) tem sido considerada a tecnologia-chave para a transmissão de energia elétrica em grandes distâncias, interconexões de rede assíncronas e sistemas conversores de energia eólica offshore (WECS). O objetivo principal de uma rede MTDC é compartilhar a energia entre as redes CA. Porém, esta tecnologia apresenta desafios em sua operação e controle. Portanto, para seu controle é necessário o uso de estratégias de sistema de controle adequadas, como mestre-escravo, tensão de margem, queda de tensão e suas combinações. Neste trabalho, é proposta uma modificação na malha de controle de tensão DC da estratégia de controle de tensão de margem com o objetivo de evitar a degradação do controle de corrente e aumentar a suportabilidade a distúrbios na rede elétrica. Esta modificação é baseada no controle de malha fechada da energia e na compensação do feed-forward da energia da rede CC. O desempenho do método proposto foi avaliado em uma topologia de sistema MTDC em malha de quatro terminais baseado no conversor modular multinível (MMC) sob condições de operação anormais e uma comparação com as estratégias de controle de queda de tensão e tensão de margem. Os cenários de operação consideram falhas comuns e desafiadoras para sistemas de controle de rede MTDC, como variação do fluxo de energia em uma estação conversora, circuito aberto de uma linha de transmissão CC e falha de uma estação conversora. O controle proposto apresentou o melhor desempenho, obtendo um novo equilíbrio do fluxo de potência com menos oscilações de potência e tensão.


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  • In modern systems, multi-terminal high-voltage Direct Current (MTDC) transmission technology has been considered the key technology for long-distant bulk electric power transmission, asynchronous grid interconnections, and offshore wind energy converter systems (WECS). The main purpose of an MTDC grid is to share power among the AC grids. However, this technology presents challenges in its operation and control. Therefore, for its control is necessary the use of appropriate control system strategies, such as master-slave, margin voltage, voltage droop, and their combinations. In this work, it is proposed a modification in the DC voltage control loop of the margin voltage control strategy aiming to avoid degradation of current control and to increase the supportability to disturbances in the power grid. This modification is based on closed-loop control of the power and feed-forward compensation of the DC grid power. The performance of the proposed method was assessed in a four-terminal meshed MTDC system topology based on the multilevel modular converter (MMC) under abnormal operating conditions and a comparison with the margin voltage and voltage droop control strategies was accomplished. The operation scenarios consider challenging and common failures for MTDC network control systems such as power flow variation in a converter station, open-circuit of a DC transmission line, and failure of a converter station. The proposed control presented the best performance, obtaining a new balance of power flow with less power and voltage oscillations.

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  • ISMAEL ALVES DE AZEVEDO
  • Comparação de Estratégias de Controle para Sistemas de Conversão de Energia Eólica Baseados no Gerador de Indução Gaiola de Esquilo

  • Orientador : LUCIANO SALES BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO SALES BARROS
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • DANIEL BARBOSA
  • Data: 05/07/2021

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  • O gerador de indução em gaiola de esquilo é uma alternativa robusta e de baixo custo aos sistemas de conversão
    de energia eólica de velocidade variável. Para este tipo de gerador, o controle de torque direto, o controle direto
    orientado ao campo do rotor, o controle direto do rotor orientado ao campo, o controle de escorregamento e o
    controle de escorregamento do fluxo do rotor podem ser usados para rastreamento do ponto de potência máxima.
    O controle de escorregamento de fluxo do estator e o controle de torque direto possuem esquemas simples com
    respostas dinâmicas rápidas, uma vez que não possuem controladores de corrente internos. No entanto, o controle
    de escorregamento do fluxo do estator apresenta alta corrente de inrush e resposta dinâmica pobre e o controle de
    torque direto apresenta ondulações de alto torque e baixo desempenho em baixas velocidades. Por outro lado, o 
    controle de deslizamento do fluxo do rotor, o controle orientado ao campo do estator direto e o controle orientado 
    ao campo do rotor direto têm uma resposta dinâmica rápida, baixa corrente de inrush e baixo erro no 
    rastreamento do ponto de potência máxima, mas têm controladores de corrente e oferecem um maior
     complexidade no projeto de controle. O objetivo deste trabalho é definir a estratégia de controle mais adequada
     avaliando os seguintes índices de desempenho simultaneamente: rastreamento do ponto de potência máxima,
    distorção harmônica total, corrente de inrush e resposta dinâmica. Simulações são realizadas para analisar o
     desempenho das estratégias de controle. Os testes foram realizados para as cinco estratégias de controle e o
     controle direcionado ao campo rotor direto apresentou o melhor trade off considerando o rastreamento do ponto
     de potência máxima, distorção harmônica total e desempenho dinâmico, apesar de não ter a melhor corrente de
     inrush.

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  • The squirrel cage induction generator is a robust and low cost alternative to variable speed wind energy conversion systems. For this type of generator, direct torque control, direct stator-field-oriented control, direct rotor-field-oriented control, stator-flux slip control and rotor-flux slip control can be used for maximum power point tracking. Stator-flux slip control and direct torque control have simple schemes with fast dynamic responses, since they do not have internal current controllers. However, stator-flux slip control presents high inrush-current and a poor dynamic response and direct torque control presents high torque ripples and poor performance at low speeds. On the other hand, rotor-flux slip control, direct stator-field-oriented control and direct rotor-field-oriented control have fast dynamic response, low inrush current and low error at maximum power point tracking, but have current controllers and offer a larger complexity in the control design. The objective of this work is to define the most suitable control strategy by evaluating the following performance indexes simultaneously: maximum power point tracking, total harmonic distortion, inrush current and dynamic response. Simulations are performed in order to analyze the performance of the control strategies. Tests were carried out for the five control strategies and the direct rotor-field-oriented control presented the best trade off considering maximum power point tracking, total harmonic distortion and dynamic performance, despite it does not have the best inrush current.

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  • DANIEL DE LUCENA FLOR
  • Caracterização de Ruído Acústico dentro de Veículos com Diferentes Condições de Tráfego

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMANUEL BEZERRA RODRIGUES
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • DANILO DE SANTANA PENA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 23/07/2021

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  • Este trabalho tem como objetivo analisar o ruído acústico presente no interior de um veículo em várias situações de tráfego, realizando uma comparação de diferentes modelos estatísticos usados para se caracterizar a impulsividade do ruído. Inicialmente, apresenta-se a importância do estudo de qualidade sonora para o desenvolvimento de aplicações de multimídia e controle e de veículos inteligentes. Em seguida, são discutidos estudos já realizados sobre o canal acústico dentro de veículos, bem como as abordagens usadas para se modelar estatisticamente esse tipo de canal. O setup de medição utilizado e uma análise dos dados coletados são apresentados, demonstrando quais dos fatores estudados mais contribuem para os níveis e para o grau de impulsividade do ruído interno.


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  • This work aims to analyze the interior acoustic noise in a vehicle under several traffic conditions by comparing different statistical models used for evaluating noise impulsiveness. Initially, we present the importance of studying the sound quality for the development of multimedia and control applications and of smart vehicles. Next, we discuss previous works on the acoustic channel inside vehicles, as well as the approaches to statistically model this type of channel. The measurement setup we used and the analyses of the collected data are presented in order to highlight which measurements conditions contribute the most to the interior noise levels and to impulsivity.

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  • GABRIEL LUCAS ALBUQUERQUE MAIA SIGNORETTI
  • Um algoritmo online e evolutivo para compressão automática de dados em cenários de IoT


  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GUSTAVO BEZERRA PAZ LEITAO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 23/07/2021

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  • Com o avanço e adoção em massa de soluções no campo de Internet das Coisas (IoT) e cidades conectadas, o número de dispositivos e sensores conectados à rede tende a crescer exponencialmente. Nesse cenário, a transmissão e armazenamento do crescente volume de dados trazem novos desafios. Quando dispositivos transmitem dados potencialmente irrelevantes ou redundantes, há um maior gasto de energia e processamento, além do uso desnecessário do canal de comunicação. Dessa forma, soluções de compressão de dados  localmente nos próprios dispositivos de IoT se tornam cada vez mais atrativas, possibilitando a eliminação de amostras que teriam pouca ou nenhuma contribuição para a aplicação, de forma a reduzir significativamente o volume de dados necessários para representar as informações. No entanto, tais dispositivos presentes hoje no mercado tem sérias limitações de armazenamento e poder de processamento. A fim de circundar tais limitações, surge o campo de TinyML, que busca maneiras de implementar modelos de aprendizado de máquina em dispositivos de baixa potência. Dado esse contexto, um dos setores que mais pode se beneficiar dessas novas tecnologias é a indústria automobilística, pois atualmente todos os carros produzidos devem ser instrumentados com uma série de sensores. Dessa forma, ao conectar um dispositivo inteligente no veículo, é possível fazer um processamento local dos dados e transmiti-los para um servidor remoto posteriormente. Nesse contexto, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um novo algoritmo de compressão de dados online, não supervisionado, e automaticamente adaptável para aplicações de IoT.  A abordagem proposta é chamada de Tiny Anomaly Compressor (TAC) e é baseada na excentricidade de dados e não requer modelos matemáticos previamente estabelecidos ou quaisquer suposições sobre a distribuição de dados. Para testar a eficácia da solução e validá-la foram realizados dois testes com diferentes objetivos. Primeiramente foi desenvolvida uma análise comparativa em dois conjuntos de dados do mundo real com dois outros algoritmos da literatura, o Swing Door Trending (SDT) e o Discrete Cosine Transform (DCT). Por fim, a proposta foi embarcada em um dispositivo IoT baseado em um Arduino e conectado a um carro com o propósito de verificar o impacto do algoritmo no tempo de processamento das operações primárias do sistema. Resultados preliminares mostram ser possível alcançar significativas taxas de compressão sem impactos significativos no erro gerado e no processamento do sistema.



  • Mostrar Abstract
  • With the advancement and mass adoption of solutions in the fields of Internet of Things (IoT) and connected cities, the number of devices and sensors connected to the network tends to grow exponentially. In this scenario, the transmission and storage of the growing volume of data bring new challenges. When devices transmit potentially irrelevant or redundant data, there is increased energy and processing waste, as well as unnecessary use of the communication channel. Thus, local data compression solutions on the IoT devices themselves become increasingly attractive, enabling the elimination of samples that would have little or no contribution to the application, in order to significantly reduce the volume of data needed to represent the information. However, such devices present on the market today have serious storage and processing power limitations. In order to circumvent these limitations, the TinyML field emerges, which seeks ways to implement machine learning models in low-power devices. Given this context, one of the sectors that can benefit most from these new technologies is the automobile industry, as currently all cars produced must be instrumented with a series of sensors. In this way, by connecting an intelligent device to the vehicle, it is possible to process the data locally and transmit it to a remote server later. In this context, the present work proposes the development of a new online, unsupervised, and automatically adaptable data compression algorithm for IoT applications. The proposed approach is called Tiny Anomaly Compressor (TAC) and is based on data eccentricity and does not require pre-established mathematical models or any assumptions about data distribution. To test the effectiveness of the solution and validate it, two tests were carried out with different objectives. First, a comparative analysis on two real-world datasets was developed with two other algorithms from the literature, the Swing Door Trending (SDT) and the Discrete Cosine Transform (DCT). Finally, the proposal was embedded in an IoT device based on an Arduino and connected to a car to verify the impact of the algorithm on the processing time of the system's primary operations. Preliminary results show that it is possible to achieve significant compression rates without significant impacts on the generated error and system processing.

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  • ANA THERESA FERNANDES DE OLIVEIRA MANCINI
  • Projeto de Controladores por Realimentação de Saída Dinâmica para Sistemas Lineares com Restrições

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DANIELLE OLIVEIRA DA SILVA DANTAS
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • Data: 04/08/2021

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  • Neste trabalho pretende-se propor uma melhoria no projeto de controladores por realimentação de saída usando conjuntos invariantes. Conjuntos invariantes controlados têm sido muito utilizados para a solução de problemas de sistemas com restrições. Apesar de já ter sido bem estudado no controle por realimentação de estados, o uso de conjuntos invariantes controlados para realimentação de saída ainda é pouco explorado. O observador de estados é incorporado à estrutura do compensador, a fim de obter um compensador dinâmico. O conjunto invariante controlado por realimentação de saída proposto é construído a partir de um conjunto invariante condicionado e um conjunto invariante controlado. A incerteza dos estados é reduzida usando a contração do conjunto invariante condicionado. Uma estratégia de controle por realimentação de saída é minimizar a um passo a distância dos estados admissíveis para a origem. Aqui propomos a otimização desta estratégia a partir do uso do resultado do problema de programação linear como uma informação adicional no cálculo da próxima ação de controle de forma a acelerar a convergência. Também são analisados os resultados obtidos a partir da estratégia de otimização usando o conjunto invariante condicionado como alvo para a otimização da distância à origem. Primeiro é apresentada a teoria de conjuntos invariantes e sua aplicação no controle por realimentação de estados. Em seguida são apresentadas as estratégias para a realimentação de saída estática e dinâmica sem o uso da informação adicional no cálculo da ação de controle. Por fim, é apresentado o projeto de controladores por realimentação de saída dinâmica e estática usando as estratégias de otimização com a informação adicional e são comparados os resultados obtidos com ambas as estratégias.


  • Mostrar Abstract
  • In this work an improvement in the design of output feedback controllers using invariant sets is proposed. Controlled invariant sets have been widely used to solve constrained systems problems. Despite having been well studied in state feedback control, the use of controlled invariant sets for output feedback is still little explored. A state observer is incorporated into the compensator structure in order to obtain a dynamic compensator. The proposed output feedback controlled invariant set is constructed from a conditioned invariant set and a controlled invariant set. The uncertainty of states is reduced using the contraction of the conditioned invariant set. An output feedback control strategy is to minimize the admissible states consistent with the measurements one step ahead. Here we propose the optimization of this strategy by using the result of the linear programming problem as an additional information in the calculation of the next control action in order to accelerate convergence. Results obtained from the optimization strategy using the conditioned invariant set as a target for the optimization of the distance to the origin are also analyzed. First, the theory of invariant sets and its application in state feedback control is presented. Next, the strategies for static and dynamic output feedback are presented without the use of additional information in the calculation of the control action. Finally, the design of output dynamic and static feedback controllers using the optimization strategies with additional information is presented and the results obtained with both strategies are compared.

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  • MILLENA MICHELY DE MEDEIROS CAMPOS
  • Classificando o Número de Pessoas em um Ambiente via Sinal RF: uma Abordagem Aplicando Aprendizado de Máquina

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO RODRIGUES DE LIMA
  • LEONARDO HENRIQUE GONSIOROSKI FURTADO DA SILVA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁLVARO AUGUSTO MACHADO DE MEDEIROS
  • Data: 26/08/2021

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  • Este trabalho propõe uma técnica para contagem de pessoas em um ambiente já povoado. Incialmente, é feito um levantamento das tecnologias e soluções concebidas para este fim. Como prova de conceito, é feita a análise de uma solução de contagem para um número reduzido de pessoas, aplicando aprendizado de máquina à estatística descritiva de um sinal RF. Finalmente, são apresentados os resultados de classificação para um cenário mais realista, com até 350 pessoas no ambiente, utilizando um sistema de medição de rádio definido por software para a coleta de dados. Os resultados demostram precisão significativa na contagem do número de pessoas por classificação em grupos de indivíduos.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes a technique for counting people in an already populated environment. Initially, a survey is made of the technologies and solutions designed for this purpose. As a proof of concept, a counting solution is analyzed for a small number of people, applying machine learning to the descriptive statistics of an RF signal. Finally, the classification results are presented for a more realistic scenario, with up to 350 people in the environment, using a software-defined radio measurement system for data collection. The results show significant precision in counting the number of people by classification in groups of individuals.

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  • RAFFAEL SADITE CORDOVILLE GOMES DE LIMA
  • Um receptor de ultrabaixa energia definido por software paralelo para um sistema de encaminhamento de mensagens por satélite

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • KAYO GONCALVES E SILVA
  • TIAGO TAVARES LEITE BARROS
  • HENRIQUE COTA DE FREITAS
  • JOSÉ MARCELO LIMA DUARTE
  • Data: 17/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • Os nanossatélites se tornaram a solução padrão para a maioria dos sistemas espaciais que operam em órbita terrestre baixa (LEO). No entanto, esta categoria de satélite impõe fortes restrições ao consumo de energia de seus subsistemas devido ao pequeno tamanho de seus painéis solares. Este trabalho apresenta um receptor Phase Shift Keying (PSK) multiusuário definido por software paralelo para uma carga útil de nanossatélite que servirá o Global Open coLlecting Data System (GOLDS), um sistema de armazenamento e encaminhamento de mensagens. Para isso, escolhemos o GAP8, um  microprocessador de múltiplos núcleos RISC-V. Utilizamos uma abordagem paralela e a escala dinâmica de tensão e frequência (DVFS) para implementar processamento de sinal complexo garantindo baixo consumo de energia e atendendo às condições de operação em tempo real. Os sinais de entrada do receptor são sinais de rajada ±π/3-PSK codificados em 400 bps de plataformas terrestres, e o canal de comunicação foi modelado como AWGN com um desvanecimento plano independente por sinal PSK. Um modelo de referência MATLAB foi usado para validação funcional da implementação proposta. Até 12 sinais podem ser decodificados simultaneamente, exigindo um consumo máximo de potência de 41 mW. O uso de DVFS proporcionou uma economia máxima de 43% na potência dissipada e 12% no consumo de energia.


  • Mostrar Abstract
  • In the beginning, satellite communications faced a major challenge of putting complex on-board processing, due to the high cost, energy consumption, weight, and volume of the equipment. With the advancement of microelectronics, today we have miniaturized devices with low cost and low power consumption. The CubeSat standard is an alternative for replacing large satellites in specific applications, due to its size, there are restrictions on energy consumption. In this paper, we present a parallel implementation of pi/3-Phase Shift Keying multi-user receiver in the GAP8 Parallel Ultra-Low Power processor for low earth orbit (LEO) nanosatellite communication system. The near-threshold operation will guarantee high energy efficiency and parallelism with high-efficiency processing. The system consists of pi/3-PSK signals transmitted by terrestrial platforms, satellite links, noise, and receiver. The noise channel that was used in the system is Additive White Gaussian Noise (AWGN), loss of power due to the satellite communication link is considered. The Channel coding that was used in Manchester. A MatLab implementation of the receiver will be used as a reference model for validating the receiver implementation on GAP8. The receiver validation in GAP8 will be done by comparing its output with that of the reference model for the same input.

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  • IAN DA SILVA VIGANÓ
  • Teoria Fuzzy Intervalar Aplicada no Controle de um Sistema de Levitação Magnética

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MÁRCIA LISSANDRA MACHADO PRADO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 18/10/2021

  • Mostrar Resumo
  • A levitação magnética atrai muito interesse da comunidade acadêmica, atualmente, por possuir um grande potencial em apresentar tecnologias promissoras ao mercado, principalmente no setor de transporte de passageiros e cargas e na área industrial, gerando umgrande impacto positivo para a sociedade e contribuindo para o seu bem-estar. Sob essa premissa este trabalho propõe analisar a a aplicação do controle fuzzy intervalar do tipo-2 como uma melhor alternativa para a concepção de controladores para sistemas dessa classe, analisando as características positivas da aplicação desta técnica de controle em face da técnica fuzzy do tipo-1. Os controladores foram projetados e sintonizados manualmente, afim de observar se o grau de liberdade extra provido pela técnica fuzzy intervalar apresenta uma performance superior. Os resultados experimentais mostram que o controlador fuzzy intervalar proporciona um desempenho superior a sua contraparte do tipo-1 em diversos aspectos. Com essa metodologia as melhores características das diversas classes dos sistemas de controle podem ser combinadas para a realização de um esquema de controle mais eficiente e inteligente.


  • Mostrar Abstract
  • Magnetic levitation teory attracts a lot of interest from the academic community currently, as it has a great potential in present promising technologies to the market, mainly in the passenger and cargo transportation sector and in the industrial sector, providing a great positive impact for society and contributing to the your well-being. Under this premise this work proposes to analyze the application of type-2 fuzzy control as a better alternative for control design for systems of this class, analyzing the positive characteristics of the application of this control technique in the face of type-1 fuzzy. The controllers were designed and tuned manually, in order to observe if the extra degree of freedom provided by the type-2 fuzzy technique presents a superior performance. The experimental results show that the type-2 fuzzy controller provides a superior performance to its type-1 counterpart in different aspects. With this methodology, the best characteristics of the different classes of control systems can be combined to achieve a more efficient and intelligent control scheme.

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  • WYSTERLÂNYA KYURY PEREIRA BARROS
  •  Hardware Implementation of the Otsu’s Method Applied to Real-Time Worm Segmentation
  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • MARCO ANTONIO GARCIA DE CARVALHO
  • Data: 17/11/2021

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  • Estudos sobre a genômica comportamental empregando o verme Caenorhabditis elegans têm auxiliado a descoberta de novas associações gene-comportamentais e a triagem de  novas drogas. Os experimentos envolvendo esse verme são gravados por câmeras de alta resolução, gerando vídeos que serão posteriormente processados por soluções computacionais para análise comportamental automatizada. Devido o grande volume de dados para ser processado, essas análises são geralmente realizadas offline. Contudo, deseja-se desenvolver uma implementação de alto throughput capaz de operar em tempo real, buscando reduzir a ocupação de memória pelo armazenamento dos vídeos e permitir a realização de novos tipos de experimentos. Uma maneira de acelerar os algoritmos empregados é através do uso de computação reconfigurável. Diante disso, este trabalho propõe o desenvolvimento em hardware do método de Otsu para a segmentação dos vermes em tempo real. A implementação proposta foi desenvolvida em Field Programmable Gate Array (FPGA) utilizando uma estratégia totalmente paralela com representação em ponto fixo. Os detalhes da arquitetura são apresentados, assim como resultados de síntese relacionados a área de ocupação, tempo de processamento e consumo de potência dinâmica. Também são fornecidos resultados sobre a validação da implementação utilizando imagens dos vermes. Os dados mostram que a arquitetura proposta consegue obter elevados speedups em comparação com trabalhos semelhantes apresentados na literatura, além de permitir a segmentação dos vermes em tempo real.


  • Mostrar Abstract
  • Behavioral genomic studies employing the worm Caenorhabditis elegans have aided the discovery of new gene-behavioral associations and the screening of new drugs. High-resolution cameras record experiments with this worm, generating videos that computational solutions will later process for automated behavioral analysis. Because of the large volume of data to be processed, these analyses usually have to be performed offline. However, it is desired to develop a high-throughput implementation capable of operating in real-time, seeking to reduce the memory occupation by storing videos and allow the realization of new kinds of experiments. One way to speed up the algorithms employed is through the use of reconfigurable computing. Therefore, this work proposes the hardware development of the Otsu method for worm segmentation in real-time. The proposed implementation was developed in Field Programmable Gate Array (FPGA) using a fully parallel strategy with fixed-point representation. Architecture details are presented, as well as synthesis results related to the hardware area occupation, throughput, and dynamic power consumption. Results about validation of the implementation using images of the worms are also provided. The data show that the proposed architecture can achieve high speedups compared to similar work presented in the literature, besides allowing the segmentation of worms in real-time

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  • IGOR MACEDO SILVA
  • CEVERO: um processador de hardware aberto para missões aeroespaciais

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDA GUSMÃO DE LIMA KASTENSMINDT
  • Frank Kagan Gürkaynak
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • TIAGO TAVARES LEITE BARROS
  • Data: 03/12/2021
    Ata de defesa assinada:

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  • O ambiente aeroespacial pode ser bastante agressivo com circuitos digitais.  O efeito de radiação espacial em circuitos pode resultar em falhas e, como consequência, pode por em risco a segurança e execução das missões aeroespaciais, tripuladas ou não.  Portanto,foi forçoso o desenvolvimento de circuitos digital que podem resistir à ação de partículas radioativas e, atualmente, existem diversas tecnologias de processadores que conseguem de fato trabalhar de forma segura sob essas condições. Contudo, essas tecnologias geralmente envolvem a utilização de processos confidenciais de fabricação de transistores ou a utilização de bibliotecas de células proprietárias, que inibem a utilização e desenvolvimento por outros pesquisadores. Todavia existe outro conjunto de métodos em maior grau de abstração que pode operar de forma confiável em condições espaciais definidas.  Este trabalho pretende usar esses métodos para desenvolver o CEVERO, um processador de propósito geral baseado na plataforma existente PULP e que usa modificações arquiteturais como redundância e outros métodos de detecção e correção de falhas, para ser enviado em missões aeroespaciais.


  • Mostrar Abstract
  • The space environment is a harsh environment for digital circuits. The effects of space radiation on the circuit might result in malfunction and, as a consequence, jeopardize the security and execution of space missions, manned or not. Therefore, there was a need to develop digital circuits which can withstand radioactive particle’s strikes and, nowadays, there are several processor technologies that can indeed work safely under such conditions. However, these technologies generally involve proprietary transistor fabrication steps or proprietary cell libraries which inhibit usage and development. There is, nonetheless, another set of architectural methods which operate on a higher abstraction level and are arguably as reliable as the mentioned techniques for a set of space missions. This work uses these techniques to develop the CEVERO, a general-purpose processor base on the existing PULP Platform, which uses architectural modifications such as redundancy and other methods to detect and correct faults, for deploying on aerospace missions.

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  • CASSIANO PERIN DE CARVALHO
  • Arquitetura de Aprendizado Profundo para Classificação de Modulação Automática em Canais com Desvanecimento Variante no Tempo e Ruído Impulsivo.

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PEDRO THIAGO VALERIO DE SOUZA
  • TALES VINÍCIUS RODRIGUES DE OLIVEIRA CÂMARA
  • Data: 10/12/2021

  • Mostrar Resumo
  • A classificação de modulação automática (AMC) permite identificar o tipo de modulação do sinal recebido, sendo parte fundamental no desenvolvimento de dispositivos de rádio cognitivos que adaptam o tipo de modulação às características do ambiente de comunicação. Vários tipos de pesquisas sobre AMC foram feitas com base na análise dos sinais de modulação e usando seus parâmetros para desenvolver descritores de recursos poderosos a serem usados nesta classificação automática. Recentemente, uma nova tendência apareceu relacionada ao uso de arquiteturas baseadas em aprendizado profundo para esta classificação. Assim, neste trabalho propomos a utilização de métodos baseados em deep learning para classificar o tipo de modulação de um sinal em um ambiente com desvanecimento doppler e ruído impulsivo. Estudamos e propomos um modelo baseado na CNN que se mostrou comparável aos métodos do estado da arte.


  • Mostrar Abstract
  • The automatic modulation classification (AMC) allows identifying the kind of modulation of the received signal, being a key part of the development of cognitive radio devices that adapt the type of modulation to the characteristics of the communication environment. Several types of research on AMC have been done based on the analysis of the modulation signals and using its parameters for developing powerful feature descriptors to be used on this automatic classification. Recently, a new trend appears related to the use of architectures based on deep learning for this classification. Hence, in this work, we propose to use methods based on deep learning to classify the modulation type of a signal in an environment with doppler fading and impulsive noise. We studied and propose a model based on CNN that has shown to be comparable to the state-of-the-art methods.

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  • JANAILSON MACIEL DE QUEIROZ
  • Estudo da Proteção Diferencial do DFIG com Análise de Faltas Entre Espiras

  • Orientador : LUCIANO SALES BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BARBOSA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • LUCIANO SALES BARROS
  • RICARDO AUGUSTO SOUZA FERNANDES
  • Data: 15/12/2021

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  • Com o aumento do interesse por energias renováveis no mundo cresceu a importância das pesquisas em energia eólica, métodos e tecnologias associados. O incremento de turbinas eólicas conectadas aos sistemas elétricos também trouxe consigo novos desafios relacionados a estabilidade do sistema e proteção de seus componentes. A proteção diferencial é utilizada em muitos componentes de sistemas elétricos e para turbinas eólicas baseados em DFIG esta proteção foi proposta recentemente. Logo, neste trabalho propõe critérios na tomada de decisão da proteção diferencial baseada na transformada de Park, que além da corrente de restrição usa também o nível de tensão e direcional de correntes nos terminais do estator. Em uma simulação com DFIG operando com 1,51 MW foram realizados testes de faltas internas e externas à zona de proteção, do tipo monofásica e trifásica com diversos níveis de quedas de tensão. Faltas entre espiras no rotor e estator da máquina também foram testadas com vários níveis de defeitos. Assim, com a devida definição da lógica de operação, foi possível mostrar a eficácia da proteção, havendo detecção para todas as faltas monofásicas e trifásicas dentro da zona de proteção, detecção de faltas em enrolamentos no estator com 10% de defeito ou mais e detecção de faltas no rotor com defeito de 20% ou mais.


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  • With the increase in interest in renewable energies in the world, the importance of research in wind energy, methods, and associated technologies has grown. The increase in wind turbines connected to the electrical systems also brought with it new challenges related to the stability of the system and protection of its components. Differential protection is used in many electrical system components and for DFIG-based wind turbines this protection has been proposed recently. Therefore, this work proposes criteria in the decision-making of the differential protection based on the Park transform, which in addition to the restriction current also uses the voltage level and the direction of the currents at the stator terminals. In a simulation with DFIG operating at 1.51 MW, tests were carried out for internal and external faults to the protection zone, of the single-phase and threephase type with different levels of voltage drops. Inter-turn faults on the machine’s rotor and stator have also been tested with varying levels of defects. Thus, with the proper def inition of the operating logic, it was possible to show the effectiveness of the protection, with detection for all single-phase and three-phase faults within the protection zone, detection of faults in windings in the stator with 10% defect or more and detection of faults in the rotor windings with a defect of 20% or more.

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  • THIAGO FIGUEIREDO DO NASCIMENTO
  • Modelagem e Projeto de Controladores de um Regulador Eletromagnético de Frequência Aplicado à Sistemas Eólicos

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • EVANDRO AILSON DE FREITAS NUNES
  • PAULO VITOR SILVA
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • Data: 17/12/2021

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  • Com a alta penetração de sistemas de geração distribuída (DG) baseados em fontes de energia eólica, é necessário desenvolver tecnologias para melhorar a eficiência de operação do sistema. Dentre as soluções propostas na literatura, o dispositivo Regulador de Frequência Eletromagnética (REF) tem se mostrado uma solução atrativa para melhorar o desempenho dos sistemas eólicos. Este trabalho propõe uma modelagem dinâmica e projeto de controle para o REF aplicado a um sistema eólico. Os parâmetros dos controladores do sistema são projetados usando o método lugar das raízes (MLR) para obter o desempenho dinâmico desejado. Além disso, uma análise de estabilidade para sistema em malha fechada é avaliada para obtenção dos limites operacionais. Finalmente, os resultados da simulação demonstram a eficácia da modelagem dinâmica proposta e o desempenho dos controladores do sistema.


  • Mostrar Abstract
  • With the high penetration of distributed generation (DG) systems based on wind energy sources, it is necessary to develop technologies for improving the efficiency of system operation. Among the solutions proposed in the literature, the Electromagnetic Frequency Regulator (EFR) device has proven to be an attractive solution for improving the performance of the wind systems. This work proposes a dynamic modeling and control design for EFR applied to a wind systems. The system controllers parameters are designed by using root-locus method (RLM) in order to realize desired dynamic performance. Besides, a stability analysis for closed-loop system is assessed to obtain the operating limits. Finally, simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed dynamic modeling and system controllers performance.
Teses
1
  • THIAGO HENRIQUE FREIRE DE OLIVEIRA
  • Algoritmos de Aprendizagem por Reforço para Problemas de Otimização Multiobjetivo

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALUIZIO FAUSTO RIBEIRO ARAÚJO
  • DANIEL SABINO AMORIM DE ARAUJO
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 11/01/2021

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  • Problemas de otimização multiobjetivo retratam situações reais e por isso, esta classe de problemas é extremamente importante. No entanto, mesmo já sendo estudada há décadas, esta classe de problemas continua a proporcionar situações desafiadoras, ainda mais pela persistente carência de técnicas eficazes. Dentre todas as dificuldades que podemos encontrar na otimização de múltiplos objetivos simultaneamente, sejam eles conflitantes ou não, uma das principais dificuldades encontradas pelos algoritmos e abordagens existentes é a necessidade de conhecimento a priori do problema, ocasionando em uma predefinição da importância para cada um dos objetivos. Já quando tratamos esta classe de problemas por meio da aprendizagem por reforço, duas abordagens são predominantes: política única (single-policy) e múltiplas políticas (multi-policy). Algoritmos e técnicas que utilizam a primeira abordagem sofrem com a necessidade de conhecimento prévio do problema, característica inerente dos problemas multiobjetivo. Já a segunda abordagem possui outras dificuldades, tais como: limitação do conjunto de soluções e elevado custo computacional. Diante deste contexto apresentado, o trabalho propõe dois algoritmos híbridos, chamados de Q-Managed with reset e Q-Managed without reset. Ambos são uma hibridização do algoritmo Q-Learning e à abordagem ε−constraint, respectiva- mente pertencentes à aprendizagem por reforço e otimização multiobjetivo. De forma resumida, os algoritmos propostos atuam da seguinte forma: o Q-Learning é utilizado para a exploração do ambiente, enquanto que à abordagem ε−constraint é utilizada para a delimitação dinâmica do ambiente, permitindo manter intacta a essência de como o algoritmo Q-Learning atua. Essa delimitação tem a seguinte finalidade: impor que o agente de aprendizagem possa aprender outras soluções por meio do bloqueio de ações que o levem a soluções já aprendidas e sem melhoria das mesmas, ou seja, soluções para qual o agente de aprendizagem já convergiu. Tal característica do bloqueio de ações é realizada pela figura de um gerente (Manager), onde o mesmo é responsável por observar tudo o que ocorre no ambiente. Com relação a diferença entre os algoritmos propostos, basicamente trata-se da escolha de aproveitar ou não o conhecimento já adquirido do ambiente após uma solução ser considerada aprendida, ou seja, o agente de aprendizado ter convergido para uma determinada solução. Como forma de testar a eficácia das duas versões do Q-Managed, foram utilizados benchmarks tradicionais, os quais também foram adotados em outros trabalhos, permitindo assim uma comparação mais justa. Assim, duas abordagens comparativas foram adotadas, sendo a primeira delas por meio da implementação dos algoritmos de terceiros para uma comparação direta, enquanto que a segunda se deu por meio de uma métrica comum a todos que utilizaram os mesmos benchmarks. Em todos os testes possíveis, os algoritmos aqui propostos se mostraram eficazes, sempre encontrando toda a Fronteira de Pareto.


  • Mostrar Abstract
  • Multi-objective optimization problems depict real situations and therefore, this class of problems is extremely important. However, even though it has been studied for decades, this class of problems continues to provide challenging situations, especially by the continuing lack of effective techniques. Among all the difficulties that we can find in the optimization of multiple objectives simultaneously, whether conflicting or not, one of the main difficulties found by the algorithms and existing approaches is the need for a priori knowledge of the problem, causing a predefined importance for each of the objectives. When dealing with this class of problems through reinforcement learning, two approaches are predominant: single policy (single-policy) and multiple policies (multi-policy). Algorithms and techniques that use the first approach suffer from the need for prior knowledge of the problem, an inherent characteristic of multi-objective problems. The second approach has other difficulties, such as: limiting the set of solutions and high computational cost. Given this presented context, the work proposes two hybrid algorithms, called Q-Managed with reset and Q-Managed without reset. Both are a hybridization of the Q-learning algorithm and the ε−constraint approach, respectively belonging to reinforcement learning and multi-objective optimization. In summary, the proposed algorithms work as follows: Q- Learning is used for environment exploration, while the ε−constraint approach is used for the environment dynamic delimitation, allowing to keep intact the essence of how the algorithm Q-Learning works. This delimitation has the following purpose: to impose the learning agent can learn other solutions by blocking actions that lead to solutions already learned and without improving them, that is, solutions to which the learning agent has already converged. This blocking actions feature is performed by the figure of a manager, where it is responsible for observing everything that occurs in the environment. Regarding the difference between the proposed algorithms, basically it is the choice of whether or not to take advantage of the knowledge already acquired of the environment after a solution is considered to be learned, that is, the learning agent has converged to a particular solution. As a way of testing the effectiveness of Q-Managed two versions, traditional benchmarks were used, which were also adopted in other works, thus allowing a fairer comparison. Thus, two comparative approaches were adopted, the first of which was through the implementation of third-party algorithms for direct comparison, while the second was done through a common metric to everyone who used the same benchmarks. In all possible tests, the algorithms proposed here proved to be effective, always finding the entire Pareto Front.

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  • SERGIO NATAN SILVA
  • Computação reconfigurável aplicada à redução de latência em sistemas de controle e predição associados a internet tátil

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • JOSÉ CLÁUDIO VIEIRA E SILVA JUNIOR
  • LEONARDO ALVES DIAS
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 28/01/2021

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  • A internet tátil é o atual avanço tecnológico para a Internet. Os dispositivos associados a este novo paradigma da internet serão responsáveis por aplicações do tipo homem-máquina com envio de informações de toque, bem como os demais estímulos já antes enviados. Dessa forma, é preciso garantir uma latência muito baixa entre os dispositivos que compõem a interação tátil. Essa latência está associada ao tempo de propagação da informação pelo canal de comunicação, poder de processamento dos dispositivos locais, complexidade das técnicas em execução, entre outros. Nesse viés, este trabalho propõe o uso de hardwares dedicados baseados em computação reconfigurável para reduzir a latência em sistemas de controle e predição aplicados a internet tátil. São propostas duas abordagens para tratar a problemática da latência. Na primeira abordagem é proposto um hardware reconfigurável para um sistema de controle inteligente baseado em lógica Fuzzy. O sistema é um controlador do tipo Takagi - Sugeno Fuzzy-PI que se propõe a reduzir a latência associada ao processamento dos dados controle de uma ferramenta tátil. A implementação usa uma estratégia totalmente paralela associada a um esquema de formato de bit híbrido (ponto fixo e ponto flutuante). Na segunda abordagem é proposta a implementação em hardware reconfigurável de técnicas de predição lineares e não-lineares. No caso não-linear é utilizada uma técnica baseada em redes neurais artificiais do tipo Perceptron de múltiplas camadas. Nesta abordagem as técnicas de predição são utilizadas para minimizar os impactos causados por atrasos e perda de informações associados a internet tátil. As propostas foram testadas para uma field programmable gate array (FPGA) na plataforma Virtex 6 xc6vlx240t-1ff1156. São apresentados dados relacionados a ocupação em hardware e throughput associados a plataforma alvo, bem como comparação entre resultados através de simulação e implementações em hardware dedicado. Os resultados se mostram superiores aos apresentados em outros trabalhos presentes na literatura.


  • Mostrar Abstract
  • Tactile internet is the current technological advance for the Internet. The devices associated with this new internet paradigm will be responsible for man-machine applications with the sending of touch information and the other stimuli already sent. Thus, it is necessary to guarantee an extremely low latency between the devices that make up the tactile interaction. This latency is associated with propagating information through the communication channel, processing power of local devices, and complexity of the techniques being executed, among others. Accordingly, this work proposes using dedicated hardware-based reconfigurable computing to reduce latency in control and prediction systems applied to tactile Internet. Two approaches are proposed to address the problem of latency. In the first approach, reconfigurable hardware is proposed for an intelligent control system based on Fuzzy logic. The system is a Takagi - Sugeno Fuzzy-PI type controller that aims to reduce the latency associated with processing data using a tactile tool. The implementation uses a fully parallel strategy associated with a hybrid bit format scheme (fixed-point and floating-point). In the second approach, the implementation in reconfigurable hardware of linear and nonlinear prediction techniques is proposed. In the nonlinear case, a technique based on multilayer Perceptron artificial neural networks is used. In this approach, prediction techniques are used to minimize the impacts caused by delays and loss of information associated with tactile Internet. The proposals were tested for a field-programmable gate array (FPGA) on the Virtex 6 xc6vlx240t-1ff1156 platform. Data related to hardware occupation and throughput associated with the target platform are presented, and a comparison between results through simulation and implementations in dedicated hardware. The results are superior to those presented in other studies in the literature.

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  • AUGUSTO CÉSAR REBOUÇAS DE BRITO
  • ANTENA BOW-TIE INTEGRADA A UMA FSS REFLETORA PARA APLICAÇÕES EM SISTEMAS 5G

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • CUSTÓDIO JOSÉ OLIVEIRA PEIXEIRO
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 02/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • Nos últimos anos, os avanços observados nos sistemas de comunicações sem fio (wireless communication systems) e o crescimento do número de suas aplicações tornaram atrativo o uso de antenas compactas de multibanda e de banda larga, tanto para aplicações em sistemas de comunicações comerciais como militares. Os exemplos mais comuns são encontrados na variedade de aparelhos portáteis de comunicação sem fio, tais como: smartphones, handsets, palmtops e laptops, dentre outros. O desenvolvimento de diferentes tecnologias sem fio, a exemplo do GSM (Sistema Global para Comunicações Móveis), RFID (Identificação por Rádio Frequência), Bluetooth, Wi-Fi e WiMAX, tem servido de motivação para impulsionar as pesquisas na busca por dispositivos mais leves, compactos e de custo reduzido, como é o caso das antenas planares em microfita. O desenvolvimento de antenas com estas características ainda é um desafio às pesquisas atuais. Este trabalho objetiva o estudo, o projeto, a fabricação e a medição de novas geometrias de antenas planares, com aberturas no plano de terra e utilização de FSS (Frequency Selective Surface), visando à redução das suas dimensões, volume e peso bem como aumento do ganho das antenas, para atender às demandas dos serviços ofertados pelos Sistemas Móveis 5G, por exemplo. A inserção de camadas de ar entre a antena e a estrutura FSS também foi utilizada visando um maior grau de liberdade para ajuste das frequências de ressonâncias. Simulações computacionais com objetivo de predizer os valores dos parâmetros que caracterizem as estruturas propostas foram realizadas através dos softwares CST e HFSS 13.0. Protótipos foram fabricados e medidos. Uma boa concordância foi observada entre os resultados simulados e medidos.


  • Mostrar Abstract
  • In recent years, advances in wireless communication systems and the growth in the number of applications have made it attractive to use compact multiband and broadband antennas for both commercial and military communications. The most common examples are found in the variety of portable wireless communication devices, such as: smartphones, handsets, palmtops and laptops, among others. The development of different wireless technologies, such as GSM (Global System for Mobile Communications), RFID (Radio Frequency Identification), Bluetooth, Wi-Fi and WiMAX, has served as a motivation to boost searches in search of lighter devices , compact and low cost, as is the case of planar microstrip antennas. The development of antennas with these characteristics is still a challenge to current research. This work aims at the study, design, manufacture and measurement of new planar antenna geometries, with openings in the ground plane and the use of FSS (Frequency Selective Surface), aiming to reduce its size, volume and weight as well as gain of antennas, to meet the demands of the services offered by the Mobile Systems 5G, for example. The insertion of air layers between the antenna and the EBG structure was also used aiming at a greater degree of freedom to adjust the resonant frequencies. Computational simulations with the objective of predicting the values of the parameters that characterize the proposed structures were performed through the CST and HFSS 13.0 softwares. Prototypes were manufactured and measured. A good agreement was observed between the simulated and measured results.

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  • ANDOUGLAS GONÇALVES DA SILVA JÚNIOR
  • Projeção holográfica com aprendizado profundo para detecção de micropartículas em amostras de água

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VITTORIO BIANCO
  • COSIMO DISTANTE
  • ESTEBAN WALTER GONZALEZ CLUA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 05/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • Esta tese propõe um sistema holográfico completo para ser aplicado em pesquisa científica e em monitoramento, que é capaz de detectar micropartículas a partir da projeção holográfica de amostras de água, usando uma abordagem de deep learning. O sistema proposto nesta tese utiliza técnicas de holografia digital para adquirir hologramas dessas partículas (um dispositivo foi construído para isso), reconstruí-las numericamente obtendo informações de fase e intensidade, e classificá-las usando modelos de aprendizado de máquina. Além disso, desenvolvemos um aplicativo na web capaz de realizar todas as etapas da reconstrução do holograma e do processo de classificação uitlizando-se dos modelos treinados, que também está disponível. A necessidade de estudos sobre partículas que são invisíveis a olho nu e que podem ser perigosas para a saúde dos seres vivos é um tema cada vez mais importante de pesquisa e há muitas preocupações a respeito. Um exemplo são os diversos tipos de microplásticos encontrados em grande escala em diferentes partes do planeta, até mesmo dentro do corpo humano. Outra partícula que pode ajudar a identificar microplásticos e que pode ser usada para calcular bioindicadores de qualidade da água são as diatomáceas. A detecção de microplásticos e diatomáceas está sujeita a estudos difíceis devido ao seu tamanho, na ordem do micrômetro.


  • Mostrar Abstract
  • This thesis proposes a complete holographic system to be applied in scientific research and monitoring, which is able to detect microparticles from the holographic projection of water samples, using a deep learning approach. The system proposed in this thesis uses digital holography techniques to acquire holograms from these particles (a device was built for this purpose), reconstruct them numerically by obtaining phase and intensity information, and classify them using machine learning models. In addition, we have developed an application on the web capable of performing all stages of the hologram reconstruction and the classification process using trained models, which is also available. The need for studies on particles that are invisible to the naked eye and that can be dangerous to the health of living beings is an increasingly important research topic and there are many concerns about it. An example is the various types of microplastics found on a large scale in different parts of the planet, even within the human body. Another particle that can help identify microplastics and that can be used to calculate bioindicators of water quality are diatoms. The detection of microplastics and diatoms is subject to difficult studies due to their size, in the order of the micrometer.

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  • ALEX FABIANO DE ARAÚJO FURTUNATO
  • Modelo analítico para predição de performance de aplicações paralelas em arquiteturas simétricas considerando variações no atraso de acesso aos dados

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • Arthur Francisco Lorenzon
  • EDSON BORIN
  • Data: 09/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • Vários modelos analíticos criados desde o trabalho pioneiro de Amdahl exploraram aspectos tais como variação no tamanho do problema, tamanho da memória, sobrecarga de comunicação e sobrecarga de sincronização, mas atrasos no acesso aos dados são considerados constantes. No entanto, esses atrasos podem variar, por exemplo, de acordo com o número de núcleos usados, com a relação entre as frequências do processador e da memória e com o tamanho do problema. Dados diferentes tamanhos de problemas e o grande número de configurações possíveis de frequência operacional e número de núcleos que as arquiteturas atuais podem oferecer, modelos de performance adequados para descrever tais variações entre essas configurações são bastante desejáveis para decisões de escalonamento offline ou online. Um novo modelo analítico de performance que considera variações no atraso médio de acesso a memória para descrever o efeito limitador da barreira de memória em aplicações paralelas em arquiteturas homogêneas de memória compartilhada é apresentado nesta tese. Os resultados experimentais indicam que a modelagem proposta captura bem o comportamento da aplicação. Além disso, mostramos que, levando em consideração parâmetros que refletem as características intrínsecas das aplicações, a proposta apresentada nesse trabalho tem vantagens significativas sobre modelos estatísticos como os baseados em aprendizagem de máquina. Nossos experimentos também mostram que a modelagem de aprendizagem de máquina convencional pode precisar de uma ordem de magnitude a mais de medições do que o modelo proposto para atingir o mesmo nível de acurácia alcançado pelo modelo proposto.



  • Mostrar Abstract
  • Several analytical models created since Amdahl's pioneering work have explored aspects such as variation in the size of the problem, memory size, communication overhead, and synchronization overhead, but delays in accessing data are considered constant. However, such delays can vary, for example, according to the number of cores used, the relationship between processor and memory frequencies, and the problem's size. Given different problem sizes and the large number of possible configurations of operational frequency and number of cores than current architectures can offer, speedup models suitable for describing such variations among these configurations are quite desirable for offline or online scheduling decisions. A new analytical performance model that considers variations in the average data access delay to describe the limiting effect of the memory wall in parallel applications in homogeneous shared memory architectures is presented in this thesis. The experimental results indicate that the proposed modeling captures the application's behavior well. Besides, we show that considering parameters that reflect the applications' intrinsic characteristics, the proposal presented in this work has significant advantages over statistical models such as those based on machine learning. Our experiments also show that conventional machine learning modeling may need about an order of magnitude more measurements than the proposed model to achieve the same level of precision achieved by the proposed model.

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  • FELIPE FERREIRA DE ARAUJO
  • Aprimoramento de largura de banda de antena de microfita usando metasuperfície para aplicações em Wi-Fi 5 e 6

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • Data: 18/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • As antenas de microfita são objeto de estudo em diversos campos de pesquisa devido a suas vantagens como: pequena espessura, peso reduzido e facilidades de integração a circuitos eletrônicos. Analogamente, a evolução observada no desenvolvimento de antenas de microfita, também foi notada em relação às metasuperfícies, versão bidimensional de um metamaterial. As metasuperfícies são materiais artificiais que não são encontrados na natureza e apresentam características eletromagnéticas não convencionais, como o índice de refração e os coeficientes de permissividade elétrica e permeabilidade magnética negativos, além disso, possuem a capacidade de utilização em estruturas planares, tais como a microfita, sem interferir em sua geometria tradicional. O objetivo desse trabalho é aumentar a largura de banda de uma antena de microfita usando um novo modelo de metasuperfície. Esta nova geometria é usada para gerar modos de alta ordem na antena e com rotação da metasuperfície em relação à antena podemos sobrepor os modos e obter uma grande largura de banda. A antena proposta apresentou largura de banda de 5,1 GHz a 8,0 GHz podendo ser aplicada em Wi-Fi 5 e 6. Resultados numéricos foram obtidos com o software Ansys HFSS. Um protótipo foi construído e medições para S11 e ganho foram realizadas. Os resultados numéricos e experimentais estão de acordo.


  • Mostrar Abstract
  • The microstrip antennas are the object of study in several research fields due to their advantages such as: small thickness, reduced weight and easy integration of electronic circuits. Similarly, the evolution observed in the development of microstrip antennas has also been noted in relation to the metasurfaces, a two-dimensional version of a metamaterial. Metasurfaces are artificial materials that are not found in nature and have unconventional electromagnetic characteristics, such as the index of refraction and coefficients of electrical permittivity and negative magnetic permeability, in addition, they have the ability to be used in planar structures, such as microstrip, without interfering with its traditional geometry. The objective of this work is to increase the bandwidth of a microstrip antenna using a new metasurface model. This new geometry is used to generate high order modes in the antenna and with rotation of the metasurface in relation to the antenna we can overlap the modes and obtain a large bandwidth. The proposed antenna presents bandwidth from 5.1 GHz to 8.0 GHz and can be applied in Wi-Fi 5 and 6. Numerical results were chosen with the Ansys HFSS software. A prototype was built and built for S11 and gains were made. The numerical and experimental results are in agreement.

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  • PHILIPPI SEDIR GRILO DE MORAIS
  • Salus: Uma Arquitetura de Saúde Digital Aplicada à Gestão de Casos da Sífilis

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GUILHERME MEDEIROS MACHADO
  • ANGELICA ESPINOSA BARBOSA MIRANDA
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ION GARCIA MASCARENHAS DE ANDRADE
  • JAILTON CARLOS DE PAIVA
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • LYANE RAMALHO CORTEZ
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 26/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • A sífilis no Brasil cresceu mais de 5000% entre 2012 e 2017, isso chamou a atenção do Ministério da Saúde que no ano de 2017 declarou que o Brasil vivia uma epidemia de sífilis. A face mais dura da sífilis está na transmissão vertical, ou seja, quando uma mulher gestante transmite o Treponema Pallidum para o seu bebê. O tribunal de Contas da União (TCU), por meio de uma auditoria séria e profunda a respeito do aumento dos casos de sífilis no Brasil, fez vários apontamentos e recomendações, dentre eles a necessidade de desenvolver ferramentas e tecnologias que possibilitem monitorar com maior eficiência a evolução da sífilis. Todavia, quando se trata de monitoramento é importante observar para além das questões epidemiológicas, diagnóstico, o cuidado, o tratamento e a cura. Esse fatores são importantes, por exemplo, para eliminar a transmissão vertical da sífilis e, consequentemente, a sífilis congênita, sendo esta última um dos maiores desafios para o Brasil. Neste contexto, é necessário, portanto, que as ações para o enfrentamento da sífilis no Brasil estejam coadunadas entre a Vigilância e a Atenção a Saúde. Essas duas áreas apesar de serem concebidas pelo Sistema Único de Saúde (SUS) como essencialmente articuladas entre si, atuam em grande parte do país de forma dicotômica, inclusive no próprio Ministério da Saúde. Isso ocorre algumas vezes pela falta de integração entre as equipes que atuam em espaço diferentes da saúde, ou porque as tecnologias disponibilizadas pelo DATASUS estão muito longe de compreenderem a necessidade de mediar uma lógica de integração entre essas áreas estratégicas do SUS. A presente tese de doutorado está, portanto, situada nesta dimensão, ela traz em sua discussão o desenvolvimento de uma arquitetura tecnológica que de fato é uma solução de saúde digital que média por meio tecnologia a integração entre a Vigilância e a Atenção a Saúde. Para tanto, incorpora em seu fluxo a gestão de casos da Sífilis no território, ou seja, no município, locais onde saúde mais se aproxima da população. Ao mesmo produz indicadores epidemiológicos e assistenciais sobre a sífilis. A construção e a validação desta arquitetura foi realizada no município de Natal-RN e toda a discussão entorno do desenvolvimento e aplicação são apresentadas nesta tese de doutorado.                   

     

  • Mostrar Abstract
  • Syphilis in Brazil grew by over 5000% between 2012 and 2017, this drew the attention of the Ministry of Health, which in 2017 declared a syphilis epidemic Brazil. The hardest side of syphilis is in vertical transmission, that is, when a pregnant woman transmits Treponema Pallidum to her baby. The Federal Court of Accounts (TCU - Brazil), through a serious and in-depth audit regarding the increase in syphilis cases in Brazil, made several notes and recommendations, among them the need to develop tools and technologies that make it possible to monitor more efficiently the evolution of syphilis countrywide. However, when it comes to monitoring it is important to look beyond epidemiological issues, diagnosis, care, treatment and cure. These factors are important, for example, to eliminate vertical transmission of syphilis and, consequently, congenital syphilis, the latter being one of the greatest challenges for Brazil. In this context, it is necessary, therefore, that the actions to face syphilis in Brazil are coordinated between Health Surveillance and Health Care. These two areas, despite being conceived by the Brazilian Health System (SUS) as essentially articulated with each other, operate in a large part of the country in a dichotomous way, including in the Ministry of Health itself. This sometimes occurs due to the lack of integration between the teams that they work in different areas of health, or because the technologies made available by DATASUS are far from understanding the need to mediate a logic of integration between these strategic areas of SUS. The present doctoral thesis is, therefore, situated in this dimension, it brings in its discussion the development of a technological architecture that in fact is a digital health solution that mediates the integration between Health Surveillance and Health Care through technology. both, it incorporates in its flow the management of cases of Syphilis in the territory, that is, in the municipality, places where health is closest to the population. At the same time, it produces epidemiological and care indicators on syphilis. The construction and validation of this architecture was carried out in the city of Natal-RN and the entire discussion surrounding the development and application is presented in this doctoral thesis.


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  • EVANDRO AILSON DE FREITAS NUNES
  • Contribuições para a Estratégia de Controle Aplicadas ao Regulador Eletromagnético de Frequência (REF).

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • DARLAN ALEXANDRIA FERNANDES
  • PAULO VITOR SILVA
  • Data: 08/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • Atualmente, os incentivos à geração de energia elétrica a partir das fontes consideradas limpas vêm aumentando consideravelmente devido à escassez dos combustíveis fósseis, até então utilizados em abundância. Dentre essas fontes alternativas, a energia eólica é a que vêm recebendo especial atenção do setor energético e da comunidade científica e, no Brasil, que no ano de 2017 assumiu a 8ª posição do ranking mundial dos países com maior capacidade instalada em usinas eólicas, a participação desse recurso natural na matriz energética apresenta um crescimento exponencial.
    A multiplicação de velocidade é uma das etapas mais importantes nos sistemas de geração de energia eólica e, tradicionalmente, é realizada por meio de caixas de engrenagens mecânicas. Contudo, devido à sua reduzida vida útil, elevado índice de falhas e por ser considerada uma fonte intermitente de ruídos, a busca por novos meios de multiplicação de velocidade para a substituição das caixas de engrenagens se tornou uma área de pesquisa importante para o aumento da eficiência de sistemas eólicos. O Regulador Eletromagnético de Frequência (REF) é um exemplo de aplicação alternativa que possibilita um elevado ganho de velocidade ao passo que faz uso das principais vantagens de uma máquina de indução com rotor do tipo gaiola de esquilo. O atual sistema de controle do REF consiste na estratégia PID convencional, que possui diversas limitações amplamente discutidas na literatura. A referida estratégia também limita a atuação do REF em diferentes pontos de operação. Com isso, nesse trabalho será adotada uma estratégia de controle baseada em inteligência artificial (IA) de lógica fuzzy para a regulação de velocidade do REF, objetivando eliminar a dependência do sistema de controle em relação aos parâmetros físicos do protótipo. Resultados de simulação e experimentais serão apresentados para a validação da eficiência da estratégia de controle proposta.


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  • Currently, incentives for clean energy generation have been increasing considerably due to the limitation of fossil fuels, until then used in abundance. Among these alternative sources, wind energy has been receiving special attention from the energy sector and scientific community and, in Brazil, which in 2017 took the 8th position in the world ranking of countries with the largest installed capacity in wind farms, the participation of this natural resource in the energy matrix shows an exponential growth.
    Speed multiplication is one of the most important steps in wind power generation systems and it is traditionally performed by means of mechanical gearboxes. However, due to its reduced service life, high failure ratio and because it is considered an intermittent noise source, the search for new speed multiplication devices for gearboxes replacement has become an important research topic to increase the efficiency of wind power systems. Electromagnetic Frequency Regulator (REF) is an example of an alternative application that allows a high speed gain while making use of the main advantages of a squirrel cage rotor induction machine. The current control system of the REF consists of the conventional PID strategy, which has several limitations widely discussed in the literature. This strategy also limits REF performance at different points of operation. In this work, a control strategy based on artificial intelligence (AI) of fuzzy logic will be adopted for REF speed regulation, with the aim of eliminate the dependence of the control system in relation to the physical parameters of the prototype. Simulation and experimental results will be presented for the validation of the efficiency of the proposed control strategy.

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  • BRUNO VICENTE ALVES DE LIMA
  • Aprendizagem Semissupervisionada por meio de Técnicas de Deep Learning e de Teoria da Informação

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANIEL SABINO AMORIM DE ARAUJO
  • IVAN NUNES DA SILVA
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • VINICIUS PONTE MACHADO
  • Data: 09/06/2021

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  • O crescimento expressivo de conjuntos de dados modernos, combinado à dificuldade de obter informações sobre rótulos, tornou o aprendizado semissupervisionado um dos problemas de importância prática na análise moderna de dados. Na maioria dos casos, obter conjunto de dados com a quantidade de exemplos suficientes para induzir um classificador, pode ser oneroso, pois é necessário que seja realizada uma rotulação dos dados por um especialista. Dados não rotulados são mais fáceis de serem obtidos, porém mais difíceis de serem analisados e interpretados. No problema do aprendizado semissupervisionado, têm-se uma base de dados formada por uma pequena parte rotulada e uma parte maior não rotulada, sendo possível duas vertentes: classificação semissupervisionada e agrupamento semissupervisionado. A partir disso, o objetivo deste trabalho baseia-se na aplicação de modelos que utilizam técnicas de Deep Learning no aprendizado semissupervisionado, onde treina-se uma rede neural, neste caso um auto encoder utilizando dados não rotulados. Então, acopla-se uma camada a mais no encoder. Esta nova camada tem seus pesos inicializado pelo algoritmo K-means++, e ajustados por meio do backpropagation utilizando aprendizado por teoria da informação. Os dados rotulados são atribuídos aos grupos gerados pelo encoder, influenciando os não rotulados, grupo à grupo, desta forma rotulando os dados não rotulados que foram previamente agrupados. Com os experimentos realizados notou-se que o desempenho satisfatório do modelo proposto quando comparados com outros algoritmos semissupervisionados, tantos os clássicos como selftraining e co-training, como outros trabalhos mais recente, mostrando a viabilidade do modelo proposto para o problema de aprendizagem semissupervisionada.


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  • The expressive growth of modern data sets, combined with the difficulty of obtaining information about labels, has made semi-supervised learning one of the problems of practical importance in modern data analysis. In most cases, obtaining a set of data with enough examples to induce a classifier, can be costly, as it is necessary to carry out data labeling by a specialist. Unlabeled data is easier to obtain but more difficult to analyze and interpret. In of semi-supervised learning problem, there is a database formed by a small part labeled and a larger part not labeled, being possible two aspects: semi-supervised classification and semi-supervised clustering. With this, this work aims to apply models that use Deep Learning techniques in semi-supervised learning, where a neural network is trained, in this case, an autoencoder using unlabeled data. Then, an additional layer is embedded in the encoder. This new layer has its weights initialized by the K-means ++ algorithm and adjusted through the backpropagation algorithm using information theory learning. The labeled data is assigned to the clusters generated by the encoder, influencing the unlabeled, cluster by cluster, thus labeling the non-labeled data that was previously clustered. With the experiments carried out, it was noted that the satisfactory performanceof the proposed model when compared with other semi-supervised algorithms, both the classics such as self-training and co-training, as well as other more recent works, showing the proposed model feasibility for the learning semi-supervised problem.

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  • FELIPE OLIVEIRA SIMÕES GAMA
  • Desenvolvimento de Sistemas de Comunicações Codificados por Wavelets e Baseados no Padrão IEEE 802.15.4 para Sistemas de Controle por Redes de Sensores Sem Fio Industrial

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ELMER ROLANDO LLANOS VILLARREAL
  • JEFFERSON DOOLAN FERNANDES
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RODRIGO SOARES SEMENTE
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 24/06/2021

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  • Com o advento da Indústria 4.0 a comunicação sem fio se tornou uma tendência para a transmissão de sinais em ambientes industriais, poupando recursos e possibilitando novas aplicações quando comparada com sistemas de comunicações cabeados. Neste contexto, a transmissão de dados entre sensor e controlador dentro de malhas de controle que utilizam nós interconectados por enlace sem fio fica susceptível aos efeitos degenerativos produzidos pelos múltiplos percursos de propagação. No entanto, a maioria dos padrões das redes de sensores sem fio industrial não fornecem nenhum controle de correção erro, o que seria útil para melhorar a confiabilidade e eficiência da comunicação, visto que são baseados no protocolo IEEE 802.15.4. 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 os nós interconectados por enlace sem fio devido sua robustez aos efeitos do canal sem fio e por sua baixa complexidade computacional. Este trabalho é baseado em uma abordagem que explora as matrizes wavelets para o projeto de filtros de resposta ao impulto finita (Finite Impulse Response - FIR) utilizados na codificação dos sinais complexos gerados
    pela camada física do protocolo IEEE 802.15.4. Com isso, é proposto um novo sistema de transmissão que ainda é baseado no protocolo IEEE 802.15.4, o que permite manter a interoperabilidade com sistemas legados e ainda alcançar desempenho superior a estes quanto aos requisitos necessários para o estabelecimento de sistemas de controle por redes sem fio. Especificamente, espera-se que o sistema proposto aumente a confiabilidade da comunicação e assim diminua os eventos de retransmissão por erros provocados pelo canal sem fio sobre os pacotes de dados transmitidos. Em particular, os atrasos de comunicação derivados destes eventos de retransmissão interferem gravemente no sistema de controle, por não garantir as restrições temporais do sinal de controle. Além disso, um ponto importante quanto ao desempenho do sistema proposto é a possibilidade de melhorar a confiabilidade da comunicação sem diminuição da eficiência espectral. Aliado a isso, o sistema proposto também possibilita uma atuação adaptativa em termos da taxa de codificação e parâmetros da matriz wavelet, sem aumento significativo da complexidade de implementação. O sistema de comunicação proposto será implementado utilizando-se o conceito de rádio definido por software no ambiente de desenvolvimento GNU Radio. O desempenho do sistema de comunicação será avaliado em termos de probabilidade de erro de bit (bit error rate, BER) versus E b /N0 e de eficiência espectral, considerando um modelo de canal variante no tempo com desvanecimento Rayleigh plano. Além disso, os efeito do sistema de transmissão serão considerados na análise de controlabilidade de um sistema de controle.


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  • With the advent of Industry 4.0 wireless communication has become a trend for signal transmission in industrial environments, sparing features and enabling new applications when compared to wired communications systems. In this context, the transmission of data between sensor and controller within control loop using wireless interconnected nodes is susceptible to the degenerative effects produced by the multiple propagation paths. Nevertheless, most industrial wireless sensor network standards provide no error-control mechanism, which would be useful for improving communication reliability and efficiency, as they are based on the IEEE 802.15.4 protocol. In order to minimize these destructive effects characteristic of wireless channels, several techniques have been investigated recently. Among them, the wavelet coding is presented as a good alternative for the nodes interconnected by wireless communication due to its robustness to the effects of the wireless channel and its low computational complexity. This work is based on an approach that explores wavelet matrices for the design of finite impulse response (FIR) filters used in the coding of the complex signals generated by the physical layer of the IEEE 802.15.4 protocol. A new transmission system is proposed that is still based on the IEEE 802.15.4 protocol, which allows to maintain the interoperability with legacy systems and to still achieve superior performance to the requirements for the establishment of control systems by networks wireless. Specifically, it is expected that the proposed system will increase the reliability of the communication and thereby decrease the retransmission events caused by the wireless channel over the transmitted data packets. In particular, the communication delays derived from these retransmission events seriously interfere with the control system, as it does not guarantee the time constraints of the control signal. In addition, an important point regarding the performance of the proposed system is the possibility to improve the reliability of the communication without diminishing the spectral efficiency. The proposed system also allows for an adaptive performance in terms of the coding rate and parameters of the wavelet matrix, without a significant increase in the implementation complexity. The proposed communication system will be implemented using the software concept radio concept in the GNU Radio development environment. The performance of the communication system will be evaluated in terms of bit error rate (BER) versus Eb /N0 and spectral efficiency, considering a time-variant channel model with flat Rayleigh fading. In addition, the effects of the transmission system will be considered in the controllability analysis of a control system.

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  • SAMANTA MESQUITA DE HOLANDA
  • Estudo de Metamaterial Têxtil para Aplicações em Substratos de Antenas Planares para Tecnologia WBAN

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MARCOS SILVA DE AQUINO
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • Data: 30/06/2021

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  • O incessante desenvolvimento dos sensores biométricos implantados ou vestíveis, proporcionaram o crescimento da tecnologia WBAN (Wireless Body Area Network). Uma WBAN pode ser usada para muitas aplicações, como monitoramento de sinais fisiológicos e aplicativos de comunicação industrial. Nesse contexto, a antena têxtil é um importante elemento na comunicação sem fio em tecidos inteligentes, sendo objeto de pesquisa recorrente em aplicações industriais, militares e médica. Essas antenas são flexíveis e, por esse motivo, torna-se conveniente em aplicações onde a rigidez das antenas tradicionais é considerada um entrave. A utilização de metamaterias em antenas pode proporcionar entre outras características redução de SAR (Specific Absorption Rate) e miniaturização do dispositivo. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de antenas planares com substrato metamaterial têxtil na faixa de frequência 5G para aplicações WBAN, mostrando desde confecção dos substratos até a fabricação e testes das antenas. Foram selecionados três tipos de substrato têxtil com estrutura e composição diferentes, e em cada um deles foi inserido um fio condutivo através de técnicas distintas (inserção manual, malharia e costura automática). A caracterização dos materiais foi realizada através de simulações no HFSS e do método da sonda coaxial, para obtenção dos parâmetros elétricos. Posteriormente a etapa de caracterização, as antenas foram projetadas e simuladas para operar em 3,5 GHz, sendo os melhores resultados fabricados e testados em um Analisador de Redes Vetorial (ARV). Os resultados obtidos nas simulações e testes, foram analisados e constatou-se a presença de característica metamaterial nas geometrias de laçada e ponto reto. As antenas com substrato metamaterial têxtil apresentaram frequência de ressonância menor em relação as que possuíam substrato têxtil dielétrico, indicando a possibilidade de redução das dimensões do dispositivo. 


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  • The incessant development of implanted or promoted biometric sensors has led to the growth of Wireless Body Area Network (WBAN) technology. A WBAN can be used for many applications, such as monitoring of physiological signals and industrial communication applications. In this context, the textile antenna is an important element in wireless communication in smart fabrics, being the subject of recurrent research in industrial, military and medical applications. These antennas are flexible and, therefore, become convenient in applications where antenna rigidity is an obstacle This work presents the development of planar antennas with a textile metamaterial substrate in the 5G frequency range for WBAN applications, showing all process from making the substrates to the manufacture and testing of the antennas. Three types of textile substrate with different structure and composition were selected, and in each of them a conductive thread was inserted through different techniques (manual insertion, knitting and automatic sewing). The characterization of the materials was performed using simulations in the HFSS and the coaxial probe method, to obtain the electrical parameters. The antennas were designed and simulated to operate at 3.5 GHz, the best results being manufactured and tested in a Vector Network Analyzer (VNA). The results obtained in the simulations and tests were analyzed and the presence of a metamaterial characteristic was found in the loop and straight stitch geometries. Antennas with a textile metamaterial substrate had a lower resonance frequency than those with a dielectric textile substrate, indicating the possibility of reducing the dimensions of the device.

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  • LEIDIANE CAROLINA MARTINS DE MOURA FONTOURA
  • Novo Método de Síntese de FSS Multibanda Baseado em Aprendizado de Máquina para Sistemas de Comunicação Sem Fio

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALFREDO GOMES NETO
  • CUSTÓDIO JOSÉ OLIVEIRA PEIXEIRO
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 09/07/2021

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  • As superfícies seletivas de frequência, ou simplesmente FSS, desempenham um papel fundamental na otimização de sistemas de telecomunicações, possibilitando, entre outras aplicações, a redução de sinais indesejáveis. Combinar as dimensões e a disposição dos elementos e definir as características físicas desses dispositivos, como espessura e permissividade do substrato, pode gerar conflito de objetivos e complexidade na análise e síntese da FSS. Nesse contexto, este trabalho realiza um estudo sobre a aplicação do aprendizado de máquina supervisionado, com o algoritmo árvore de decisão, na síntese de superfícies seletivas de frequência. Para isso, utilizou-se a flor de girassol (Helianthus annuus) como elemento base, tratando-se de uma geometria original e simplificada, com características de resposta em frequência semelhantes às de estruturas fractais. O trabalho é dividido em duas partes: caracterização do elemento proposto e síntese da FSS multibanda. Inicialmente, a evolução da geometria e as equações de projeto são apresentadas. As estruturas intermediárias e a proposta são caracterizadas numericamente pelo programa comercial Ansoft Designer, fabricadas e caracterizadas experimentalmente, verificando-se boa concordância entre os resultados simulados e medidos. Na segunda etapa, a geometria flor de girassol é parcialmente modificada para definir variáveis de parametrização. O Ansoft Designer caracteriza numericamente cada valor de variável da nova geometria e gera as respostas em frequência sem repetição. O algoritmo árvore de decisão realiza a classificação e avaliação do conjunto de dados, e o algoritmo floresta aleatória valida e confirma os resultados. Este processo e a síntese da FSS usando o algoritmo árvore de decisão ocorrem em menos de 10 segundos, com acurácia maior que 90 %, atendendo aos critérios desejáveis, sob dois cenários distintos. Com base nestes cenários, duas FSS são fabricadas e caracterizadas experimentalmente, obtendo resultados simulados e medidos com boa concordância. Além disso, observa-se que a agilidade e a precisão deste algoritmo de classificação tornam a síntese das estruturas particularmente interessante. Destacam-se implementação intuitiva, simplicidade no treinamento e validação, e modelo de análise de dados eficiente.


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  • Frequency selective surfaces, or simply FSS, play a fundamental role in optimizing telecommunications systems by reducing undesirable signals, among other applications. Combining the dimensions and arrangement of the elements and defining the physical characteristics of these devices, such as thickness and permittivity of the substrate, can cause conflict of objectives and make more complex the analysis and synthesis of the FSS. In this context, the present work is a study on the application of supervised machine learning with the decision tree algorithm in the synthesis of frequency selective surfaces. For this, the sunflower (Helianthus annuus) was used as a base element, being an original and simplified geometry, with frequency response characteristics similar to those of fractal structures. The thesis work is thus divided in two parts: the proposed element characterization and synthesis of the multiband FSS. Initially, the evolution of geometry and design equations are presented. The intermediate and the proposed structures are numerically characterized using the commercial software Ansoft Designer, manufactured, and experimentally characterized, with good agreement between the simulated and measured results. In the second step, the sunflower geometry is partially modified to define parameterization variables. The Ansoft Designer numerically characterizes the value of each variable of the new geometry, and it generates the frequency responses without repetition. The decision tree algorithm performs the dataset classification and evaluation, and the random forest algorithm validates and confirms the results. This process and the synthesis of the FSS using the decision tree algorithm occur in less than 10 seconds, with accuracy greater than 90\%, meeting the desirable criteria, under two different scenarios. Based on these scenarios, two FSS are manufactured and experimentally characterized, obtaining results with good agreement. Moreover, it is observed that the agility and precision of this classification algorithm make the synthesis of the structures particularly interesting. Intuitive implementation, simplicity in training and validation, and an efficient data analysis model are highlighted.

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  • DEMÉTRIOS ARAÚJO MAGALHÃES COUTINHO
  • Predição de compensações entre desempenho-energia e seleção em tempo de execução para aplicativos paralelos em sistemas heterogêneos de multiprocessamento

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIELE DE SENSI
  • ANTONIO CARLOS SCHNEIDER BECK FILHO
  • CARLOS AVELINO DE BARROS
  • HENRIQUE COTA DE FREITAS
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 15/07/2021

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  • Na era multicores, o tamanho do espaço de operação do software, ou seja, configurações de hardware que fornecem diferentes desempenho e consumo energético de um software, é significativamente maior. Além disso, torna-se ainda mais complexo escolher uma configuração que otimize o desempenho e o consumo de energia de processadores heterogêneos. Arquiteturas heterogêneas de vários núcleos oferecem flexibilidade em diferentes tipos de núcleos e de tensão e frequência, definindo um vasto espaço de design a ser explorado. Além do mais, soluções de eficiência energética é crucial em dispositivos menores, pois pode levar a uma vida útil mais longa da bateria e uma melhor experiência do usuário, incluindo aplicativos mais complexos. Esta tese propõe uma metodologia para encontrar balanços entre performance e energia para aplicações paralelas com cargas de trabalho balanceadas dinamicamente, rodando em sistemas multiprocessado heterogêneo com uma arquitetura de conjunto de instruções único (ISA). Nosso método concebe novos modelos analíticos para desempenho e consumo de energia cujos parâmetros podem ser ajustados usando apenas algumas medições off-line estrategicamente amostradas. Esses modelos são então usados para estimar o desempenho de um aplicativo e o consumo de energia para todo o espaço de configuração. Por sua vez, essas predições realizadas off-line definem a escolha das configurações de Pareto-ótimas estimadas do modelo, que são usadas para informar a configuração que o aplicativo deve executar. A metodologia foi validada em uma placa ODROID-XU3 para oito programas dos aplicativos PARSEC Benchmark, Phoronix Test Suite e Rodinia. Foram observadas economias de energia de até 59,77%, 61,38% e 17,7% em comparação com os governadores do Linux performance, ondemand e powersave, respectivamente, com desempenho superior ou semelhante. Este método visa fornecer um ponto de partida ideal para um gerenciador de energia para tomar melhores decisões de acordo com o desempenho do aplicativo e requisitos de consumo de energia e sistema em execução. Dessa forma, esta tese também propõe uma estratégia usando a configuração Pareto-ótima selecionada por nossos modelos como um ponto de partida apropriado para um runtime support framework, chamado Nornir. Esse framework realiza dinamicamente uma busca local por uma configuração mais desejável de núcleos e frequência adaptando às flutuações da carga de trabalho e interferência externa. Além disso, estendemos nosso modelo de energia para prever o consumo de todo o dispositivo, ou seja, a soma do consumo de todos os componentes internos. Esta abordagem híbrida foi empregada em uma placa ODROID-XU3 em  dois aplicativos multi-thread. Nornir começando com a configuração de Pareto pode alcançar até 50% de economia de energia em comparação com configurações de partida aleatórias. Também observamos que o governador Linux performance e interactive consumiu até 1,62X mais energia do que Nornir usando Pareto.


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  • In the multi-core era, the size of the software operation space, i.e. hardware configurations that provide different software performance and energy consumption, is significantly larger. It becomes even more complex to choose a configuration that optimizes heterogeneous processors' performance and energy consumption. Heterogeneous multicore architectures offer flexibility in different core types and voltage and frequency pairings, defining a vast design space to explore. Furthermore, energy efficiency solutions are crucial on smaller devices as they can lead to longer battery life and a better user experience, including more complex applications. This thesis proposes a methodology to find performance-energy trade-offs for single parallel applications with dynamically balanced workloads running on HMP systems with a single instruction-set architecture (ISA). Our method devises novel analytical models for performance and power consumption whose parameters can be fitted using only a few strategically sampled offline measurements. These models are then used to estimate an application's performance and energy consumption for the whole configuration space. In turn, these offline predictions define the choice of estimated Pareto-optimal configurations of the model, which are used to inform the configuration that the application should execute. The methodology was validated on an ODROID-XU3 board for eight programs from the PARSEC Benchmark, Phoronix Test Suite and Rodinia applications. Energy savings of up to 59.77%, 61.38% and 17.7% were observed compared to the performance, ondemand and powersave Linux governors, respectively, with higher or similar performance. This method aims to provide an optimal start point for a runtime energy manager to make better decisions according to the given application's performance and energy consumption requirements and running system. Therefore, this thesis also proposes a strategy using the Pareto-optimal configuration selected by our models as an appropriate start point for a runtime support framework called Nornir.  This framework performs a  local search dynamically for a more desirable configuration of cores and frequency adapting to workload fluctuations and external interference.  Also, we extend our power model to predict the whole device's consumption, i.e. the sum of all internal components' consumption. This hybrid approach was employed on an ODROID-XU3 board on two multi-thread applications. Nornir starting with Pareto configuration can achieve up to 50% of energy savings compared to random starting configurations. We also observed that the performance and interactive Linux governors consumed up to 1.62X more energy than Nornir using Pareto.

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  • TADEU FERREIRA OLIVEIRA
  • Uso de Processamento Paralelo e Distribuído no Plano de Controle de Redes Definidas por Software para Aumento da Eficiência Energética em Redes de Datacenters

     
  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • ANDREY ELÍSIO MONTEIRO BRITO
  • CARLOS AVELINO DE BARROS
  • Data: 30/07/2021

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  • As redes definidas por software tem como principal característica a separação do papel de tomada de decisão, chamado plano de controle, e do papel de encaminhamento dos pacotes, chamado plano de dados. Essa separação permitiu que se introduzisse o conceito de programabilidade da rede, com isto novas aplicações puderam ser implementadas para interagir diretamente com o funcionamento das redes. Hoje, essas aplicações permitem que ambientes de datacenters adaptem-se à demanda de maneira elástica, viabilizando os serviços de computação em nuvem. Nesse cenário, os datacenters são os grandes provedores de serviços e um de seus principais custos é o consumo de energia na infraestrutura de servidores e de equipamentos de rede. Muitos trabalhos indicam que o uso da SDN em redes de datacenter permite uma melhor eficiência energética, especialmente no plano de dados. Neste trabalho apresenta-se uma estratégia de uso do processamento paralelo e processamento distribuído com diminuição de frequência dos elementos processadores buscando diminuição de consumo de energia nos controladores de redes definidas por software. A implementação de um controlador paralelo executando em um ambiente multi-core homogêneo, bem como uma implementação distribuída que oferece maior tolerância a falha são apresentadas com foco na eficiência energética.

     

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  • The main feature of the software-defined networks is the separation of the role of decision-making, known as control-plane, and the role of routing of the packages, known as data-plane. This separation allowed the introduction of the concept of network programmability, with which new applications could be implemented to interact directly with the operation of the networks. Today, these applications enable data center environments to match demand elastically, enabling cloud computing services. In this scenario, the datacenters became the prominent service providers, and one of its main costs is the consumption of energy in the infrastructure of servers and network equipment. Many papers indicate that software-defined network in datacenter networks allows for better energy efficiency, especially in the data plane. In this work, we present a strategy to – using parallel processing and distributed processing with lower operating frequency on the processing elements – reduce the energy consumption of the controllers on a software-defined network. The implementation of parallel and distributed versions of an SDN controller offers a fault-tolerant energy-aware solution to the presented problem.

     
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  • LUIS ENRIQUE ORTIZ FERNANDEZ
  • Método para medir, modelar e prever a profundidade e erros de posicionamento de câmeras RGB-D em Função de distância, velocidade e vibração

  • Orientador : RAFAEL BESERRA GOMES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • COSIMO DISTANTE
  • ESTEBAN WALTER GONZALEZ CLUA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • Data: 02/08/2021

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  • Esta tese propõe uma metodologia versátil para medir, modelar e estimar erros como o RMSE na profundidade e o RPE no posicionamento da câmera utilizando dados capturados de uma câmera RGB-D montada no topo de uma plataforma robótica móvel de baixo custo. O método proposto é dividido em três etapas, sendo que a primeira consiste na criação de dados que expressam a verdade (ground truth), tanto para pontos 3D (mapeamento) quanto para poses de câmera (localização). A próxima etapa é a aquisição de um conjunto de dados para cálculo dos erros RMSE e RPE utilizando a plataforma móvel com câmera RGB-D. Por fim, a terceira etapa consiste em modelar e estimar os erros nas medidas de profundidade e posicionamento da câmera em função da distância, velocidade e vibração. Para este estágio de modelagem e estimação, uma abordagem simples baseada em redes neurais do tipo MLP é usada. Isso resulta em duas redes, N rmse Z para a predição do erro de profundidade e N RPE para a previsão do erro de posicionamento da câmera. Experimentos mostram que as redes N rmse Z e N RPE têm uma precisão de ± 1% e ± 2,5%, respectivamente. A metodologia proposta pode ser usada diretamente nas técnicas que requerem uma estimativa da dinâmica do erro, como por exemplo a robótica probabilística para localização e mapeamento, usando câmeras RGB-D montadas em UAVs, UGVs e também USVs (incluindo veleiros robóticos). Tarefas que usam sensores RGBD, tais como monitoramento ambiental, manutenção de obras de engenharia e segurança pública, podem contar com esta abordagem para obter informações sobre o erro associado às medições da câmera (profundidade e posicionamento).


  • Mostrar Abstract
  • This thesis proposes a versatile methodology for measuring, modeling, and predicting errors as the RMSE in the depth and the RPE in the camera positioning using data captured from an RGB-D camera mounted on the top of a low-cost mobile robot platform. The proposed method is divided in three stages, with the very first one consisting on the creation of ground truth data for both 3d points (mapping) and camera poses (localization). The next stage is the acquisition of a data set for RMSE and RPE errors calculation using the mobile platform with the RGB-D camera. Finally, the third step is to model and predict the errors in the measurements of depth and positioning of the camera as a function of distance, speed, and vibration. For this modeling and prediction stage, a simple approach based on MLP neural networks is used. This results in two networks, the N rmse Z for the depth error prediction and the N RPE for the prediction of camera positioning error. Experiments show that the N rmse Z and N RPE have an accuracy of ± 1% and ± 2.5%, respectively. The proposed methodology can be straight used in techniques that require an estimation of the error dynamics, as for example probabilistic robotics for localization and mapping, with RGB-D cameras mounted on UAVs, UGVs, and also USVs (including sailboats). Tasks that use RGB-D sensors, such as environmental monitoring, maintenance of engineering works, and public security, could rely on this approach to obtain the error information associated to the camera measurements (depth and positioning).

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  • LUÍS BRUNO PEREIRA DO NASCIMENTO
  • Planejamento de Caminhos Suaves e Seguros Baseados em Espuma Probabilística para Sistemas Robóticos Autônomos

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • DENNIS BARRIOS ARANIBAR
  • EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 30/08/2021

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  • Planejar um caminho para que um robô navegue entre dois pontos em um dado ambiente, sem colidir com obstáculos, é um dos principais problemas no âmbito da robótica autônoma. A busca por caminhos curtos e com um tempo de busca reduzido são características da maioria dos métodos de planejamento, mas para aplicações onde há uma atuação direta com seres humanos, como na robótica assistiva, a garantia de um maior grau de segurança nos movimentos é um requisito fundamental. Nesse contexto, esta tese de doutorado apresenta um conjunto de estratégias para a realização do planejamento de caminhos seguros para robôs autônomos. As estratégias desenvolvidas baseiam-se fundamentalmente nos conceitos do Método da Espuma Probabilística (PFM), um planejador global baseado em amostragem capaz de gerar caminhos limitados por um conjunto de bolhas conectadas, garantindo assim uma região volumétrica no espaço livre para manobrabilidade segura. O PFM necessita da representação explícita da região de obstáculos no espaço de configurações para computação das bolhas, o que inviabiliza, na prática, sua aplicação para a maioria dos problemas robóticos. Dessa forma, foi desenvolvida uma nova estratégia para o cálculo das bolhas sem necessitar da computação dos obstáculos no espaço de configurações, além disso, foi realizada uma análise para a diminuição do número de parâmetros do método. A fim de melhorar a qualidade dos caminhos planejados, foram implementadas estratégias de otimização para diminuir o comprimento e aumentar a suavidade do caminho, mantendo a principal característica da abordagem que é a segurança. Foram desenvolvidas novas variantes do PFM com a intenção de explorar diferentes mecanismos para a propagação da espuma, e com isso, garantir o planejamento de caminhos mais curtos, com menor tempo de busca e mais seguros. Para ilustrar as principais linhas de contribuição dessa tese, alguns experimentos simulados foram realizados considerando o planejamento para dois robôs assistivos: O primeiro trata-se de um exoesqueleto para membros inferiores, com as tarefas de transpor obstáculos, subir e descer um degrau, obtendo assim caminhos suaves, representando movimentos que se aproximam do padrão antropomórfico. Esses resultados ilustraram a capacidade dos métodos baseados em espuma probabilística em planejar caminhos seguros e suaves para robôs com cadeia cinemática, sem a necessidade do cálculo da região de obstáculos. O segundo dispositivo considerado nos experimentos foi um Andador Inteligente, onde foi possível observar o planejamento de caminhos seguros para um robô com rodas de acionamento diferencial, além de evidenciar alguns aspectos dos caminhos planejados pelos novos métodos desenvolvidos.


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  • Planning a path for a robot to navigate between two points in a given environment and avoiding colliding with obstacles is one of the main issues for autonomous robotics. The search for short paths and reduced search time are aspects of most planning methods, but for applications where the robots interact directly with human beings, such as assistive robotics, ensuring a greater degree of safety in movements is a fundamental requirement. In this context, this Ph.D. thesis presents a set of new strategies for the planning of safe paths for autonomous robots. The methods developed are fundamentally based on the concepts of the Probabilistic Foam Method (PFM). PFM is a sampling-based path planning method capable of generating paths bounded by a set of connected bubbles, which guarantees a volumetric region in the free space for safe maneuverability. In order to compute the bubbles, PFM requires an explicit representation of the obstacles region in the configuration space, which is computationally impracticable considering its application for most problems. Thus, we applied a new strategy to compute bubbles without representing these obstacles regions. Besides, we present an analysis to reduce the number of PFM parameters. To improve the quality of the paths, two optimization procedures were implemented in order to reduce the path length and increase the path smoothness, maintaining the high clearance. New variants of PFM were developed to explore different mechanisms for the propagation of the foam, to ensure the planning of shorter paths, with short searching time, and guaranteeing paths with high clearance.  In order to demonstrate the main contributions of this Ph.D. thesis, some simulated experiments were performed, considering the path planning for two assistive robots: The first one is a lower limbs exoskeleton, with the tasks of overcoming obstacles, walking up and down a stair, resulting in smooth movements, with a more anthropomorphic pattern.  These results illustrate the ability of PFM to plan safe and smooth paths for open kinematic-chain robots without the explicit representation of the obstacles region in configuration space. The Smart Walker was the second robot considered in this work. It was possible to illustrate the planning of safe paths for a mobile robot with differential drive in addition to showing some aspects of the paths planned by the new methods developed.

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  • JEAN MARIO MOREIRA DE LIMA
  • Extração de Características Representativas Para o Desenvolvimento de Sensores Virtuais Industriais: Uma Abordagem Baseada em Aprendizado Profundo

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • LEANDRO LUTTIANE DA SILVA LINHARES
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • ROBERTO KAWAKAMI HARROP GALVAO
  • WALLACE MOREIRA BESSA
  • Data: 03/09/2021

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  • O aprendizado profundo vem sendo utilizado cada vez mais nos problemas de mo- delagem de sensores virtuais, os soft sensors, aplicados a processos industriais de não- linearidade acentuada. Sensores virtuais têm a capacidade de gerar estimativas de variá- veis de processo, que normalmente estão associadas a índices de qualidade, em tempo real. Assim, tais sensores apresentam-se como uma alternativa viável quando as variá- veis de interesse são de difícil medição devido a algum fator limitante: indisponibilidade de sensores físicos ou grandes intervalos de medição. Estratégias tradicionais de apren- dizado de máquina encontram dificuldades para modelar tais sensores. Normalmente, processos industriais são altamente não-lineares e a quantidade de dados rotulados dis- poníveis é escassa. Devido a isso, a extração de características representativas presente na quantidade abundante de dados não-rotulados tem se tornado uma área de interesse no desenvolvimento de sensores virtuais. A partir das premissas citadas, uma nova téc- nica de modelagem de sensores virtuais, baseada em aprendizado profundo e de repre- sentação, que integra autoencoders empilhados (SAE), informação mútua (MI), memória longa de curto prazo (LSTM) e agregação bootstrap, é proposta. Primeiramente, no está- gio não supervisionado, a estrutura SAE é treinada hierarquicamente camada-a-camada. Em seguida, logo após o treinamento de uma camada, a análise MI é conduzida entre as saídas-alvo do modelo e as representações da camada atual com objetivo de avaliar as características aprendidas. Neste sentido, o método proposto remove as informações irre- levantes e pondera as retidas de tal maneira que os pesos sejam proporcionais à relevância da representação. Além disso, esta abordagem é capaz de extrair informações represen- tativas profundas. Na etapa supervisionada, por sua vez, chamada de ajuste fino, uma estrutura LSTM é acoplada à cauda da estrutura SAE para endereçar o comportamento dinâmico intrínseco dos sistemas industriais avaliados. Por fim, uma estratégia de ensem- ble, chamada de agregação bootstrap, combina os modelos obtidos na fase do treinamento supervisionado com o propósito de melhorar a performance e a credibilidade do sensor virtual. Assim, para avaliar a performance dos modelos gerados pela técnica proposta, utiliza-se dois processos não-lineares industriais, amplamente usados como benchmarks na implementação de soft sensors. Os resultados mostram que os sensores virtuais pro- postos obtiveram desempenho de predição melhor que métodos tradicionais e diversos métodos estado-da-arte.


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  • Deep learning is growing in popularity in virtual sensor modeling problems - the soft sensors - applied to industrial processes of accentuated nonlinearity. Virtual sensors can generate estimates of process variables, which are associated with quality indexes in real- time. Thus, such sensors are a viable alternative when the variables of interest are difficult to measure due to some limiting factor: unavailability of hardware sensors or large measu- rement intervals. Traditional machine learning strategies show difficulties to model such sensors. Typically, industrial processes are highly nonlinear, and the amount of available labeled data is scarce. Due to that, the extraction of representative features present in the abundant amount of unlabeled data has become an area of interest in the development of virtual sensors. From the aforementioned premises, a new virtual sensor modeling tech- nique based on deep learning and representation, which integrates stacked autoencoders (SAE), mutual information (MI), long short-term memory (LSTM), and aggregation bo- otstrap , is proposed. First, in the unsupervised stage, the SAE structure is hierarchically trained layer-by-layer. After a layer’s training, MI analysis is conducted between the tar- get outputs of the model and the representations of the current layer to assess the learned characteristics. The proposed method removes irrelevant information and weights the re- tained ones. The given weights being proportional to the relevance of the representation. Therefore, this approach can extract deep representative information. In the supervised step, called fine-tuning, an LSTM structure is coupled to the tail of the SAE structure to address the intrinsic dynamic behavior of the evaluated industrial systems. Further, a ensemble strategy, called bootstrap aggregation, combines the models obtained in the supervised training phase to improve the performance and credibility of the virtual sen- sor. The proposal uses two industrial nonlinear processes, widely used as benchmarks, to evaluate the performance of the models generated by the proposed technique in the implementation of soft sensors. The results show that the proposed virtual sensors ob- tained better prediction performance than traditional methods and several state-of-the-art methods.

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  • JULIANO COSTA LEAL DA SILVA
  • Modelagem e Análise de Impacto Harmônico de um Gerador de Indução do tipo Gaiola de Esquilo Interconectado à Rede Elétrica e Acionado por um Regulador Eletromagnético de Frequência

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAMÁSIO FERNANDES JUNIOR
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • THALES AUGUSTO DE OLIVEIRA RAMOS
  • Data: 30/09/2021
    Ata de defesa assinada:

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  • A análise da qualidade de energia elétrica é uma questão essencial na integração de fontesdistribuídas de energia. Devido ao aumento da penetração de tais fontes interligadas à rede elétrica, empregando conversores de potência, novos limites das perturbações harmônicas são regulados por normas técnicas.Este trabalho tem como objetivo analisar a qualidade da energia elétrica de um sistema de energia eólica interligado à rede elétrica. Esse sistema ébaseado em um Gerador de Indução tipo Gaiola de Esquilo (GIGE),e acionado por um Regulador Eletromagnético de Frequência (REF). O modelo harmônicode regime permanente do REF é desenvolvido a partir doreferencial estacionário,conforme a modelagem da máquina de induçãoconvencional. Assim, é possível analisar as perturbações harmônicas ocorridas nas grandezas elétricas e mecânicas devido ao inversor de tensão de armadura do REF. A conexão elétrica entre o REF e o GIGE é inexistente, e os resultados demonstram que a inércia inerente do sistema contribui para a mitigação do conteúdo harmônicono lado da rede, oriundo do chaveamento do conversor. Além dos resultados de regime permanente, a distorção nominal total (DNT), que inclui os componentes harmônicos e inter-harmônicos, foi calculada e apresentou melhor desempenho em comparação com o padrão IEEE 1547-2018 e com dados reais, extraídos de um único Gerador de Indução Duplamente Alimentado (GIDA). Por fim, o desempenho harmônico do sistema proposto foi avaliado levando em consideração o impacto da impedância equivalentede Thévenin da rede elétrica no Ponto de Acoplamento Comum (PAC).


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  • The analysis of electricity quality is an essential issue in the integration of distributed energy sources. Due to the increased penetration of such sources connected to the electricity grid, using power converters, new harmonic disturbance limits are regulated by technical standards. . This system is based on a Squirrel Cage Induction Generator (SCIG), and driven by an Electromagnetic Frequency Regulator (EFR). The steady state harmonic model of the REF is developed from the stationary frame, according to the conventional induction machine modeling. Thus, it is possible to analyze the harmonic disturbances occurring in electrical and mechanical quantities due to the EFR armature voltage inverter. The electrical connection between the EFR and the SCIG is non-existent, and the results demonstrate that the system's inherent inertia contributes to the mitigation of the harmonic content on the network side, arising from the converter switching. In addition to steady state results, Total Nominal Distortion (TND), which includes harmonic and interharmonic components, was calculated and performed better compared to the IEEE 1547-2018 standard and real data extracted from a single Generator Powered Induction System (SCIG). Finally, the harmonic performance of the proposed system was evaluated taking into account the impact of the Thevenin equivalent impedance of the electrical network on the Point of Common Coupling (PCC).

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  • ROGER ROMMEL FERREIRA DE ARAÚJO
  • Melhorando Localidade de Acesso à Memória no Método de Elementos Espectrais Através de Curvas de Preenchimento de Hilbert

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • HIROSHI OKUDA
  • Lucia Catabriga
  • LUTZ GROSS
  • Data: 07/10/2021

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  • A equação da onda tem uso frequente na física matemática e na engenharia, e temos de resolvê-la repetidamente para simular propagações de onda via software. O método dos elementos espectrais, uma das várias abordagens utilizadas na solução numérica da equação da onda, discretiza o domínio subjacente através de uma malha feita de elementos e nós, e percorre todos os elementos e todos os nós a cada intervalo de tempo para avançar a equação de interesse ao longo do tempo. Propomos um algoritmo de reordenação de memória, projetado para ser usado com o método dos elementos espectrais, que reorganiza informações da malha para reduzir o número de falhas de cache e incrementar a localidade de referência de dados, o que melhora o tempo de execução ao percorrer a malha. Elaboramos uma formulação do método dos elementos espectrais para ondas 2D sobre malhas não estruturadas compostas de triângulos, e associamos a ela nosso algoritmo de reordenação de memória para construir um simulador de propagação de ondas acústicas. Nossos experimentos mostram que a técnica de reordenação baseada em curvas de preenchimento de Hilbert tem bom desempenho em malhas de diversas granularidades, e também quando a variação no tamanho dos elementos é pequena ou grande. Além disso, comparamos a abordagem proposta a três outros procedimentos de reordenação de memória, e verificamos que o tempo de execução de nosso algoritmo é de 9% a 25% mais rápido do que as alternativas testadas. Recomendamos a adoção deste algoritmo de reordenação de memória em qualquer aplicação que demande percorrer domínios repetidamente.


  • Mostrar Abstract
  • The wave equation is pervasive in mathematical physics and engineering, and we need to solve it repeatedly to simulate wave propagations in software. The spectral element method, one of several approaches for the numerical solution of the wave equation, discretizes the underlying domain in a mesh made of elements and nodes, and traverses every element and every node at each time step as it marches the target equation through time. We propose a memory reordering algorithm, meant to be used with the spectral element method, that rearranges mesh-related data to reduce the number of cache misses and boost locality of data reference, thereby improving the execution speed of the mesh traversal process. We devise a spectral element method formulation for 2D waves over unstructured meshes made of triangles, and we pair it to our memory reordering algorithm to construct an acoustic wave propagation simulator. Our experiments show that the reordering technique based on Hilbert space-filling curves performs well in meshes of different granularities, and also when the variation in element sizes is either small or large. In addition, we compare the proposed approach with three other memory reordering schemes, and find that our algorithm runs between 9% and 25% faster than the alternatives we tested. We recommend this memory reordering algorithm to any application that requires successive traversals across domains.

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  • GUILHERME PENHA DA SILVA JUNIOR
  • Implementação de Máquina Síncrona Virtual do Tipo Synchronverter para o Gerador de Indução Duplamente Alimentado Conectado a uma Microrrede

  • Orientador : LUCIANO SALES BARROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BARBOSA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • FRANCISCO KLEBER DE ARAÚJO LIMA
  • LUCIANO SALES BARROS
  • RODRIGO ANDRADE RAMOS
  • Data: 08/10/2021

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  • A alta integração da Geração Distribuída (GD) ao sistema elétrico convencional traz
    muitos desafios ao setor operacional, haja vista o fato de que aumentam as preocupações
    com a confiabilidade do sistema e com a qualidade da energia gerada. As GD não possuem
    controle sobre a energia gerada, embora possuam uma dinâmica de potência muito
    rápida, com pouca ou nenhuma inércia. Logo, para mitigar os impactos causados pela
    integração entre a GD e o sistema existente, é imprescindível lançar mão do conceito de
    máquina síncrona virtual, cujo fundamento busca emular o comportamento de uma máquina
    síncrona real através do controle do VSI (Voltage Source Inverter). Neste contexto,
    este trabalho propõe o desenvolvimento de uma estratégia de controle que vise controlar
    o aerogerador DFIG (Doubly Fed Induction Generator) de modo a que se possam suprir
    todos os requisitos necessários à manutenção da estabilidade da rede. A finalidade
    almejada será atingida partindo-se do pressuposto de que o VSI ligado à rede possuirá
    comportamento semelhante a um gerador síncrono, uma vez que será utilizada a técnica
    de controle Synchronverter. Com isso, além de um maior controle sobre as potências
    ativa e reativa geradas, é possível obter também uma contribuição com os serviços ancilares.
    Além disso, o barramento CC do conversor back-to-back deverá estar conectado
    a um banco de baterias, fato que possibilitará um maior controle sobre o despacho de
    energia. Logo, será possível carregar as baterias nos horários de maior geração e menor
    consumo de energia da rede, como também descarregar as baterias nos momento de
    demanda de suporte à frequência da rede. Resultados preliminares obtidos confirmam o
    funcionamento reportado na literatura, comprovando a eficácia da técnica, com potencial
    para melhoramentos que o trabalho almeja. E, por fim, com a utilização do Synchronverter,
    será possível operar o DFIG de forma autônoma em uma microrrede na ocorrência
    de um Blackout no sistema e, após cessar o colapso no sistema, sincronizar o VSI à rede
    sem a necessidade de utilizar um PLL (Phase Locked Loop).


  • Mostrar Abstract
  • The high integration of Distributed Generation (GD) to the conventional electric system
    brings many challenges to the operating sector, given the growing concerns about the
    reliability of the system and the quality of the energy generation. The DGs have no control
    over the generated energy, although they have very fast power dynamics, with little or no
    inertia. In order to mitigate the impacts caused by the integration between the GD and the
    existing system, it is essential to use the concept of a virtual synchronous machine, whose
    fundament search to emulate the behavior of a real synchronous machine by VSI (Voltage
    Source Inverter) control. In this context, this work proposes the development of a control
    strategy aimed at controlling the DFIG (Doubly Fed Induction Generator) aerogenerator
    so that all necessary requirements can be met to maintain the stability of the grid. The
    purpose will be achieved starting from the assumption that the VSI connected to the grid
    will have similar behavior to a synchronous generator, since the control technique will
    be used Synchronverter. Thus, in addition to greater control over the active and reactive
    powers generated, it is also possible to obtain a contribution with the ancillary services. In
    addition, the DC bus of the back-to-back converter must be connected to a battery bank,
    which will enable greater control over the power dispatch. Therefore, it is possible to
    charge the batteries in the horaires of greater generation and lower energy consumption
    of the grid, as well as to discharge the batteries in the moment of demand of support to
    the frequency of the grid. Preliminary results confirmed the functioning reported in the
    literature, proving the effectiveness of the technique, with potential for improvements that
    the work aims. Finally, with the use of the Synchronverter, it will be possible to operate
    the DFIG autonomously in a microgrid in the occurrence of a Blackout in the system and,
    after ceasing the collapse in the system, synchronize the VSI to the grid without the need
    to use a PLL (Phase Locked Loop).

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  • AGUINALDO BEZERRA BATISTA JÚNIOR
  • Abordagem Baseada em Grafo de Conhecimento para Análise de Registros de Alarmes e Eventos Industriais

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • GUSTAVO BEZERRA PAZ LEITAO
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • PLACIDO ANTONIO DE SOUZA NETO
  • Data: 22/10/2021

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  • Os registros (logs) de alarmes e eventos compõem um volumoso e dormente repositório de dados históricos de natureza tabular, comumente sub-valorada ou negligenciada na indústria. Embora constituam fontes potencialmente ricas em informações relevantes sobre a planta ou processo monitorado, esses registros são tomados para análise apenas como último recurso, sobretudo devido às dificuldades impostas pelo grande volume e baixa expressividade dessas bases. Tal indiligência não se mostra mais admissível no cenário contemporâneo de orientação a dados, já ubíquo em diversos setores produtivos e que vem se apresentando fortemente na manufatura tradicional, sobretudo pelo advento do paradigma da Indústria 4.0. Propõe-se, assim, a transposição dessas bases para um domínio de representação mais expressivo e flexível, propiciando uma exploração mais proativa dos episódios narrados nos registros e, consequentemente, ensejando tarefas de análise de incidentes, de anormalidades, de conformidade e de desempenho mais céleres. Para isso, a partir do reconhecimento de uma ontologia, entidades, atributos e associações virtualmente imersas no contexto operacional historiado nos registros são mapeados em um grafo de conhecimento (do inglês, Knowledge Graph - KG). A abordagem utiliza técnicas de Análise Exploratória de Dados, Processamento de Linguagem Natural, Análise de Redes, Análise Multivariada e Indicadores Compostos para derivar dos dados uma miríade de aspectos, propriedades e relacionamentos (arestas) de natureza hierárquica, temporais e de similaridade instituídos entre as entidades (nós) identificadas. A visualização do KG se dá de forma dinâmica e interativa, com diferentes modos de visualização e níveis de detalhamento. Cenários de avaliação são desenhados para demonstrar a eficácia da abordagem.



  • Mostrar Abstract
  • Alarm and event logs make up a voluminous and dormant historical repository of tabular-like data, commonly undervalued or overlooked in manufacturing. Although they are a potentially rich source of relevant information about the monitored plant or process, these records are taken for analysis only as a last resort, mainly due to the difficulties imposed by the large volume and low expressiveness of those databases. Such oversight is no longer acceptable in the contemporary data-oriented scenario, already ubiquitous in several productive sectors and gaining prominence in traditional manufacturing, especially due to the advent of the Industry 4.0 paradigm. Therefore, it is proposed to transpose these bases to a more expressive and flexible representation domain, allowing a more proactive exploration of the episodes reported in the records and, consequently, entailing more agile incident, anomaly, compliance, and performance analysis tasks. For such, from the recognition of an ontology, entities, attributes, and associations virtually immersed in the operational context described in the records are mapped into a Knowledge Graph (KG). The approach uses Exploratory Data Analysis, Natural Language Processing, Network Analysis, Multivariate Analysis, and Composite Indicators techniques to derive a myriad of aspects, properties, and relations from data, which are incorporated as hierarchical, temporal, and similarity relationships (edges) between identified entities (nodes). The visualization of the KG is dynamic and interactive, with different visualization modes and levels of detail. Evaluation scenarios are designed to demonstrate the effectiveness of the approach.


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  • DIEGO ROCHA LIMA
  • Atratividade visual em roteamento de veículos através de otimização bi-objetivo

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANAND SUBRAMANIAN
  • BRUNO JEFFERSON DE SOUSA PESSOA
  • DANIEL ALOISE
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUCIANO FERREIRA
  • Data: 03/12/2021

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  • Nesta tese abordamos um problema de roteamento de veículos onde o sistema de distribuição das rotas deve considerar tanto o seu custo efetivo como sua atratividade visual. Os métodos de agrupamento em princípio não são feitos para o Problema de Roteamento de Veículos, mas sendo utilizados, podem prover soluções atrativas visualmente e possivelmente boas em relação ao custo. Dessa forma, nossa proposta é trabalhar de forma integrada em um método bi-objetivo, que são a minimização de custo da rota e a otimização de um critério de agrupamento, fazendo assim com que os clientes sejam melhor particionados nas diferentes rotas. Para isso, fazemos uso de um algoritmo evolucionário multi-objetivo baseado em ordenação por não-dominância, a fim de aproximar sua Fronteira de Pareto. Mostramos através de experimentos computacionais que nosso modelo é capaz de gerar soluções para roteamento de veículos que possuem um baixo custo e ao mesmo tempo são atrativas visualmente de acordo com as métricas propostas na literatura. Além disso, o modelo foi testado com um grupo de instâncias baseado em dados de uma malha viária real.

     



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  • In this thesis we approach a vehicle routing problem where the route distribution system must consider both its effective cost and its visual attractiveness. Clustering methods are in principle not designed for the Vehicle Routing Problem, but when used, they can provide visually attractive and possibly cost-effective solutions. So, our proposal is to work in an integrated way in a bi-objective method, which are the route cost minimization and the optimization of a grouping criterion, thus making customers better partitioned in different routes. For this we use a multi-objective evolutionary algorithm based on non-dominance ordering, in order to approximate its Pareto Frontier. We show through computational experiments that our model is capable of generating solutions for vehicle routing that have a low cost and at the same time are visually attractive according to the metrics proposed in the literature. Furthermore, the model was tested with a group of instances based on data from a real road network.

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  • JOSÉ DE ARIMATÉIA PINTO MAGNO
  • ANÁLISE E PROJETO DE ANTENAS DE MICROFITA EM SUBSTRATOS CERÍFEREOS PARA APLICAÇÕES EM SISTEMAS IEEE 802.11ax

  • Orientador : VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • SAMANTA MESQUITA DE HOLANDA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 10/12/2021

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  • As necessidades de novos sistemas de comunicações sem fio exigem que os dispositivos radiantes sejam cada dia mais estáveis e confiáveis. Nos últimos anos, várias de propostas de soluções são observadas na literatura para melhorar o desempenho das antenas planares aplicadas nos sistemas modernos de comunicações sem fio. Esse trabalho apresenta o uso de substratos ceríferos como uma solução biodegradável, de baixo custo, estável eletricamente e com diversas possibilidades de aplicações para melhorar a operação de antenas planares em sistemas de comunicações sem fio. Embora a utilização de substratos orgânicos não seja uma novidade, pois vários fabricantes têm linhas de placas para circuitos planares a base de compostos orgânicos. Esse trabalho propõe de maneira inovadora o uso de substratos ceríferos para o desenvolvimento de antenas de microfitas miniaturizadas. Foram desenvolvidas antenas planares para aplicações em serviços do protocolo IEEE 802,11 ax. Ao longo deste trabalho será apresentado o processo de caracterização do material proposto, confecção dos substratos, projeto e fabricação das antenas propostas, análise numérica e caracterização experimental. Foram selecionados 4 tipos substratos ceríferos baseados na cera de carnaúba, e determinadas as principais características por meio de análises das propriedades elétricas do material, difração de raios-x e termogravimetria. Com resultados da caraterização dos substratos os dispositivos radiantes foram projetados e numericamente analisados pelo método dos Elementos Finitos, utilizando o software Ansys HFSS®. As antenas foram experimentalmente caracterizadas na faixa frequência de 1GHz a 8,5 GHz, onde foi possível constatar que o material empregado como substrato apresentou estabilidade e boas propriedades para aplicações em circuitos planares como o caso de antenas de microfita. Acrescenta-se ainda a possibilidade de miniaturização dos elementos radiantes com o uso da cera de carnaúba como substrato, quando comparadas com a mesma estrutura projetada em um substrato comercial padrão como o FR4, foi alcançado um fator de miniaturização de 44,5% no volume da antena miniaturizada em substrato de cera. 

     


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  • The needs of new wireless communication systems demand that radiant devices are increasingly stable and reliable. In recent years, several proposed solutions are observed in the literature to improve the performance of planar antennas applied in modern wireless communication systems. This work presents the use of ceriferous substrates as a biodegradable solution, of low cost, electrically stable and with many application possibilities to improve the operation of planar antennas in wireless communication systems. Although the use of organic substrates is not new, a variety of manufacturers have lines of boards for planar circuits based on organic compounds. This work proposes in an innovative way the use of ceriferous substrates for the development of miniaturized microstrip antennas. Planar antennas were developed for applications in IEEE 802.11 ax protocol services. Throughout this work, the process of characterizing the proposed material, making the substrates, designing and manufacturing the proposed antennas, numerical analysis and experimental characterization will be presented. Four types of ceriferous substrates based on carnauba wax were selected, and the main characteristics were determined by analyzing the material's electrical properties, X-ray diffraction and thermogravimetry. With results from the characterization of the substrates, the radiating devices were designed and numerically analyzed by the Finite Element method, using the Ansys HFSS® software. The antennas were experimentally characterized in the frequency range from 1GHz to 8.5 GHz, where it was possible to verify that the material used as substrate presented stability and good properties for applications in planar circuits, as in the case of microstrip antennas. There is also the possibility of miniaturization of the radiant elements using carnauba wax as a substrate, when compared to the same structure designed on a standard commercial substrate such as FR4, a miniaturization factor of 44.5% was achieved in the volume of the miniaturized antenna on wax substrate.  

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  • BRUNO DE MELO PINHEIRO
  • Concepção das antenas internas e análise eletromagnética do Osseus, um equipamento de diagnóstico e triagem de pacientes para osteoporose

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGNALDO SOUZA CRUZ
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • FRANCISCO CARLOS GURGEL DA SILVA SEGUNDO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBSON HEBRAICO CIPRIANO MANICOBA
  • Data: 10/12/2021

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  • A osteoporose é uma doença osteometabólica sistêmica, que ataca uma parcela cada vez maior da população brasileira, que gera custos significativos ao Sistema Único de Saúde (SUS) brasileiro. No entanto, com um diagnóstico prévio, é possível implantar medidas preventivas, que podem evitar a ocorrência de fraturas e reduzir os custos do SUS. Com o intuito de possibilitar os exames necessários para identificar a patologia e observar sua evolução durante o tratamento, mantendo a agilidade e baixos custos, foi proposto o desenvolvimento do Osseus, um instrumento que combina técnicas e conceitos de diversas áreas como: engenharia de software, elétrica, eletrônica, computação e biomédica. Além disso, o equipamento foi proposto para ser desenvolvido com baixo custo, para ser de fácil acessibilidade à população e não invasivo, sendo desenvolvido no Laboratório do inovações e tecnologias da saúde (LAIS). A última versão do Osseus, a versão 3.0, apresentou alguns problemas que o impedem de ser implementado em escala industrial. Esses problemas estão relacionados a algumas instabilidades de funcionamento observadas na parte das antenas de radiofrequência (RF), as quais são antenas planares de microfita. Portanto, esse trabalho propõe a implementação de melhorias no Osseus, visando eliminar essas instabilidades e propor o uso de novos algoritmos de inteligência computacional, para serem utilizados no equipamento. Espera-se, com isso, melhorar o equipamento e fornecer um dispositivo de baixo custo, ajudando ao LAIS cumprir sua missão, que é fazer da ciência um instrumento de amor ao próximo. 


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  • Osteoporosis is a systemic osteometabolic disease that affects an increasing portion of the Brazilian population, which generates significant costs for the Brazilian Unified Health System (SUS). However, with a previous diagnosis, it is possible to implement preventive measures, which can prevent the occurrence of fractures and reduce SUS costs. In order to enable the necessary exams to identify the pathology and observe its evolution during treatment, maintaining agility and low costs, the development of Osseus was proposed, an instrument that combines techniques and concepts from different areas such as: software engineering, electrical, electronics, computing and biomedical. In addition, the equipment was proposed to be developed at low cost, to be easily accessible to the population and non-invasive, being developed at the Laboratory of Health Innovations and Technologies (LAIS). The latest version of Osseus, version 3.0, had some problems that prevent it from being implemented on an industrial scale. These problems are related to some operational instabilities observed in the part of radio frequency (RF) antennas, which are planar microstrip antennas. Therefore, this work proposes the implementation of improvements in Osseus, aiming to eliminate these instabilities and propose the use of new computational intelligence algorithms, to be used in the equipment. It is hoped, with this, to improve the equipment and provide a low-cost device, helping LAIS fulfill its mission, which is to make science an instrument of love for others.

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  • ROMÊNIA GURGEL VIEIRA
  • Aplicação de Técnicas de Inteligência Artificial para Identificação de Faltas em Módulos Fotovoltaicos

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • MARCELO ROBERTO BASTOS GUERRA VALE
  • Data: 14/12/2021

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  • Energia solar fotovoltaica tem se mostrado como alternativa viável que vem a contribuir não somente com o desenvolvimento sustentável, como também na garantia de suprimento energético ao redor do mundo. O crescimento exponencial da capacidade instalada nos últimos anos tem evidenciado a necessidade de garantir a operação segura e confiabilidade dos sistemas fotovoltaicos. Neste contexto, a ocorrência de faltas em tais sistemas é uma questão crucial, uma vez que podem impactar significativamente na potência gerada, diminuir a vida útil e causar potenciais riscos na operação. Desta forma, esta pesquisa aplicou de técnicas de inteligência artificial para detecção e diagnóstico de faltas em módulos fotovoltaicos. As faltas identificadas pelos métodos proposto são: módulos em curto-circuito, desconexão de strings e sombreamento parcial. Foram desenvolvidos algoritmos de rede neural perceptron de múltiplas camadas, rede neural probabilística e um método neuro-fuzzy, que combina o uso de uma rede neural com lógica fuzzy. Todos os algoritmos treinados utilizado dos simulados e testados com dados experimentais de três sistemas fotovoltaicos diferentes. Adicionalmente, ainda foram consideradas situações de treinamento em que o conjunto de dados está contaminado por ruídos aleatórios. Os resultados indicaram acurácia máxima de 99,1% para a falta de módulos em curto-circuito, 100% para desconexão de strings e 82,2% para a falta de sombreamento parcial. Além disso, as análises permitiram reafirmar a robustez da rede perceptron de múltiplas camadas para detecção de faltas em sistemas fotovoltaicos, mesmo com a presença de ruído dos dados de treinamento.


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  • Photovoltaic solar energy has proven to be a viable alternative that contributes to sustainable development and ensures energy supply around the world. However, the exponential growth of installed capacity in recent years has highlighted the need to ensure the safe operation and reliability of photovoltaic systems. In this context, faults in such systems are a crucial issue, since they can significantly impact the generated power, reduce the useful life, and cause potential risks in operation. Thus, this research applied artificial intelligence techniques to detect and diagnose faults in photovoltaic modules. The faults identified by the proposed methods are short-circuit modules, string disconnection and partial shading. In addition, multilayer perceptron neural network algorithms, probabilistic neural networks, and a neuro-fuzzy method were developed, combining a neural network with fuzzy logic. All trained algorithms were used from simulated and tested experimental data from three different photovoltaic systems. Moreover, training situations in which the dataset is contaminated by random noise were also considered. The results indicated maximum accuracy of 99.1% for the lack of short-circuited modules, 100% for string disconnection and 82.2% for the lack of partial shading. Furthermore, the analyzes allowed to reaffirm the robustness of the multi-layer perceptron network for fault detection in photovoltaic systems, even with the presence of noise in the training data.

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  • WELLINGTON GUILHERME DA SILVA
  • Miniaturização de Antenas de Microfita para Aplicações em CubeSats

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • Data: 15/12/2021

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  • O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma antena de microfita compacta para uso em CubeSats, um tipo de  satélite miniaturizado usado principalmente por universidades para a exploração e pesquisa espacial,  yipicamente em órbita terrestre baixa. O tamanho reduzido desses satélites apresenta um grande desafio ao  projeto. Sendo um dos principais componentes a bordo dos satélites, a antena determina o desempenho de todos os sistemas sem fio, incluindo: telemetria, rastreamento e controle (TT&C); downlink de dados de alta velocidade; navegação; comunicações entre satélites; radares; e sensores. Para a função de TT&C, antenas de fio expansíveis são frequentemente empregadas em V-UHF. Entretanto, o uso do mecanismo de liberação dessas antenas podem falhar e comprometer a missão. Portanto, uma antena de microfita compacta é desejável. O trabalho apresenta uma revisão bibliográfica abordando alguns conceitos sobre o padrão CubeSat, os fundamentos da teoria de antenas, as principais técnicas de miniaturização de antenas, os fundamentos das antenas eletricamente pequenas e os principais trabalhos já desenvolvidos sobre o assunto. Uma investigação adicional foi realizada sobre o método de Wheeler para medição da eficiência de radiação de antenas compactas, sendo esse método aplicado para medir a eficiência de radição do protótipo construído. A metodologia do trabalho consistiu em, a partir dos fundamentos da revisão bibliográfica, projetar, simular, construir e caracterizar uma antena de microfita operando em duas frequências (401,6 MHz e 435,0 MHz). Essas frequências foram escolhidas para atenderem aos requisitos da maioria dos CubeSats em uso, mas em particular atende a duas das frequências planejadas para CONASAT, um projeto do Centro Regional Nordeste (CRN) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), localizado em Natal, em parceria com a Univer- sidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). A contribuição desse trabalho está na capacidade do protótipo desenvolvido operar em duas frequências com um único ponto de alimentação e dessa forma reduzir o peso, a complexidade e o risco de falhas nos sistemas de comunicações dos CubeSats.


  • Mostrar Abstract
  • The objective of this work was to develop a compact microstrip antenna for use in CubeSats, a type of miniaturized satellite mainly used for space exploration and research, used in low earth orbit. The small size of satellites presents a great challenge to the project. One of the main components being a satellite board, an antenna determines the performance of all wireless systems, including: telemetry, tracking, and control (TT&C); downlink of high-speed data; navigation; communications between satellites; radars; and sensors. For the TT&C function, expandable wire antennas are often employed in V-UHF. However, the use of the release mechanism of these antennas can fail and compromise a mission. Therefore, a compact microstrip antenna is desirable. The work presents a literature review covering some concepts about the CubeSat pattern, the fundamentals of antenna theory, such as the main techniques for the miniaturization of antennas, the fundamentals of electrically small antennas, and the main works already developed on the subject. Further investigation was carried out on Wheeler’s method to measure the radiation efficiency of compact antennas, this method is applied to measure the radio efficiency of the built prototype. The work methodology consists of designing, simulating, building, and characterizing a microstrip antenna operating at two frequencies (401,6 MHz and 435,0 MHz) based on the fundamentals of the literature review. These frequencies were chosen to meet the requirements of most CubeSats in use, but in particular, they meet two of the frequencies planned for CONASAT, a project of the Northeast Regional Center (CRN) of the National Institute for Space Research (INPE), located in Natal, in partnership with the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN). The contribution of this work lies in the ability of the developed prototype to operate at two frequencies with a single power supply point, thus reducing the weight, complexity, and risk of failures in the CubeSats communication systems.

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  • ROANA D' ÁVILA SOUZA MONTEIRO
  • Algoritmos Diretos de Sincronização de Registros Oscilográficos e de Localização de Faltas com Parâmetros Elétricos Desconhecidos

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE VIGOLVINO LOPES
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MELINDA CESIANARA SILVA DA CRUZ
  • WASHINGTON LUIZ ARAUJO NEVES
  • Data: 16/12/2021

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  • Nesse trabalho foram propostas novas metodologias de sincronização entre registros oscilográficos e de localização de faltas, baseados na teoria de fasores fundamentais, independente dos parâmetros elétricos da linha de transmissão e de processos iterativos. No algoritmo de sincronização de medições proposto o efeito capacitivo da linha é levado em consideração e apenas a análise dos fasores de tensão e corrente em regime permanente é necessária, eliminando a necessidade de ajustes baseados nos parâmetros elétricos da linha. Além disso, identifica ângulos de sincronização em qualquer quadrante, e é insensível às condições de operação do sistema. Condições reais de operação do sistema brasileiro são consideradas para avaliar o desempenho do algoritmo em diferentes cenários, incluindo casos de linhas com carregamento leve, moderado e pesado; e diferentes fatores de potência e comprimentos de linha. Os resultados obtidos mostram que a solução de sincronização  proposta é confiável, direta e precisa, sendo útil para aplicações práticas baseadas em fasores de dois terminais quando as fontes tradicionais de referência de tempo comuns não estão disponíveis. A ferramenta desenvolvida para localização de falta necessita de fasores de corrente e tensão pré e pós falta, funciona para todos os tipos de faltas (simétricas e assimétricas), e para LTs transpostas e não transpostas. A avaliação do algoritmo de localização de falta é realizada por meio de simulações de faltas através do software ATPDraw. Os resultados obtidos comprovam a eficiência do método em  encontrar o local de falta com boa precisão.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, angle synchronization method and fault location method were proposed, based on the fundamental frequency phasor approach, independent of the electrical parameters of the transmission line and of iterative processes. In the synchronization algorithm proposed the line capacitive effect is taken into account and only the analysis of steady-state voltage and current phasors is required, eliminating the need for settings based on line electrical parameters. In addition, it identifies angles in any quadrant and is insensitive to operation conditions of the system. Real operating conditions of the Brazilian system are considered to assess the algorithm performance under different scenarios, including light, moderate and heavy line loading cases, and various power factors and line lengths.  The obtained results show that the synchronization proposed solution is reliable, straightforward, accurate, being useful for practical two-terminal phasor-based applications when traditional common time reference sources are not available. The tool developed for fault location requires pre and post-fault current and voltage phasors, work for all types of faults (symmetrical and asymmetrical), and for transposed and untransposed transmission lines. The evaluation of the fault location algorithms is performed through fault simulations by the ATPDraw software. The obtained results prove the efficiency of the method in finding fault location with good precision.

2020
Dissertações
1
  • JURGEN KLINSMANN AZEVEDO NOGUEIRA
  • Análise de Antenas Planares para Aplicações Médicas nas Bandas ISM de 435 MHz, 915 MHz e 2,45 GHz


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 10/01/2020

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


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

2
  • CARLA DOS SANTOS SANTANA
  • Análise de escalonamento de carga computacional em problemas geofísicos.

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Angelo Amâncio Duarte
  • CALEBE DE PAULA BIANCHINI
  • HERVÉ CHAURIS
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • TIAGO TAVARES LEITE BARROS
  • Data: 13/01/2020

  • Mostrar Resumo
  • A organização das tarefas entre os nós computacionais impacta diretamente no desempenho da aplicação. Considerando aplicações computacionalmente caras como os problemas geofísicos o impacto é mais significante. O desbalancemanto causado por um escalonamento ineficiente das tarefas pode tornar a aplicação não escalavel. Sendo assim esse trabalho investiga o escalonamento de tarefas em métodos geofísicos.

    Esse trabalho compara três tipos de escalonadores: centralizado dinâmico (CD), descentralizado estático (DS, do inglês Decentralized Static), descentralizado dinâmico (DD). O CD foi implementado através da técnica mestre-escravo o qual possui um nó mestre responsável pela distribuição das tarefas entre os outros nós chamados de escravos. O DS é a divisão igualitária da quantidade de tarefas entre os nós. O DD utilizado implementa o método  work-stealing proposto por Assis et al. 2019, o qual o nó ocioso rouba a tarefa de um nó sobrecarregado.

    O principal método geofísico utilizado foi a inversão completa da forma de onda (FWI, do inglês Full Waveform Inversion) 2D com a onda acústica. Para analisar a desempenho dos escalonadores de tarefas foram gerados gráficos de speedup, eficiência e distribuição das tarefas entre os nós. O tamanho do problema foi definido a partir de modelos de velocidades sintéticos de diferentes tamanhos executados para diferentes quantidades de nós. O código do FWI e do escalonadores foram implementados em C em memória distribuída usando a biblioteca MPI.

    A partir dos resultados do FWI, foi aplicado o  work-stealing (por ter apresentado comportamento mais eficiente) em outro problema geofisico: a migração por mínimos quadrados  (LSM, do inglês Least Square Migration). Para comparar a implemetação LSM com  work-stealing usamos o LSM com DS proposto por Chauris et al. 2017. O código do LSM e DS utilizado neste problema foram implementados em Fortran e o  work-stealing em C. A comunicação entre os nós foi implementado usando MPI. Para analisar a desempenho do escalonador em LSM, usamos modelo de velocidades marmousi.


  • Mostrar Abstract
  • The tasks organization among computational nodes affects the performance of the program. In computationally expensive applications such as geophysical problems, the impact is more significant. The imbalance caused by inefficient task scheduling can generate an application non-scalable. Therefore this work investigates the workload scheduling in geophysical methods.

     Three types of workload scheduling will be compared: centralized dynamic (CD), decentralized static (DS), and decentralized dynamic (DD).  The CD was implemented with the technique master-slave, where the master node is responsible for the distribution of the tasks to other nodes called slaves. The DS with an equal division of tasks. The DD implements the work-stealing method proposed by Assis et al. 2019, where an idle node can steal the tasks of an overloaded node.

    The principal geophysics method used was Full waveform inversion (FWI) 2D with the acoustic wave. To analyze the performance of workload scheduling methods, we employ a synthetic velocity model and present speedup, efficiency, and load distribution plots generated with different model sizes and different quantity of nodes. The FWI code and the workload scheduling methods were implemented in C to distributed memory parallelization and using the message passing interface (MPI) library.

    With the results of the workload scheduling methods in FWI, it was applied the work-stealing (because this technique presented the more effective performance) in another geophysics problem: Least-squares migration (LSM).  We used the LSM with DS implemented by Chauris et al. 2017 to compare with the LSM with work-stealing. The LSM code and DS used in this problem were implemented in Fortran and the work-stealing in C. The communication between the nodes was implemented using MPI.  To analyze the performance of workload scheduling methods in LSM, we used the marmousi velocity model.

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  • JOÃO BATISTA FERNANDES
  • Ajuste automático da granularidade de distribuição de trabalho para processadores de múltiplos núcleos aplicado à migração reversa no tempo

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUGO ALEXANDRE DANTAS DO NASCIMENTO
  • IDALMIS MILIAN SARDINA MARTINS
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • TIAGO TAVARES LEITE BARROS
  • Data: 14/01/2020

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • Reverse time migration (RTM) is an algorithm widely used in the oil and gas industry to process seismic data. It is a computationally intensive task that suits well in parallel computers. Because of it being massive and regular, this type of task is often equally and statically distributed among the available parallel workers. However, this strategy is often not optimal. When the workers are heterogeneous, and even when most have similar processing power, many of them might still have to wait idly for the slower workers. In this paper, we show that even small performance differences between homogeneous cores can considerably affect the overall performance of a 3D RTM application. We show that dynamic load distribution has a significant advantage over the conventional static distribution, and others defaults OpenMP scheduling, auto and guided. However, the granularity of the dynamically distributed chunks of work plays a key role in harvesting this advantage. In order to find the optimal granularity, we propose a coupled simulated annealing (CSA) based auto-tuning strategy that adjusts the chunk size of work that OpenMP parallel loops assign dynamically to worker threads during the initialization of a 3D RTM application. Experiments performed on computational systems with different processor and RAM specifications and for different sizes of input show that the proposed method is consistently better than the default OpenMP loop schedulers.

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  • Vitor Hugo Mickus Rodrigues
  • Suporte de GPUs em Geração Automática de Estênceis para Diferenças Finitas

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • LUCAS COSTA PEREIRA CAVALCANTE
  • Pedro da Silva Peixoto
  • CALEBE DE PAULA BIANCHINI
  • Gerard John Gorman
  • Data: 16/01/2020

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  • A obtenção de soluções numéricas para algoritmos de inversão sísmica como Inversão Completa da Forma de Onda (FWI, do inglês Full-Waveform Inversion) e Migração Reversa no Tempo (RTM, do inglês Reverse Time Migration), pode ser acelerada por arquiteturas que possuem um alto grau de paralelismo, como unidades de processamento gráfico (GPU, do inglês Graphical Processing Units). Porém, o rápido desenvolvimento de novas arquiteturas e tecnologias dificultam a manutenção e atualização das soluções implementadas. Neste trabalho, o compilador de código fonte aberto Devito é estendido para habilitar a conversão automática de kernels de diferenças finitas para arquiteturas de GPU. Utilizamos o framework Oxford Parallel Domain Specific Language (OP-DSL) para construir um novo backend para o Devito. A solução implementada fora validada nas GPUs NVIDIA R GTX Titan Z e NVIDIA R Tesla V100. O desempenho da implementação fora medido em termos de tempo de execução, e em termos relativos ao máximo desempenho da GPU através do modelo de roofline. Os testes foram feitos para diversos níveis de discretização de ordem espacial em um estêncil de propagação de onda acústica isotrópica 3D. Os resultados alcançados com relação à máxima performance da GPU foram de aproximadamente 63% para V100 e de 24% para GTX Titan Z, considerando um kernel cuja malha tem 256 3 pontos. O estudo ainda revela que otimizar a transferência de dados entre CPU e GPU é um dos maiores desafios para reduzir o tempo de execução.

     

     


  • Mostrar Abstract
  • The growth of data to be processed in the Oil & Gas industry matches the requirements imposed by evolving algorithms based on stencil computations, such as Full Waveform Inversion and Reverse Time Migration. Graphical processing units (GPUs) are an attractive architectural target for stencil computations because of its high degree of data parallelism. However, the rapid architectural and technological progression makes it difficult for even the most proficient programmers to remain up-to-date with the technological advances at a micro-architectural level. In this work, we present an extension for an open source compiler designed to produce highly optimized finite difference kernels for use in inversion methods named Devito c . We embed it with the Oxford Parallel Domain Specific Language (OP-DSL) in order to enable automatic code generation for GPU architectures from a high-level representation. We aim to enable users coding in a symbolic representation level to effortlessly get their implementations leveraged by the processing capacities of GPU architectures. The implemented backend is evaluated on a NVIDIA R GTX Titan Z, and on a NVIDIA R Tesla V100. in terms of operational intensity through the roofline model. Experimented with a 3D acoustic isotropic wave propagation stencil kernels for varying space-order discretization levels. It achieves approximately 63% of V100’s peak performance and 24% of Titan Z’s peak performance for stencil kernels over grids with 256 3 points. This study reveals that improving memory usage should be the most efficient strategy for leveraging the performance of the implemented solution on the evaluated architectures.

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


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

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



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




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

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

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


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

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

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

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


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

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  • JOSÉ MARTINS DE CASTRO NETO
  • Soluções para Coexistência de Sistemas LTE e Wi-Fi em Ambientes Multicelulares

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • LEONARDO AGUAYO
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 10/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • O crescimento do acesso à internet por meio dos dispositivos móveis de quarta geração (4G), aliado ao crescimento da utilização de smartphones, o uso massivo de serviços de streaming por parte destes dispositivos e a chegada da quinta geração (5G), faz com que a demanda por transmissão móvel de dados atinja altos patamares, e requeiram mais largura de banda. Entretanto, o espectro eletromagnético utilizado para essas aplicações é limitado, acarretando escassez frente à demanda, além dos altos custos e burocracia para outorga de novas bandas. Uma das soluções encontradas para tal problema é a utilização do espectro não-licenciado, uma vez que é gratuito e possui, em certas faixas, largura de banda maior que o licenciado, além de possuir porções com subutilização, indicando menos possibilidade de interferência entre tecnologias. Nesse contexto, surgem as tecnologias LTE-LAA e LTE-U para o uso do espectro não-licenciado na banda Industrial, Scientific and Medical (ISM) em 5 GHz, com modificações no mecanismo de acesso ao meio do LTE. Essas tecnologias devem coexistir com a já consolidada e bem-sucedida tecnologia Wi-Fi, que utiliza o espectro não-licenciado desde sua criação. Entretanto, como cada tecnologia implementa um mecanismo de acesso ao meio diferente, estudos devem ser realizados para indicar os impactos que cada sistema tem nos demais quando coexistem. Além do estudo da coexistência, surge a oportunidade da aplicação de técnicas de Machine Learning para o ajuste automático dos parâmetros de acesso ao meio, controlando o impacto gerado de uma tecnologia em outra. Estudos de tal cenário em ambientes de uma única célula foram bastante explorados na literatura, restando como desafio o estudo e a concepção de soluções para o ambiente multicelular. Por tudo supracitado, este trabalho tem como objetivos: (1) o estudo da coexistência entre as tecnologias LTE-U e Wi-Fi em um cenário multicelular, com interferência co-canal e inter-RAT (mesma tecnologia); (2) aplicação de algoritmos de Machine Learning (aprendizado por reforço) para ajuste de parâmetros, visando otimizar o acesso ao meio de uma, ou ambas tecnologias, e consequentemente atingir melhoria na coexistência na forma de aumento de taxa e diminuição de perdas de pacotes.


  • Mostrar Abstract
  • The growth of mobile internet access from fourth generation (4G) devices, combined with increasing usage of smartphones, the upcoming fifth generation (5G) and massive usage of multimedia services, make the demand for mobile traffic reach high levels and the need for bandwidth grows. However, the electromagnetic spectrum utilized by these applications is limited, creating scarcity in the face of demand, besides the high costs and bureaucracy for granting new bands. To overcome this problem, one of the solutions is to leverage the unlicensed spectrum, for it is free of charges, presents some of its portions with bandwidth higher than the licensed spectrum, and portions with underused profile, indicating less probability of interference between technologies. In this context rises the LTE-U and LTE-LAA technologies with modifications in the medium access mechanism of LTE for leveraging the unlicensed spectrum in the Industrial, Scientific and Medical (ISM) 5 GHz band. These technologies must coexist with the most successful and consolidated technology already using this portion of the spectrum, the Wi-Fi. However, each technology implements its access mechanism, then studies must be done to point out impacts that each of these technologies has when coexist. Besides the coexistence study, the application of machine learning techniques to automatically adjust the medium access parameters, controlling the generated impact of one technology into another must be realized.   Studies in such a scenario and with single-cell environments have already been explored in literature, remaining the challenge of new solutions targeting multi-cell environments. For all it has been exposed, this work has the following goals: (1) The coexistence study of LTE-U and Wi-Fi technologies in a multi-cell scenario, with co-channel and inter-RAT (same technology) interference; (2) The application of machine learning algorithms (reinforcement learning) to adjust the parameters targeting optimizing the medium access for one, or both technologies, and consequently reach improvements in the coexistence measured in the form of data rates and decreasing packet losses. 

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  • NILSON HENRIQUE DE OLIVEIRA CUNHA
  • Análise de células unitárias com metamaterial utilizando substratos EBG para aplicações em Estruturas Planares


     

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • FRANCISCO DAS CHAGAS BARBOSA DE SENA
  • Data: 26/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • With the growth in communications and the intense study of how to transmit and receive electromagnetic signals more efficiently, printed circuits have gained prominence on the world scene. The flat profile, easy construction and easy integration with other nowadays systems are attractive of these circuits that are present in almost all current devices. However, it is known that these types of elements have several disadvantages such as relative low gain, generally narrow bandwidth and low efficiency. To solve these various problems, elements that work in sets are often added, such as filters and Substrate Integrated Waveguide (SIW), but it is not always possible to apply these elements due to the physical limitations of the desired system. An alternative to work around these limitations is the application of structures with prohibited bands of electromagnetic wave propagation called EBGs (Electromagnetic Band Gap), another alternative is the application of artificial structures called metamaterials (MTMs). However depending on the format, distribution and periodicity, quasi-periodicity or non-periodicity of these techniques it is possible to obtain different results, such as increase in gain, bandwidth, impedance matching, efficiency increase, among many other parameters reported in the literature. In this context, aiming to merge the techniques mentioned above, we intend to carry out a study, from the characterization of a simple MTM-EBG cell to its application in circuits such as antennas, filters and printed lines, so as to prove the usefulness and scientific importance of these techniques for applications in current systems.

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  • EMERSON VILAR DE OLIVEIRA
  • Análise de Desempenho de Método Baseado em Rede LSTM para Classificação de Falhas em um Processo de Controle de Nível 

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUBER GOMES BEZERRA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 28/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • Devido ao aumento das exigências no monitoramento de operação plantas industriais, metodologias para detecção e diagnósticos de falhas na operação desses processos vêm ganhando cada vez mais protagonismo, pois podem contribuir em soluções mais assertiva e até preditiva nos componentes que geraram tais perturbações ao bom funcionamento do sistema. Com o crescimento das abordagens orientadas a dados, as Redes Neurais Artificiais se tornaram consideráveis aliadas na solução destes problemas, sendo que as Redes Neurais Recorrentes, em especial, ganharam força devido a sua afinidade em lidar com séries que possuem ligações temporais entre suas amostras, que é o caso de monitoramento de variáveis de processos industriais. Devido a esta relevância, nesta dissertação é analisado o desempenho de um modelo baseado em rede neural recursiva do tipo  Long Short Term-Memory (LSTM) para a detecção e classificação de falha em um processo de controle de nível em escala piloto. Para a análise de desempenho foi empregada uma metodologia baseada em testes estatístico de Monte Carlo, onde se analisou a influência dos hiperparâmetros da redes LSTM, como  quantidade de camadas e tamanho da entrada e regressores. A métrica escolhida para quantificar o desempenho da classificação de falhas foi a acurácia. Os dados obtidos a partir da operação da planta piloto continham 23 situações de distúrbios nesse processo, que foram provenientes de perturbações aplicados em componentes como atuador, sensor, válvulas e o próprio tanque de água. A metodologia adotada se mostrou bastante eficiente para analisar tanto o desempenho quanto a robustez dessas redes neurais para a atividade de classificação de falhas, além de indicar as melhores configurações de arquitetura de rede.

  • Mostrar Abstract
  • Due to the increasing demands in the operation monitoring of industrial plants, methodologies for fault detect and diagnose in the operation of these processes are gaining more and more importance, because they can contribute to more assertive and even predictive repairs in the components that generated such disturbances to the proper functioning of the system. With the growth of data-oriented approaches, Artificial Neural Networks have become considerable allies in solving these problems, and Recurrent Neural Networks, in particular, have gained strength due to their affinity in dealing with series that have temporal links between their samples, which is the case of industrial process variables monitoring. Due to this relevance, this dissertation analyzes the performance of Long Short-Term Memory (LSTM) recursive neural network for the detection and classification of faults in a pilot-scaled level control process. For the performance evaluation, a methodology based on Monte Carlo statistical tests was used, in which the influence of the LSTM network hyperparameters, such as number of layers and size of the input and regressors, was analyzed. The accuracy was the metric chosen to quantify the fault classification performance. The data set obtained from the operation of the pilot plant contained 23 situations of disturbances in this process, which resulted from disturbances applied to components such as sensor, valves and the water tank itself. The adopted methodology proved to be quite efficient to analyze both the performance and the robustness of these neural networks for the fault classification activity, in addition to indicating the best network architecture configurations.

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  • Júlio Gustavo Soares Firmo da Costa
  • Desenvolvimento Guiado por Interpretação de Metadados: promovendo o desenvolvimento de software dissociado do domínio de negócios

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • GIVANALDO ROCHA DE SOUZA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • NELIO ALESSANDRO AZEVEDO CACHO
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 02/09/2020

  • Mostrar Resumo
  • 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


  • Mostrar Abstract
  • Separation of Concerns is a topic widely addressed in academia and industry. Finding ways to separate software concerns is the basis for reducing software system development costs. Although the software construction research field with the objective of obtaining a high degree of reuse is considered a relatively mature field - based on the abstraction of components - relevant changes in the software services scenario are occurring and open opportunities for new approaches related to question. The emergence of new software architectures, such as serverless computing, in the context of cloud computing, reinforces the need to think software construction possibilities based on this new scenario. It is in this context that Metadata Interpretation Driven Development (MIDD) is presented, a methodology whose purpose is to increase the degree of reuse of software artefacts that are built from their use. Its particularity, in relation to the methodologies currently employed, is that it requires a complete dissociation between the application code and the representation of the business domain, commonly put in that. That is, the application must be able to interpret the concepts of the business domain, and not implement them. As we will see, doing that, the same instances of software built with MIDD may provide software service to demands for a distinct business domain at the same time, without changing its code.

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  • JOSÉ MARCOS LEAL BARBOSA FILHO
  • Sondagem do Canal Banda Larga sem Fio: Técnicas, Simulação e Pós-processamento de Dados

  • Orientador : VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO HENRIQUE GONSIOROSKI FURTADO DA SILVA
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁLVARO AUGUSTO MACHADO DE MEDEIROS
  • Data: 11/09/2020

  • Mostrar Resumo
  • Nos últimos anos, vem aumentando a demanda por altas taxas de transmissão de dados nas comunicações sem fio. Um dos casos de uso dos sistemas de comunicações móveis de quinta geração (5G), o Enhanced Mobile Broadband (eMBB), prevê vazão de dados mínima de 20 Gbps de pico, utilizando a técnica de agregação de portadoras (carrier aggregation) para atingir larguras de banda ultra-largas. Contudo, os sinais transmitidos em banda larga e ultra-larga são mais susceptíveis à degradação por espalhamento no tempo e na frequência, devido à propagação do sinal por múltiplos caminhos e à movimentação relativa entre os transceptores, respectivamente. Nesse contexto, a sondagem de canal é de grande relevância, pois permite estimar as características do meio de transmissão, possibilitando a concepção de soluções de combate à degradação de desempenho imposta pelo canal de comunicação. Nessa perspectiva, o presente trabalho desenvolve uma pesquisa sobre as principais técnicas de sondagem do canal banda larga, tendo por objetivo principal a concepção em software de um simulador de sondagem de canal e de uma ferramenta de pós-processamento e análise para a caracterização de canais banda larga sem fio. Além disso, é feita uma análise comparativa das sondagens por correlação cruzada direta, utilizando 6 diferentes sequências como sinal de sondagem. Entre elas, estão as sequências PN, Frank-Zadoff-Chu e Golay.


  • Mostrar Abstract
  • In recent years, the demand for high data rates in wireless communications has increased. The Enhanced Mobile Broadband (eMBB), one of the use cases of fifth generation of mobile communications systems (5G), requests 20 Gbps of minimum peak data throughput using carrier aggregation technique to achieve ultra-widebands. However, wideband and ultra-wideband signals are more susceptible to time and frequency spread degradation due to signal propagation over multiple paths and relative movement between transceivers, respectively. In this context, the channel sounding is of great relevance, since it allows to estimate the characteristics of the transmission medium, enabling the conception of solutions to combat the performance degradation imposed by the communication channel. From this perspective, this work develops a research on the main wideband channel sounding techniques, taking as main objective the conception in software of a channel sounding simulator and a post-processing and analysis tool for wireless wideband channel characterization. In addition, a comparative analysis of the direct cross-correlated soundings is performed, using 6 different sequences as sounding signal. Among them are the sequences PN, Frank-Zadoff-Chu and Golay.

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  • FREDERICO AUGUSTO FERNANDES SILVEIRA
  • Smart-IoT: um sistema de proteção contra DDoS para rede de Internet das Coisas

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • EDMAR CANDEIA GURJÃO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RAMON DOS REIS FONTES
  • Data: 20/10/2020

  • Mostrar Resumo
  • O aumento do número de dispositivos em rede, no contexto de Internet das coisas(Internet of Things- IoT), impulsionou o número de ataques distribuídos de negação de serviço (Distributed Denial of Service-DDoS) nos últimos anos. Essa ameaça aproveita-se das limitações de segurança desses equipamentos, bem como de suas localizações geográficas para potencializar o impacto dos ataques. Desenvolver mecanismos para detectar e mitigar ataques DDoS nesse novo paradigma é um desafio atual na área de segurança de redes. Este trabalho propõe um mecanismo de defesa integrado ao controlador de rede IoT que usa técnicas de Aprendizagem de Máquina (AM) para a detecção desses ataques, e a flexibilidade das redes definidas por software (Software-Defined Networks-SDN) para a sua mitigação. O sistema proposto utiliza amostras aleatórias para realizar a classificação do tráfego da rede e o protocolo OpenFlow (OF) para aplicar as medidas de mitigação em tempo real.  A solução foi testada com quatro datasets recentes, em ambiente controlado de laboratório, mostrando-se capaz de detectar e mitigar ataques DDoS, com alta taxa de acertos e baixa taxa de falsos alarmes.


  • Mostrar Abstract
  • The increase in the number of networked devices in the context of the Internet of Things (IoT) has driven the number of Distributed Denial of Service (DDoS) attacks in recent years. This threat takes advantage of the security limitations of these devices and their geographic locations to leverage the impact of the attacks. Developing mechanisms to detect and mitigate DDoS attacks in this new paradigm is a current challenge in network security. This work proposes a defense mechanism integrated into the IoT network controller that uses Machine Learning (AM) techniques to detect these attacks and the flexibility of Software-Defined Networks (SDN) for their mitigation. The proposed system uses random samples to perform network traffic classification and the OpenFlow (OF) protocol to apply real-time mitigation measures.  The solution was tested with four recent datasets in a controlled laboratory environment, showing to detect and mitigate DDoS attacks, with a high hit rate and low false alarm rate.

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  • CAIO JOSÉ BORBA VILAR GUIMARÃES
  • Redes neurais artificiais embarcadas otimizadas para dispositivos de baixo custo e tamanho de memória reduzido

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRAD MCDANEL
  • EDGARD DE FARIA CORREA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 22/10/2020

  • Mostrar Resumo
  • O emprego de Redes Neurais Artificiais (RNAs) têm sido de alto interesse para diversos setores: indústria, marketing, investimentos, medicina, dentre outros. Porém, aplicações embarcadas de RNAs sofrem com requerimentos de alta capacidade de processamento, armazenamento de dados e custo das plataformas que implementam essa tecnologia, tornando o uso comercial inviável. Este trabalho tem como objetivo propor uma implementação de RNAs Multilayer Perceptron (MLP) em microcontroladores de 8-bit, com treinamento e inferência embarcados. São demonstradas análises de convergência do treinamento, tempo gasto para inferência e ocupação de código de programa nas memórias internas do microcontrolador. Além disso, é demonstrada uma técnica de utilização de memória de programa para possibilitar o embarque de RNAs-MLP de arquiteturas maiores. Outra análise demonstra um comportamento que possibilita prever o tempo de inferência e ocupação de memória da RNA de acordo com o número de hiper parâmetros, habilitando-se um dimensionamento com comportamento esperado de uma implementação de RNA, baseado na sua arquitetura, para microcontroladores utilizando essa proposta.


  • Mostrar Abstract
  • Artificial Neural Networks (ANNs) are bio-inspired systems with a high level of parallelization and almost infinite applications. However, due to the associated high computational power requirements, most application demands powerful processing characteristics and consequently, high-costs and not-so-small form-factors. This work presents an implementation of a Multilayer Perceptrons (MLPs) for 8-bit microcontrollers in two different scenarios, embedded training, and inference. Analysis of training convergence, inference time duration, and program code occupation into the internal memories and a technique to optimize this implementation to fit bigger MLP architectures. The aim of this work is to provide an overview of the feasibility of ANNs on these low-cost, low-size-memory devices, known as microcontrollers

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  • DENIS RICARDO DA SILVA MEDEIROS
  • Proposta de algoritmos genéticos embarcados para dispositivos com baixo consumo de energia, baixo custo e tamanho de memória reduzido

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • PATRICIA DELLA MÉA PLENTZ
  • Data: 05/11/2020

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho propõe duas implementações de algoritmos genéticos voltadas para dispositivos com limitações em consumo de energia, baixo custo, e quantidade de memória: uma versão autônoma, para ser utilizada em um único dispositivo, e uma versão distribuída, para ser usada em múltiplos dispositivos simultaneamente. A motivação deste trabalho é adaptar e otimizar essa importante técnica de inteligência artificial para que ela possa ser usada em inúmeras aplicações que tradicionalmente não era viável, como em microcontroladores. No trabalho, é feita uma investigação sobre como otimizar cada segmento do algoritmo e são fornecidos detalhes específicos sobre as duas implementações, incluindo seus códigos-fonte. Além disso, vários experimentos e simulações para diferentes cenários foram realizadas para validar seu funcionamento correto usando a técnica de Hardware-In-Loop, bem como para descobrir limitações nos parâmetros do algoritmo. A implementação autônoma é comparada a outro trabalho da literatura e ela é mais rápida e usa menos recursos. Para a versão distribuída, uma importante análise feita foi verificar se ela pode ser mais rápida que a versão autônoma, mas também mais eficiente em termos de consumo de energia ao se reduzir a frequência e a tensão de operação desses dispositivos. Por fim, esta investigação pôde determinar qual é o limite a partir de onde a versão distribuída, mesmo com uma alta sobrecarga devido à comunicação entre os dispositivos, se torna mais rápida ou mais eficiente em termos de consumo energia quando comparada à outra versão.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes implementations of genetic algorithms targeting low-power, low-cost, and low-size-memory devices in two variants: a standalone version, to be used in one single device, and a distributed version, to be used in multiple devices simultaneously. The motivation is to adapt and optimize this important artificial intelligence (AI) technique so that it can be used in numerous applications where traditionally it was not feasible to be utilized, such as in microcontrollers. An investigation about how to optimize each separated segment of the algorithm is done and extensive details about both implementations are provided, including their source codes. Moreover, various experiments and simulations for multiple scenarios were done to validate their correct operation using Hardware-In-Loop technique, as well as to find out limitations for the algorithm parameters. The standalone implementation is compared to other work in the literature and it performs faster and using fewer resources. For the distributed version, an important analysis was done to verify that it can be faster than the standalone version but also more power-efficient when reducing the clock speed and voltage of those devices. Finally, this investigation could determine what is the threshold from where the distributed version, even with a high overhead due communication between the devices, become either faster or more power-efficient than the standalone one.

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  • ANDREZA CRYSTINE CARVALHO DE OLIVEIRA
  • Cálculo de Conjuntos Invariantes Controlados Robustos com Complexidade Fixa Usando Otimização Bilinear

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DANIELLE OLIVEIRA DA SILVA DANTAS
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • JOSÉ MÁRIO ARAÚJO
  • Data: 06/11/2020

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho uma metodologia para o cálculo de poliedros invariantes controlados robustos de complexidade fixa, baseado em otimização bilinear, é proposto para sistemas lineares de tempo discreto, sujeitos a restrições nos estados e nas entradas de controle e a perturbações de amplitude limitada. Em inúmeras aplicações da vida real, determinadas variáveis de um sistema devem obedecer a certas restrições. Em geral, estas restrições são especificadas por desigualdades lineares que definem conjuntos poliédricos limitados e fechados. Um conjunto é invariante controlado robusto se qualquer trajetória do estado iniciada dentro do conjunto pode ser mantido dentro dele por meio de uma ação de controle adequada, apesar das perturbações. Dessa forma, o cálculo de um conjunto invariante controlado robusto é um passo importante na solução de vários problemas de controle sob restrições. Os métodos convencionais de cálculo destes poliedros podem resultar em conjuntos de alta complexidade, definidos por um grande número de vértices. A metodologia proposta nesse trabalho possui condições de invariância bilineares e poliedros representados por vértices, cuja quantidade é fixada a priori. Busca-se também maximizar o volume do poliedro invariante controlado robusto. Por meio de exemplos numéricos, verifica-se que a metodologia é capaz de calcular poliedros de volume maior do que os de métodos recentes que buscam também conjuntos com complexidade reduzida. Além disso, a metodologia mostra-se eficiente do ponto de vista numérico, aplicável a sistemas de dimensões maiores do que aquelas tratadas pelos métodos disponíveis na literatura.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, a methodology for the computation of robust controlled invariant polyhedra of fixed complexity, based on bilinear optimization, is proposed for discrete-time linear systems, subject to constraints on the states and control inputs and to bounded disturbances. In many real-life applications, certain variables in a system must comply with certain constraints. In general, these constraints are specified by linear inequalities that define limited and closed polyhedral sets. A set is robust controlled invariant if any state trajectory starting in this set can be maintained within it through a suitable control input, in spite of the disturbances. Thus, the calculation of a controlled invariant set is an important step in solving control problems under constraints. Conventional methods for robust invariant polyhedra computation can result in high complexity sets, defined by a large number of vertices. The methodology proposed in this work has bilinear invariance conditions and polyhedra represented by vertices, whose quantity is fixed in advance. The aim is also to maximize the volume of the robust controlled invariant polyhedra. Through numerical examples, the methodology is able to compute polyhedra with larger volumes than those obtained by recent methods which also seek for reduced complexity sets. In addition, a methodology is numerically efficient, applicable to larger systems than those treated by the methods available in the literature.

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  • JOSÉ RAIMUNDO DANTAS NETO
  • Estratégia de Controle aplicado a Sistemas de Geração Destribuída Segundo o Conceito de Gerador Síncrono Virtual

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE CUNHA OLIVEIRA
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MÁRIO LÚCIO DA SILVA MARTINS
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 17/12/2020

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  • A crescente utilização dos Sistemas de Geração Distribuída (SGD) baseados em fontes de energia renováveis (FER) tem contribuído para a redução de diversos impactos ambientais, econômicos e sociais causados pela queima de combustíveis fósseis no sistema de geração convencional. Entretanto, o aumento massivo da produção de energia elétrica a partir da utilização de FERs, também provoca impactos indesejáveis, como a redução da inércia da rede elétrica, oscilações na amplitude da tensão e redução das margens de estabilidade. Além disso, o Sistema Elétrico de Potência (SEP) tem alterado sua configuração e o conceito de microrrede tem ganhado interesse nos últimos anos. Nessa abordagem, sistemas de controle mais eficientes e confiáveis são requeridos para uma operação adequada do SEP. Com isso, estratégias de controle têm sido desenvolvidas, com o objetivo de que os SGDs forneçam a potência gerada pela fonte primária, mas também deem suporte de tensão e frequência à rede elétrica, promovendo o aumento das margens de estabilidade e garantindo a qualidade de energia. Dessa forma, neste trabalho é proposto um sistema de controle baseado no conceito de Gerador Síncrono Virtual (GSV), com o objetivo de contribuir com a estabilidade da rede elétrica, dando suporte de tensão através da regulação do fluxo de potência entre o SGD e a rede, a partir do uso da técnica de controle por decaimento P/ω e Q/V. O suporte de frequência é obtido com a introdução de uma inercia virtual no SGD. A inércia virtual é emulada por meio de técnicas de atraso de transporte aplicada na regulação de potência. Diferentemente da maioria dos trabalhos que utilizam a abordagem de GSV, um esquema de partida suave é desenvolvido, utilizando a estimação do vetor tensão da rede elétrica, feita por um SRF-PLL (do inglês, Synchronous Reference Frame Phase Locked Loop). Resultados de simulação são apresentados para validar o método proposto


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  • The increasing of Distributed Generation (DG) based on renewable energy sources (RES) has contributed to the reduction of several environmental, economic and social impacts caused by the burning of fossil fuels in the conventional generation system. However, the massive increase in the energy production based on FERs, also causes undesirable impacts, such as the decrease of the grid inertia, voltage oscillations and stability margins reduction. In addition, the Electrical Power System (EPS) has changed its configuration and the microgrid concept has gained interest in recent years. In this approach, more efficient and reliable control systems are required for proper EPS operation. Thereby, DG control strategies have been developed aiming, not only to provide the power from primary sources, but also provide voltage and frequency support to the power grid, increasing the stability margins and guaranteeing the energy quality. Thus, this work proposes a control system based on Virtual Synchronous Generator (VSG) approach, aiming to contribute to the stability of the electrical network, providing voltage support by regulating the power flow, using the P/ω and Q/V droop control technique. Frequency support is obtained by introducing a virtual inertia in the DG. The virtual inertia is emulated by means of transport delay techniques applied in the power loop. Unlike most works that use the VSG approach, a smooth start up scheme is developed, using the voltage vector estimation of the electrical grid, made by an SRF-PLL (Synchronous Reference Frame Phase Locked Loop). Simulation results are presented to validate the proposed method.

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  • SILVAN FERREIRA DA SILVA JÚNIOR
  • Avaliando a tradução homem-máquina com mecanismos de atenção para sistemas baseados em SQL em ambientes de Indústria 4.0

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
  • GUSTAVO BEZERRA PAZ LEITAO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • Data: 18/12/2020

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  • O uso de bancos de dados relacionais está cada vez mais presente na indústria. Aplicações em medicina, IoT e Indústria 4.0 são exemplos disso. Apesar da grande capacidade e eficiência no armazenamento e recuperação de dados, esse tipo de banco de dados requer conhecimentos técnicos em linguagens de consulta específicas para o acesso a essas informações, o que afasta esses tipos de aplicativos do público não especializado. Neste trabalho, propomos uma aplicação de modelos recentes em processamento de linguagem natural que utiliza mecanismos de atenção para tradução da linguagem natural em inglês para SQL aplicada a um banco de dados que armazena dados de sensores, com foco no conceito de Indústria 4.0. Exemplos pareados de frases de linguagem natural foram gerados com sua consulta SQL correspondente para serem usados para treinamento e validação. O modelo foi agnóstico em relação ao esquema de banco de dados, de forma que só lida com as sequências de entrada e saída independentemente da estrutura do banco de dados. Os dados vêm de historiadores de processo típico usado nos cenários industriais. Ao treinar a rede neural profunda, obtivemos um modelo de linguagem com uma precisão de aproximadamente 99% no conjunto de validação.


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  • The use of relational databases is increasingly present in the industry. Applications in medicine, IoT and Industry 4.0 are examples of this. Despite the great capacity and efficiency in data storage and retrieval, this type of database requires technical knowledge in specific query languages to access this information, which distances these types of applications from the non-specialized public. In this work, we propose an application of recent models in natural language processing that uses mechanisms to translate natural language into English into SQL applied to a database that stores sensor data, focusing on the concept of Industry 4.0. Paired examples of natural language phrases were generated with their corresponding SQL query to be used for training and validation. The model was agnostic in relation to the database schema, so that it only handles the input and output sequences regardless of the database structure. The data comes from historians of the typical process used in industrial settings. When training the deep neural network, we obtained a language model with an accuracy of approximately 99 \% in the validation set.

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  • GABRIEL PEREIRA DE OLIVEIRA
  • Controle Cooperativo do Fluxo de Potência de Microrrede CC acoplado a Sistema de Armazenamento de Energia

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • EUZELI CIPRIANO DOS SANTOS JUNIOR
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 18/12/2020

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  • A crescente demanda energética e o aumento da preocupação social/política com a questão ambiental tem impulsionado a inserção de fontes de energias renováveis (FERs) no sistema de potência. Tais fontes são inseridas como sistemas de geração distribuída (SGDs) no novo modelo de matriz energética organizada por microrredes. A dependência dessa fonte de energia a condições meteorológicas torna-a intermitente e estocástica. Portanto, para prover o equilíbrio energético dessas microrredes é necessário integrá-los a sistemas de armazenamento de energia (SAEs). Nesse sentido, neste trabalho é proposta uma estratégia de controle cooperativo para regular o fluxo de potência de uma microrrede CC com um SAE interconectado. Tal estratégia proposta coordena o controle de tensão do barramento CC pelo Interlink CC (ILC) e pelo SAE para provê a suavização da potência gerada. Para desacoplar as malhas de controle é utilizada uma função de inferência gaussiana baseada na informação do desvio de tensão no barramento CC. A técnica proposta é validada por meio de simulações digitais.


  • Mostrar Abstract
  • The growing energy demand and the increasing social/political concern for the environment has driven the insertion of renewable energy sources (RESs) in the power system. These sourcers are inserted as distributed generation (DGs) systems in the new matrix energy model organized by microgrids (MGs). RESs are dependent on meteorological conditions which make it intermittent and stochastic. To provide the energy balance of these microgrids, it is necessary to integrate energy storage systems (ESSs). Therefore, this work proposes a cooperative control strategy to regulate the power flow of a DC MG with an interconnected ESS. The proposed strategy coordinates the voltage control of the DC bus by Interlink CC (ILC) and by ESS to provide power smoothing. To decouple the control loops from the bus, a Gaussian inference function is used based on the information of the voltage deviation on the DC bus. The proposed technique is validated through digital simulations.

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  • JOÃO GUILHERME DOMINGOS DE OLIVEIRA
  • Análise de Antenas Planares para Aplicações em Sistemas de Sensoriamento

  • Orientador : VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • FRED SIZENANDO ROSSITER PINHEIRO
  • ROSSANA MORENO SANTA CRUZ
  • Data: 23/12/2020

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  • Dois sensores para a caracterização da constante dielétrica de diferentes tipos de materiais foram implementados e um deles aplicado na determinação do teor de água no solo (θ), enquanto que o outro é uma antena bio inspirada baseada na folha de Shiso. Os sensores propostos consistem em: A forma do patch da antena é inspirada na folha Shiso, cujo nome científico é Perilla Frutescens. Um capacitor interdigital complementar (CIDC) é inserido na geometria; Uma antena de microfita com patch circular com um recipiente impresso em filamento ABS, baseado na estrutura de complementary splitring resonator (CSRR). O princípio de funcionamento está baseado no deslocamento das frequências de ressonância do elemento ao ser alterado a permissividade relativa do material em teste (MUT). Diversas simulações foram realizadas, com os dados obtidos, dois modelos empíricos são propostos. Para a validação de sua eficácia, foram feitas medições com substratos dielétricos que possuem a constante dielétrica conhecida na literatura. O segundo sensor pode ser aplicado para diversos tipos de materiais, neste trabalho foi utilizado para a determinação do percentual de água contida em diferentes tipos de solos. Os protótipos foram construídos e os resultados obtidos nas medições foram confrontados com resultados de outros estudos, validando assim a eficácia dos sensores propostos.


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  • Two sensors for the characterization of the dielectric constant of different types of materials have been implemented and one of them applied in the determination of the soil water content (θ), while the other is a bio inspired antenna based on the Shiso leaf. The proposed sensors consist of in: The shape of the antenna patch is inspired by the Shiso leaf, whose scientific name is Perilla Frutescens. A complementary interdigital capacitor (CIDC) is inserted into the geometry; A microstrip antenna with a circular patch in a container printed on ABS filament, based on the complementary split-ring resonator (CSRR) structure. The operating principle is based on the displacement of the element’s resonance frequencies when the relative permittivity of the material under test (MUT) is changed. Several simulations were performed, with the data obtained, two empirical models are proposed. To validate its effectiveness, measurements were made with dielectric substrates that have the dielectric constant known in the literature. The second sensor can be applied to different types of materials, in this work it was used to determine the percentage of water contained in different types of soils. The prototypes were built and the results obtained in the measurements were compared with the results of other studies, thus validating the effectiveness of the proposed sensors.

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  • JOSE GARIBALDI DUARTE JUNIOR
  • Estudo de uma Metodologia de Reconfiguração Aplicada no Desenvolvimento de Filtros Planares de Microondas Ajustáveis

  • Orientador : VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
  • MURILO ARAUJO ROMERO
  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • Data: 28/12/2020

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  • Os filtros desempenham papel importante em muitas aplicações de rádio-frequência (RF) e microondas. Eles são utilizados para separar ou combinar diferentes faixas de frequência. O espectro eletromagnético é limitado e necessita ser compartilhado, sendo assim, os filtros têm como função limitar e/ou selecionar os sinais de microondas/RF dentro dos limites espectrais atribuídos. Os filtros de microondas reconfiguráveis, ou sintonizáveis, têm atraído bastante atenção por parte dos pesquisadores e projetistas devidos suas características de melhoria na capacidade espectral e performance nos atuais sistemas de comunicação. Este trabalho apresenta um estudo a respeito de filtros planares de microondas reconfiguráveis. É proposta uma metodologia de reconfiguração baseada na utilização de dispositivos semicondutores do tipo diodo varactor de modo a permitir o ajuste de impedâncias ao longo da geometria do ressoador do filtro, e desta forma, reconfigurar a resposta em frequência do dispositivo de filtragem. São apresentados os projetos de três dispositivos reconfiguráveis sendo aplicáveis aos padrões de comunicação 5G NR sub-6 GHz, sendo o modelo 01 um filtro rejeita-faixa, e os modelos 02 e 03, filtros passa-faixa. Estudos, análises e simulações em linha de transmissão ideal e em tecnologia de microfita são produzidas através de ferramentas baseadas no método do circuito equivalente e do software ANSYS HFSS, sendo também utilizado o modelo equivalente do diodo varactor segundo seu datasheet. Resultados obtidos através de medição em laboratório demonstram uma boa concordância em comparação com curvas obtidas via simulação para ambos os três modelos de filtro, demonstrando assim operação em diversas faixas de frequência ajustáveis entre 0,5 e 3 GHz de acordo com o nível de polarização dos dispositivos semicondutores. Uma discussão dos resultados é apresentada relacionando os modelos construídos com suas respectivas metodologias de desenvolvimento, concluindo-se que o método é propício para o desenvolvimento de filtros planares de microondas reconfiguráveis para potenciais aplicações nas faixas de frequência do 5G sub-6 GHz.


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  • Filters play an important role in many radio frequency (RF) and microwave applications. They are used to separate or combine different frequency bands. The electromagnetic spectrum is limited and needs to be shared, so the filters have the function of limiting and / or selecting the microwave / RF signals within the assigned spectral limits. The reconfigurable, or tunable, microwave filters have attracted a lot of attention from researchers and designers due to their emerging characteristics of improving spectral capacity and performance in current and new communication systems. This work presents a study about reconfigurable microwave planar filters. A reconfiguration methodology based on the use of semiconductor devices of the varactor diode type is proposed in order to allow the adjustment of impedances along the geometry of the filter resonator, and thus, configure the frequency response of the filtering device. The designs of three reconfigurable devices are presented, being applicable to the communication standards 5G NR sub-6 GHz, with the model 01 being a band-reject filter, and the models 02 and 03, band-pass filters. Analyzes of the equivalent circuits of the filters are developed in order to establish an understanding of their respective performances depending on the geometry and the adjustment device. The initial analyzes and simulations were performed using the equivalent circuit method and the finite element method using the Ansys HFSS software, and the equivalent model of the varactor diode was also used according to its datasheet. Preliminary results are presented, which include the response obtained through simulation and measurement of the models without the use of varactors and results with the application of the reconfiguration methodology based on the varactors. Finally, the next fundamental steps for the continuation of the research are pointed out.

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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  • JOSÉ CLÁUDIO VIEIRA E SILVA JUNIOR
  • Estratégias de Hardware Aplicadas à Redução de Latência em Internet Tátil

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCAS M. OLIVEIRA
  • DENNIS BARRIOS ARANIBAR
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 28/02/2020

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  • Este trabalho se propõe a apresentar estratégias de hardware aplicadas a redução de latência na internet tátil. A motivação é estudar os desafios contidos no desenvolvimento do hardware associado aos dispositivos táteis, especialmente questões relacionadas ao limite de latência dos componentes do sistema. Como se sabe, para que um ambiente de internet tátil funcione de forma desejável, é necessário respeitar um limite mínimo de latência associada ao envio e a volta dos dados. Uma vez que algumas aplicações táteis permitem que alguns sentidos humanos possam interagir com as máquinas de forma remota, isso faz com que, quase sempre, o limite mínimo de latência associada ao envio e a volta dos dados fique com um atraso temporal na faixa dos milissegundos. Sendo assim, percebe-se que existe uma demanda por dispositivos táteis com elevando processamento. Diante deste contexto, são apresentadas três propostas de hardware que tem como objetivo principal reduzir a latência total produzida por este tipo de dispositivo. A primeira estratégia proposta para o desenvolvimento do hardware é usar computação reconfigurável (em FPGA) para minimizar o tempo de execução dos algoritmos associados ao dispositivo. A segunda proposta de hardware também faz o uso da computação reconfigurável (em FPGA), no entanto, o hardware é projetado usando outro tipo de representação numérica. Finalmente, a terceira proposta apresenta um modelo de luva tátil implementada usando um tipo de sistema microprocessado. Resultados associados as três propostas são apresentados e mostram a viabilidade das estratégias, apresentando um desempenho superior em relação aos trabalhos apresentados na literatura.


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes to present hardware strategies applied to reduce latency in the tactile internet. The motivation is to study the challenges contained in the development of the hardware associated with the tactile devices, especially issues related to the round trip latency limit of the system components. As is known, for a tactile internet environment to work desirably, it is necessary to respect a minimum limit of round trip latency. Since some tactile applications allow some human senses to interact with the machines remotely, this means that, almost always, the minimum limit of round trip latency has a time delay in the range of milliseconds. Thus, it is clear that there is a demand for tactile devices that are quite fast. In this context, three hardware proposals are presented that have the main objective to reduce the total latency produced by this type of device. The first strategy proposed for the development of hardware is to use reconfigurable computing (on FPGA) to minimize the execution time of the algorithms associated with the device. The second hardware proposal also makes use of reconfigurable computing (on FPGA). However, the hardware is designed using another type of numerical representation. Finally, the third proposal presents a tactile glove model implemented using a variety of micro processed system. Results associated with the three proposals are presented and show the viability of the strategies, presenting better performance concerning the works that were compared.

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  • PEDRO THIAGO VALERIO DE SOUZA
  • Sensoriamento Espectral e Detecção de Sinais em Sistemas MIMO com Ruído Impulsivo e Desvanecimento por Múltiplos Percursos

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Waslon Terllizzie Araujo Lopes.
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • Data: 09/03/2020

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • In mobile systems, information signals must be transmitted with high rates of data transmission and with high reliability. One of the possible solutions to achieve these desirable requirements is the use of systems with multiple transmitting and/or receiving antennas, featuring a MIMO system (Multiple Input-Multiple Output). However, signal processing techniques in MIMO systems depend on the Gaussianity of the transmission channel, decreasing their efficiency in non-Gaussian communication scenarios. To goal a robustness of this transmission technique, it will become imperative or to study this transmission technique in scenarios in which the channel is not exhibited by Gaussianity. In this work, a new signal detection technique in MIMO systems is proposed in scenarios characterized by non-Gaussian noise. A proposed reception technique is called Maximal Correntropy Detector (MCD) and it has been experimentally proven to treat a generalization of the MLD detector (Maximum Likelihood Detector) using the use of the correntropy complex. The MCD detector is analyzed on Gaussian and non-Gaussian channels and its performance is superior to classic detectors, without a significant increase in computational complexity. Together, this work also presents a new method of spectral sensing suitable for detecting signals that show non-linear phase variations over time. The proposed method is based on the use of theory of cyclostationary signals in waiting time, or which transformation employs signals to be a sensor in order to mitigate or effect non-linear variation of the phase. A proposed architecture is evaluated without a BPSK signal sensor and is compared to a temporal cyclostationary sensing technique. The results of the simulation tested prove the efficiency of the architecture proposal, presenting detection rates of primary users with an order of 8 dB.

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  • FRANCISCO ARY ALVES DE SOUZA
  • Aplicação de DGS em Formato H para Supressão e Atenuação de Modos de Ordem Superior em Antenas de Microfita 

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • ALEXANDRE JEAN RENE SERRES
  • ALFREDO GOMES NETO
  • Data: 10/06/2020

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  • Esta tese tem por objetivo a caracterização de filtro DGS H para atenuação de modos de ordem superior em antenas de microfita. O DGS H é projetado independente da antena. As dimensões iniciais do H serão calculadas por meio da faixa de atenuação desejada. Após projeto e análise da resposta do filtro, ele será integrado à antena. A integração permite eliminar filtros entre a fonte de sinal e a antena. Dentre as vantagens destaca-se a
    redução das perdas de inserção. O filtro H é investigado por meio da resposta em frequência. As dimensões do H (pesos e barra) foram parametrizadas a partir da dimensão inicial proposta aqui, o que torna possível o controle da banda de rejeição, a partir dos modos a serem atenuados. Esta tese apresenta a caracterização do filtro DGS em formato de H para aplicações em antenas de microfita e também um método para calcular a dimensão inicial do H. Foram projetadas duas antenas para comprovar a eficácia da proposta. Estas estão projetadas para a banda S e C (2,45 e 5,80 GHz). Os resultados mostram a atenuação dos modos de ordem superior para as Antenas de Microfita estudadas nesta tese. Os resultados simulados e medidos são apresentados e discutidos. Os modos excitados são investigados por meio dos campos modais e resposta em frequência. As medições dos protótipos foram realizadas por meio de analisador de rede vetorial (VNA) e câmera anecoica.



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  • This thesis aims to characterize the DGS H filter to attenuate higher-order modes in microstrip antennas. The DGS H is designed independently of the antenna. The initial dimensions of H will be calculated using the desired attenuation range. After design and analysis of the filter response, the DGS H will be integrated into the antenna. The integration allows to eliminate filters between the signal source and the antenna. The reduction of insertion losses is the main advantage among others. The H filter is investigated through the frequency response. The dimensions of H (weights and bar) were parameterized from the initial dimension proposed here, which makes it possible to control the rejection band from the modes to be attenuated. This thesis presents the characterization of the DGS filter in H format for applications in microstrip antennas as well as a method to calculate the initial dimension of H. Two antennas were designed to prove the effectiveness of the proposal. These antennas are designed for the S and C bands (2.45 and 5.80 GHz). The results show the attenuation of the higher-order modes for the Microstrip Antennas studied in this thesis. The simulated and measured results are presented and discussed. The excited modes are investigated through the modal fields and frequency response. Prototype measurements were performed using a vector network analyzer (VNA) and an anechoic camera.

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  • TÚLIO DE PAIVA MARQUES CARVALHO
  • Sabiá: Arquitetura Integrada de Autenticação e Autorização de Dados Orientada ao Consentimento do Usuário para Ecossistemas de Aprendizagem em Saúde no Brasil

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • CYNTHIA ROSAS MAGALLANES
  • CRISTINE MARTINS GOMES DE GUSMÃO
  • JAILTON CARLOS DE PAIVA
  • Data: 17/07/2020

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  • 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.


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  • Health information systems in Brazil have been designed and developed in a heterogeneous manner based on local regional characteristics, resulting in a lack of health information integrity. In this context, the Brazilian Ministry of Health pointed out the need for interoperability solutions of health information systems, noting the importance of integration with national databases and alignment with Brazilian data protection laws as well its application in education to aid with continuing education for health professionals. Therefore, this work presents Sabiá, a platform for authentication, authorization and data delivery based on user consent for health information systems in Brazil and currently applied in the context of health educational ecosystems. Sabiá's architecture is designed to achieve the following requirements: R1) Provide a Federated Identity; R2) Be a Federated Resource Manager; R3) Collect user data from different information systems and; R4) Deliver user data to systems based on user consent. Sabiá consists of three main components: 1) Sabiá Authorization Server, responsible for implementing Open Authentication; 2) Sabiá Collector, responsible for collecting data from different information systems and; 3) Sabiá Resource Server, responsible for delivering data previously authorized by the user to the systems. After analyzing historical data, R4 functionality was selected to be submitted to performance testing because it is the process that most affects overall system performance. The tests aimed at analyzing Sabiá's behavior in the heaviest scenario based on historical data. The results showed no flaws and indicated system stability and consistency, in which the user perceives a system reaction instantaneous, whose response time averages remained below 100 ms.

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  • MÔNICA MARIA LEAL
  • Proteção Direcional com classificador de faltas Baseados na Transformada Wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • FELIPE VIGOLVINO LOPES
  • JOSÉ CARLOS DE MELO VIEIRA JUNIOR
  • KAI STRUNZ
  • Data: 10/08/2020

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  • Para garantir a segurança do sistema de potência é essencial proteger o sistema de forma
    rápida e precisa. Neste trabalho, uma proteção direcional baseada na transformada
    wavelet
    é apresentada usando apenas o primeiro nível de decomposição dos coeficientes. Os componentes escalas são usados como substituídos para a transformada de Fourier a fim de recrear a
    proteção direcional convencional. As equações de torque foram matematicamente redefinidas
    para o domínio
    wavelet usando tensões e correntes amostradas. Com respeito a ativação da proteção, os coeficientes wavelet são usados para uma rápida detecção dos transitórios induzidos
    pela falta a fim de reduzir o tempo de operação do relé, enquanto que os coeficientes escalas
    são usados como ativador de
    backup de acordo com a proteção de sobrecorrente. Além disso,
    um classificador de faltas usando transformada
    wavelet discreta redundante - TWDR com bordas aplicado as componentes modais de de Clarke foi desenvolvido para dar suporte a proteção
    direcional. O método um simples fluxo logico baseado em limiares e requer as medições de
    correntes de apenas um terminal. O uso das energias dos coeficientes
    wavelets da TWDR com
    bordas implica num método rápido e preciso devido a extração dos componentes de alta e baixa
    frequência. Avaliações provaram a viabilidade de reconstruir a proteção direcional convencional pelo uso da TWDR e mostraram a rápida operação da proteção proposta comparada à
    proteção direcional tradicional baseada na transformada de Fourier. Como nova funcionalidade
    da proteção direcional, a unidade de sequência negativa pode ser usada para identificar a direcionalidade das faltas trifásicas mesmo diante de um severo afundamento de tensão sem o
    uso de uma estratégia de uma memória adicional, como é realizado na proteção convencional.
    Os resultados sobre o classificador de faltas comprovam a potencialidade do classificador em
    identificar corretamente todos os dez tipos de faltas de forma rápida e precisa dando o suporte
    necessário para a proteção direcional proposta



  • Mostrar Abstract
  • Fast and accurate protections are required to ensure the safety of the power system. In
    this research, a new directional protection based on wavelet transfom is described by using
    only the first wavelet decomposition level. The scaling coefficients are used in replacement of
    the Fourier transform in order to recreate the conventional directional protection. The torque
    equations were mathematically redefined in the wavelet domain by using sampled voltages and
    currents. Regarding the protection activation, the wavelet coefficients are used for fast detection of fault-induced transients (wavelet activators) in order to reduce the relay operating time,
    whereas the scaling coefficients are used for backup activation in accordance with the overcurrent protection (wavelet overcurrent activators). In addition, a real-time fault classification
    method using the RT-BSWT applied to modal components of the Clarke transform was developed to support the directional protection. The method uses a simple threshold-based logic
    flow instead of a sophisticated artificial intelligence-based algorithm, and requires three-phase
    current measurements from only one terminal. Furthermore, by using the wavelet coefficients
    energy of RT-BSWT, the method is fast and accurate due to the extraction of both low- and
    high-frequency components of faults. Evaluations have proved the feasibility to rebuild the
    conventional directional protection by using the RT-SWT, which has provided better performance and faster operating time than the conventional protection based on the discrete Fourier
    transform (DFT). As new functionalities to the directional protection, the wavelet-based negative sequence unit can be used to identify the fault directionality to three-phase faults, even with
    severe voltage sags without memory strategies, which is not possible with the conventional protection. The fault classifier results have shown it is accurate and fast to identify all of the ten
    fault types successfully supporting the directional protection needs


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  • DAVI HENRIQUE DOS SANTOS
  • Framework para avaliação de desempenho de sistemas de controle de veleiros autônomos

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • ALEXANDRE DE MORAIS AMORY
  • ESTEBAN WALTER GONZALEZ CLUA
  • JOAO MORENO VILAS BOAS DE SOUZA SILVA
  • Data: 04/09/2020

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  • 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.


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  • In this work we propose a methodology for estimating the performance and comparing control systems for autonomous sailboats. One of the biggest problem in mobile robotics research is the absence of standard tools and methodology for distribution/verification of implementations and the performance of the employed techiniques. Our approach consists of an framework for performance evaluation divided in three components: scope, metrics and scenarios. The scope define the parts of the system that are comparable and also presents a compreesive approach to define the basis navigation system for autonomous robot. The scenario represent situations that happen during sailboat missions such as keep the sailboat close to a desired waypoint (virutal anchoring), docking and tracking. Quantitative metrics are extracted by experiments in the scenario and are used to evaluate characteristics expected from control systems such as stability, energy consumption, robustness and efficiency, resulting in an initial classification of the control system. An initial implementation of the system is made using the Ardupilot framework, where some control techinique and metrics were implemented for first analisys. The level of analysis can be gradually improved by adding more control techinique and metrics.

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  • LEONARDO ALVES DIAS
  • Proposta de Implementação Paralela de Algoritmos de Clustering em Hardware

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • DANIEL SABINO AMORIM DE ARAUJO
  • NANDOR VERBA
  • CARLOS ALBERTO VALDERRAMA SAKUYAMA
  • Data: 05/10/2020

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  • Este trabalho apresenta um estudo sob algoritmos de clusterização de dados implementados em hardware dedicado para aplicações em geral, objetivando aumentar a velocidade de processamento. Algoritmos de clusterização têm sido amplamente adotados para encontrar a padrões entre dados, em diferentes áreas. No entanto, estes algoritmos normalmente implicam em uma alta complexidade de processamento e, além disso, a quantidade de dados armazenados atualmente é massiva. Sendo assim, a necessidade de processamento de dados com alto throughput tornou-se ainda mais importante, especialmente para aplicações em tempo real. Uma solução que foi adotada para aumentar a velocidade de processamento é o uso de técnicas paralelas implementadas em hardware dedicado, que provou ser mais eficiente em comparação com sistemas sequenciais. Logo, este trabalho propõe a implementação totalmente paralela dos algoritmos de clusterização de dados em hardware para otimizar o tempo de processamento dos sistemas em diversas áreas, possibilitando aplicações para sistemas com quantidade massiva de dados. Uma nova proposta de implementação dos algoritmos de clusterização K-means e Self-Organising Map são apresentadas, juntamente a análises dos resultados relacionados ao throughput e o recurso de hardware para diferentes parâmetros. As implementações apresentadas aqui apontam para uma nova direção associada a implementação de algoritmos de clusterização e poderá ser utilizada em outros algoritmos.


  • Mostrar Abstract
  • This work presents a study on data clustering algorithms implemented in dedicated hardware for applications in general, aiming to increase the processing speed. Clustering algorithms have been widely adopted to find patterns between data in different areas. However, these algorithms usually imply high processing complexity and, in addition, the amount of data currently stored is massive. Therefore, the need for high-throughput data processing has become even more critical, especially for real-time applications. One solution that has been adopted to increase processing speed is the use of parallel techniques implemented on dedicated hardware, which has proved to be more efficient compared to sequential systems. Therefore, this work proposes the fully parallel implementation of data clustering algorithms in hardware to optimize the processing time of systems in several areas, enabling applications for systems with a massive amount of data. A new proposal for implementations of the clustering algorithms K-means and Self-Organizing Maps are presented, together with an analysis of the results related to throughput and the hardware resource for different parameters. The implementations presented here point to a new direction associated with the implementation of clustering algorithms and can be used in other algorithms.

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  • SÂMARA DE CAVALCANTE PAIVA
  • Sistema de Monitoramento de Frequência e Detecção de Ilhamento Baseados na Transformada Wavelet Contínua.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • JOSEP MARIA GUERRERO ZAPATA
  • KLEBER MELO E SILVA
  • LEANDRO MICHELS
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 13/10/2020

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • The modern distribution system widely uses renewable energy sources (RESs) as a distributed generation that introduces problems like unintentional islanding, protection concerns, and reverse power flow. The RES intermittent characteristics can cause frequency deviations that could result in systems instabilities. In general, hierarchical structures implement these microgrids' power flow control management, composed of primary, secondary, and tertiary control layers. The primary control layer consists of inner current and voltage control loops, typically implemented via droop control loops, for the purpose of maintaining a stabilization of frequency and voltage amplitudes, as well as power-sharing. The principal drawbacks of droop control approaches are steady-state frequency and voltage deviations. For that reason, the secondary control layer is introduced to mitigate these deviations. The accurate knowledge of microgrid frequency deviations permits the implementation of proper frequency restoration. Besides, those microgrids could operate in the connected or islanding modes. Islanding or fault occurrences must be detected and treated to ensure system stability. This way, the continuous wavelet transform is employed for developing a hybrid islanding detection and a frequency monitor to fulfill the microgrid's requirements related to a secure islanding detection and a frequency restoration. In this Thesis, both systems' development is carried out, with the effectiveness of proposed methods evaluated and validated through experimental results.

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  • MAXIMILIANO ARAÚJO DA SILVA LOPES
  • t-SNE paralelo: Uma técnica paralela para redução de dimensionalidade de dados aplicada em Cidades Inteligentes

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • CICILIA RAQUEL MAIA LEITE
  • DANIEL SABINO AMORIM DE ARAUJO
  • Data: 16/10/2020

  • Mostrar Resumo
  • Nos últimos anos, a população urbana vem crescendo de maneira acelerada ao redor do mundo. Para se adequar a esse aumento populacional, os prefeitos precisam mudar a sua forma de gerir essas grandes cidades. Assim, o conceito de Cidades Inteligentes ganha força e vem para modificar a forma de vida da população mundial. O investimento nesse conceito de cidades inteligentes se encontra na direção de melhorar a gestão e a qualidade de vida das pessoas. Os maiores desafios na aplicação desse tipo de sistemas, estão vinculados ao processamento, visualização e análise dos dados gerados, visto que ao funcionarem conectados esses sistemas geram uma grande massa de dados, chamada de Big Data, que precisam ser tratados de maneira diferentes dos sistemas convencionais. Para a visualização dos dados, um artifício que pode ser utilizado são as técnicas para redução de dimensionalidade, que trazem os dados de uma dimensão n para duas ou três dimensões, ficando assim perceptíveis aos olhos humanos. Um dos principais problemas que envolve as técnicas de Redução de Dimensionalidade está vinculado ao tempo de processamento, o que os tornam praticamente inviáveis de serem aplicados a grandes massas de dados. Nessa tese, é sugerida uma maneira de diminuir o tempo de processamento desses algoritmos, através da paralelização do algoritmo t-SNE. Foi realizada uma análise em cada uma das partes do algoritmo, verificando que trechos poderiam ser paralelizados e quais trechos continuariam com seu processamento convencional. Dessa forma, o algoritmo paralelizado apresentou melhores resultados que a sua versão convencional, apresentando-se como uma técnica mais eficiente e eficaz na Redução da Dimensionalidade de dados com o objetivo de otimizar a visualização e análise dos mesmos.


  • Mostrar Abstract
  • In recent years, the urban population has been growing rapidly around the world. To adapt to this population increase, mayors need to change the way they manage these large cities. Thus, the concept of Smart Cities gains strength and comes to change the way of life of the world population. The investment in this concept of smart cities is aimed at improving people’s management and quality of life. The biggest challenges in these systems are linked to the processing, visualization and analysis of the generated data, since when they work connected these systems generate a large mass of data, called Big Data, which need to be treated differently from conventional systems. For the visualization of the data, a device that can be used are the techniques for reducing the dimensionality, which bring the data from one n dimension to two or three dimensions, thus being perceptible to human eyes. One of the main problems involving Dimensionality Reduction techniques is related to the processing time, which makes them practically unfeasible to be applied to large masses of data. In this thesis, a way to decrease the processing time
    of these algorithms is suggested, by parallelizing the t-SNE algorithm. An analysis was performed on each part of the algorithm, verifying which sections could be parallelized and which sections would continue with their conventional processing. In this way, the parallelized algorithm showed better results than its conventional version, presenting itself as a more efficient and effective technique in Reducing the Dimensionality of data in order to optimize their visualization and analysis.

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  • TIAGO ALVES DE ALMEIDA
  • Regulação e Rastreamento de Referência Constante com Rejeição de Perturbações por Realimentação de Saída Usando Conjuntos Invariantes Controlados

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOÃO MANOEL GOMES DA SILVA JUNIOR
  • KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
  • ROBERTO KAWAKAMI HARROP GALVAO
  • Data: 16/10/2020

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • This work is concerned with design of output feedback controllers for constrained linear discrete-time systems via set-invariance techniques. In this regard, Output-Feedback Controlled-Invariant (OFCI) polyhedra are used to ensure that state and input constraints are satisfied all time even in the presence of additive disturbances and measurement noise. Necessary and sufficient conditions for a polyhedral set to be OFCI are presented, which can be checked by the solution of a set of Linear Programming (LP) problems. Then, a dynamic output-feedback compensator (possibly nonlinear) is proposed, through the construction of an OFCI set, from a pair composed by a conditioned-invariant and a controlled-invariant polyhedron. Based on the available measurements and on the state of the compensator, which constitutes an estimate of the system state, a suitable control sequence can be computed to enforce the constraints. The uncertainty on the state is progressively reduced using information about the contraction of the conditioned-invariant set. An LP problem is formulated to compute a control action that enforces state and control constraints and minimizes, one step ahead, a guaranteed distance from the admissible states to the origin. The problem of tracking a constant reference signal in the presence of constant disturbances is also considered for which the conception of the tracking controller is motivated from the stabilizing controller. With the current approach, as illustrated through numerical examples, by embedding the estimator in the compensator structure and using the OFCI concept, it is possible to obtain solutions with larger sets
    of admissible initial states and admissible initial estimation errors, compared to other approaches available in the literature.

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  • THIAGO MEDEIROS BARROS
  • Um Processo Orientado a Dados para Geração de Modelo de Predição de Evasão Escolar
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • BETANIA LEITE RAMALHO
  • RAYMUNDO CARLOS MACHADO FERREIRA FILHO
  • PLACIDO ANTONIO DE SOUZA NETO
  • Data: 22/10/2020

  • Mostrar Resumo
  • A Evasão Escolar, também conhecido como abandono escolar, é um problema extremamente complexo, pois envolve não apenas uma variedade de perspectivas, mas também uma variedade de diferentes tipos de comportamento de abandono. Historicamente os modelos de evasão escolar mais citados tiveram sua origem na educação, entretanto a emergente área de Ciência de Dados aplicada na Educação é capaz de desenvolver novos modelos preditivos, com resultados geralmente melhores quando comparados com os métodos estatísticos tradicionais.  O principal objetivo dessa tese é a proposição de um Processo para geração de um Modelo Preditivo de Evasão Escolar baseada em Ciências de Dados.  Para tal, é definido uma sequência de etapas, a fim de modelar um fluxo de informação desde a definição do problema até a geração de informação útil a gestores e professores. As etapas são compostas por: "Entender o Problema", "Entender os Dados", "Engenharia de Atributos", "Seleção de Atributos", "Balanceamento de Dados", "Modelos", "Avaliação" e "Interpretação".  A contribuição da proposta se encontra na indicação de quais técnicas e algoritmos devem ser empregados em cada etapa do processo proposto, e mostrar que o fenômeno de evasão escolar deve ser abordado como um problema de classes desbalanceadas, a qual deve utilizar-se de ferramentas e métricas apropriadas, a fim de gerar um modelo de predição robusto e de fácil interpretação.  O processo proposto foi validado sobre dados educacionais, socioeconômicos e demográficos de alunos de cursos integrados do Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN).

     


  • Mostrar Abstract
  • School dropout is an extremely complex problem, as it involves not only a variety of perspectives, but also a variety of different types of dropout behavior.  Historically, the most cited school dropout models had their origin in education, however the emerging area of Data Science applied in Education is capable of developing new predictive models, with generally better results when compared to the most used traditional statistical methods.   The main objective of this thesis is the proposition of a Process for the generation of a Predictive School Dropout Model based on Data Sciences.  To this end, a sequence of steps is defined in order to model an information flow from the definition of the problem to the generation of useful information for managers and teachers. The steps consist of:  Understanding the Problem, Understanding the Data, Feature Engineering, Feature Selection, Data Balancing, Models, Evaluation and Interpretation.  The proposal’s contribution is found in the indication of which techniques and algorithms should be used in each phase of knowledge discovery, and show that the phenomenon of school dropout must be addressed as a problem of imbalanced classes, which must use tools and appropriate metrics, in order to generate a robust and easy to interpret prediction model. The proposed process was validated on educational and socioeconomic data of students at  Federal Institute of Rio Grande do Norte (IFRN).

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  • TALES VINÍCIUS RODRIGUES DE OLIVEIRA CÂMARA
  • Arquiteturas de Classificação Automática de Modulações em Ambientes Impulsivos Baseadas em Características Cicloestacionárias

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WAMBERTO JOSÉ LIRA DE QUEIROZ
  • JOILSON BATISTA DE ALMEIDA REGO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • PEDRO THIAGO VALERIO DE SOUZA
  • Data: 23/10/2020

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  • 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.


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  • The rapid growth of applications supported by wireless communications systems drives the search for new communications systems that allow to efficiently explore the frequency spectrum, such as systems based on cognitive radio. The cognitive radio can be defined as an intelligent communications system, capable of adapting autonomously to the communication channel, through the reconfiguration of its operating parameters. An important property of cognitive radios is the ability to automatically recognize the type of modulation employed in an RF signal, thus enabling interoperability between systems, improving spectral efficiency, or even enabling electronic surveillance (in military application contexts) ). This attribute is known as automatic modulation classification (AMC). Among the AMC techniques that characterize the state-of-the-art, are those that are based on the detection of patterns obtained from the analysis of second order cycle stationary characteristics. Although very widespread, these techniques are unable to recognize some types of digital modulations, such as high-order M-QAM and M-PSK modulations. On the other hand, the higher order cycle stationary analysis techniques, used to extract singular descriptors of these modulations, have a very high computational cost and are only suitable for communication environments with AWGN noise. Although the AWGN noise model is widely used to characterize wireless communication channels, there are several practical scenarios that are better modeled by non-Gaussian distributions, such as HF communication, whose environment presents a strong contamination by impulsive noise. Recently, two new cyclostationary analysis functions, the lower order fractional cyclic autocorrelation function (FLOCAF), and the cyclic current correlation function (CCF), were defined and evaluated for the purpose of spectral sensing in impulsive environments, being the spectral sensing a less complex problem in relation to the automatic classification of modulations. In fact, knowing that there was no satisfactory solution in the literature for the automatic classification of high-order modulations in channels with impulsive noise, this problem was addressed in this work. In this work, automatic modulation classification architectures are developed based on the FLOCAF and CCF cyclostationary functions, combined with decision tree classification and logistic regression techniques. The architectures were developed for the recognition of BPSK, QPSK, 8-QAM, 16-QAM, and 32-QAM digital modulations, and evaluated in different contexts of alpha-stable additive noise contamination. The results showed that all architectures were able to operate in impulsive environments, however, architectures based on CCF were the most efficient.

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  • ADELSON MENEZES LIMA
  •  Aplicação e Análise de Arranjos de Células Metamateriais no Projeto das Antenas de Microfita


  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • FRANCISCO DAS CHAGAS BARBOSA DE SENA
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 23/10/2020

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  • A obtenção e integração de soluções para aplicações tecnológicas na área de comunicações têm levado pesquisadores a investigarem diversos tipos de materiais, com destaque neste trabalho para o caso dos metamateriais na construção de circuitos de micro-ondas. Por outro lado, devido à facilidade de construção, as antenas de microfita têm utilizado metamateriais que são obtidos artificialmente por possibilitar alterações nas suas propriedades eletromagnéticas. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma célula metamaterial para o desenvolvimento de configurações de arranjos periódicos, imersos no substrato dielétrico, na construção das antenas de microfita. Para o projeto da célula e antenas de microfita, utilizou-se a frequência de operação de 5,8 GHz. Simulações com o software HFSS® que utiliza Elementos Finitos como método numérico, foram realizadas para analisar as características eletromagnéticas da célula e os parâmetros das antenas. Resultados numéricos realizados com a célula em estudo, apresenta uma forte influência da permeabilidade magnética nas propriedades metamateriais, na frequência desejada. O primeiro estudo de caso apresentou uma maior largura de banda e melhor casamento de impedância. No segundo, apesar da obtenção de uma maior largura de banda, constatou-se uma diminuição na frequência de ressonância, e uma alteração no casamento de impedância quando as células foram rotacionadas. Para validar os resultados, protótipos foram construídos para o primeiro caso em análise e os resultados medidos foram comparados aos obtidos numericamente, mostrando uma boa concordância. No segundo estudo, foram obtidos apenas resultados simulados, considerando o ângulo de rotação das células, variando entre 0 à 90 graus com intervalos de 15 graus. Para todas as estruturas estudadas, os parâmetros analisados foram o coeficiente de reflexão (S11), largura de banda, carta de Smith, diagrama de radiação (2D e 3D), ganho, distribuição do campo elétrico e a densidade de corrente superficial.


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  • Obtaining and integrating solutions for technological applications in the communications area has led researchers to investigate various types of materials, with emphasis on this case for the case of metamaterials in the construction of microwave circuits. On the other hand, due to the ease of construction, microstrip antennas have used metamaterials that are obtained artificially by allowing changes in their electromagnetic properties. In this context, the present work proposes a metamaterial cell for the development of the configuration of periodic arrangements, immersed in the dielectric substrate, in the construction of the microstrip antennas. For the design of the cell and microstrip antennas, the operating frequency of 5.8 GHz was used. Simulations with the HFSS® software that uses Finite Elements as a numerical method, were performed to analyze the electromagnetic characteristics of the cell and the parameters of the antennas. Numerical results performed with the cell understudy, has a strong influence of magnetic permeability on metamaterial properties, at the desired frequency. The first case study showed greater bandwidth and better impedance matching. In the second, despite obtaining a greater bandwidth, a decrease in the resonance frequency was observed, and a change in the impedance matching when the cells were rotated. To validate the results, prototypes were built for the first case under analysis and the measured results were compared to those obtained numerically, showing a good agreement. In the second study, only simulated results were obtained, considering the angle of rotation of the cells, ranging from 0 to 90 degrees with intervals of 15 degrees. For all the studied structures, the parameters analyzed were the reflection coefficient (S11), bandwidth, Smith chart, radiation diagram (2D and 3D), gain, electric field distribution, and surface current density.

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  • ARTHUR SALGADO DE MEDEIROS
  • Controle direto da tensão do rotor de um gerador de indução duplamente alimentado por meio de um processo de otimização restrita em tempo real

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCUS VINICIUS ALVES NUNES
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • THALES AUGUSTO DE OLIVEIRA RAMOS
  • UBIRATAN HOLANDA BEZERRA
  • Data: 30/10/2020

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  • O constante crescimento do potencial de geração de energia a partir de fonte eólica tem sido destaque no cenário mundial. Mudanças globais de comportamento em busca do desenvolvimento e consumo sustentáveis, substituindo combustíveis fósseis visando a melhoria à qualidade de vida e à preservação do planeta, são fatores importantes para a continuidade desse crescimento, devido à necessidade cada vez maior por fontes renováveis de energia. O desenvolvimento de pesquisas e estudos que propõem diferentes tipos de tecnologias para melhorar a eficiência e a qualidade da energia gerada por turbinas eólicas são cada vez mais incentivadas e necessárias, devido à sua participação cada vez maior nas matrizes energéticas de muitos países. Tornam-se, também, necessárias a revisão e a atualização dos códigos de rede, para que se adaptem à imprevisibilidade da geração por meio desse tipo de fonte energética e à necessidade operacional de maior controlabilidade. Além de definir as regras para a operação normal em regime permanente, os códigos de rede mais atuais demandam auxílio, por parte dos parques eólicos, nos controles de tensão e frequência, contribuindo para a manutenção da qualidade da operação da rede à qual estão conectados. Os sistemas de conversão de energia eólica que utilizam o Gerador de Indução Duplamente Alimentado, mais comumente chamado de DFIG, do inglês Doubly Fed Induction Generator, são os mais populares atualmente. Vantagens como redução da carga mecânica, controle de picth mais simples, amplo controle de potência ativa e reativa, conversores de menor potência que implica em menores perdas por chaveamento, redução de custos com conversores, menor injeção de harmônicos na rede, o colocam à frente de topologias de turbinas com geradores síncronos ou geradores de indução com rotor em gaiola. Esta tese tem o objetivo de apresentar e demonstrar a viabilidade da utilização de uma nova abordagem sobre os controles de tensão, potência ativa e reativa e fator de potência por meio do controle direto da tensão aplicada ao rotor do DFIG, pelo conversor do lado do rotor (do inglês, Rotor Side Converter – RSC). Essa tensão é determinada analiticamente, resolvendo um processo de otimização restrito em tempo real. Um sistema de equações derivado do circuito equivalente é adotado para representar o ponto de operação desejado do DFIG, e a solução desse sistema define os valores das coordenadas de tensão de alimentação do rotor, em regime permanente. Uma nova estratégia de controle é proposta para alcançar os valores de referência de tensão do rotor, sem violar os limites existentes em outras variáveis. Esta estratégia é desenhada de forma que a velocidade de evolução da tensão aplicada ao rotor seja governada pela evolução dinâmica da velocidade mecânica do rotor. Um processo de otimização foi formulado para minimizar o tempo de convergência da velocidade do rotor, restringindo variações transitórias na potência líquida gerada, de forma a acelerar a máquina, sem ultrapassar os limites nominais de corrente DFIG. Seguindo as tendências recentes de soluções com reduzido número de sensores, apenas as medições obtidas dos sensores do estator (tensões e correntes) são usadas. Dessa forma, a velocidade angular e as correntes do rotor são estimadas em tempo real. Um algoritmo para estimativa de indutância também está incluído, evitando que desvios do valor nominal possam levar a falsas tensões de referência ou alterações no controle de reativo. Além disso, é proposto um método para definição do ângulo de passo e da velocidade de referência, utilizando o método de solução numérica de Newton-Raphson.


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  • The constant growth in the potential for generating energy from wind sources has been highlighted on the world stage. Global behavioral changes in search of sustainable development and consumption, replacing fossil fuels aiming at improving the quality of life and preserving the planet, are important factors for the continuation of this growth, due to the increasing need for renewable energy sources. The wind energy conversion systems that use the Doubly Fed Induction Generator - DFIG, are the most popular today. Advantages such as reduced mechanical load, simple picth control, control of active and reactive power, lower power converters that mean less switching losses, reduced converter costs, less harmonic injection into the network, put it ahead of turbine topologies with synchronous generators or induction generators with squirrel cage rotors. This thesis aims to present and demonstrate the feasibility of using a new approach on voltage control, active and reactive power control and power factor control through direct control of the voltage applied to the DFIG’s rotor, by the Rotor Side Converter - RSC. This voltage is determined analytically, solving a restricted optimization process in real time. A system of equations derived from the equivalent circuit is adopted to represent the desired operating point of the DFIG, and the solution of this system defines the values of the rotor supply voltage coordinates, in steady state. A new control strategy is proposed to reach the rotor voltage reference values, without violating the limits existing in other variables. This strategy is designed so that the speed of evolution of the voltage applied to the rotor, is governed by the dynamic evolution of the mechanical speed of the rotor. An optimization process was formulated to minimize the time of convergence of the rotor speed, restricting transitory variations in the net power generated, in order to accelerate the machine, without exceeding the current limits. Following recent trends in solutions with a reduced number of sensors, only measurements obtained from the stator sensors (voltages and currents) are used. In this way, the angular velocity and rotor currents are estimated in real time. An algorithm for estimating inductance is also included, preventing deviations from the nominal value could lead to false reference voltages or changes in reactive control. In addition, a method for defining the pitch angle and the reference speed is proposed, using the Newton-Raphson numerical solution method.

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  • PETRÚCIO RICARDO TAVARES DE MEDEIROS

  • Detecção de Estímulo Visual Usando Múltiplas Fóveas

  • Orientador : RAFAEL BESERRA GOMES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO MOTTA DE CARVALHO
  • ESTEBAN WALTER GONZALEZ CLUA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • ROBERTO MARCONDES CESAR JUNIOR
  • Data: 30/10/2020

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  • A técnica de multifoveamento permite adicionar vários focos na imagem, os quaispodem ser explorados como pontos de atenção visual em contextos de detecção, identifi-cação e/ou reconhecimento de objetos. Entretanto, a utilização da técnica de multifovea-mento exige o conhecimento da posição dos estímulos visuais. Neste trabalho propomosuma nova abordagem de detectação dos estímulos visuais fazendo uso da estrutura dasmúltiplas fóveas. Para isso, utilizamos estratégias matemáticas adaptadas ao contexto devisão computacional, que levam em consideração a distribuição das fóveas para estimar alocalização dos estímulos visuais na imagem. As estratégias matemáticas adotadas forama descida do gradiente (campo de potencial), máximo verossimilhança, multilateração,trilateração e coordenadas baricêntricas. Os resultados mostram que os algoritmos con-vergem para a posição do estímulo visual, com excessão do algoritmo de interseção depotenciais locais devido a sensibilidade aos mínimos locais. Além disso, os algoritmosque utilizam campo de potencial exigem mais tempo de processamento e recursos compu-tacionais em comparação com as outras estratégias. Contudo, é possível afirmar que trêsfóveas são suficientes para estimar a posição de um estímulo visual na imagem fazendouso dos algoritmos de trilateração e coordenadas baricêntricas. Concluímos que o multi-foveamento associado às estratégias matemáticas pode ser aplicado na detecção visual eapresenta convergência com no mínimo três fóveas


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  • The multifoving technique allows the addition of several focuses in the image, which can be explored as points of visual attention in contexts of detection, identification and / or object recognition. However, the use of the multifoving technique requires knowledge of the position of visual stimuli. In this work we propose a new approach to detect visual stimuli using the structure of multiple foveas. For this, we use mathematical strategies adapted to the context of computational vision, which take into account the distribution of the foveas to estimate the location of visual stimuli in the image. The mathematical strategies adopted were the descent of the gradient (potential field), maximum likelihood, multilateration, trilateration and barycentric coordinates. The results show that the algorithms converge for the position of the visual stimulus, with the exception of the local potential intersection algorithm due to the sensitivity to local minimums. In addition, the algorithms that use potential fields require more processing time and computational resources compared to other strategies. However, it is possible to affirm that three fóveas are sufficient to estimate the position of a visual stimulus in the image making use of the trilateration algorithms and baricentric coordinates. We conclude that the multi-panning associated with mathematical strategies can be applied in visual detection and presents convergence with at least three foveae.

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  • REUBER REGIS DE MELO
  • RFID em IoUT Usando uma Estrutura de Atenuação Dielétrica para Aplicação como Sensor de Umidade

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ÁDLLER DE OLIVEIRA GUIMARÃES
  • Data: 30/10/2020

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  • 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.


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  • Advances in Internet of Things (IoT) applications have provided the development of new paradigms in this area, such as the Internet of Underground Things (IoUT). Research shows the potential of IoUT systems, mainly in precision agriculture, in which data it’s collected by different devices interconnected in a communication network. These data can facilitate decision-making about the management of agricultural activities. An important component in the architecture of IoUT is Underground Things (UT) responsible for sensing soil parameters, such as temperature and moisture. In view of this, the Radio Frequency Identification (RFID) technology has been shown promising for the development of UTs, mostly due to the ability of RFID tags to operate as sensors. However, the adaptation of wireless communication in IoUT systems for application in underground conditions represents a challenger yet. In this context, the proposal of the work is to develop a UT based on RFID technology for sensing soil moisture. The UT proposed is formed by a rectangular patch microstrip antenna designed to operate at Ultra High Frequency (UHF), connected to a passive UHF RFID tag chip. The RFID tag in buried in the soil and functions as a moisture sensor. To reduce the effects of soil moisture on the RFID tag, the microstrip antenna designed in the systems was encapsulated in a Dielectric Soil Attenuator (DSA). The DSA is formed by multilayers made of natural carnauba wax and applied over the antenna. Simulated and experimental results were analyzed to verify the effectiveness of the DSA on the antenna parameters at different levels of moisture and soil types. Measurements of the Received Signal Strength Indicator (RSSI) were also performed using a UHF RFID reader, and thus, finding a relationship with the moisture present in the soil. The obtained value shows that the DSA reduces variations in the antenna parameters such as gain and reflection coefficient (S11) caused by soil moisture. Statistical analyzes of the RSSI measurements showed that the proposed UT can work as a soil moisture sensor.

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  • DANIELE MONTENEGRO DA SILVA BARROS
  • Arquitetura de Saúde Digital Baseado em Aprendizagem de Máquina para Diagnóstico de Doenças Oculares: um estudo aplicado ao glaucoma  

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • CÉSAR ALEXANDRE DOMINGUES TEIXEIRA
  • ALEXANDRE CHATER TALEB
  • FRANCISCO MILTON MENDES NETO
  • JAILTON CARLOS DE PAIVA
  • Data: 06/11/2020

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  • O desenvolvimento de novas tecnologias têm sido essenciais para o diagnóstico e tratamento das doenças oculares. Neste contexto, o uso das técnicas de aprendizado de máquina (AM) e aprendizado profundo (DL) para a classificação e detecção das analogias oculares têm demonstrado bons resultados em pesquisas recentes. Nesta perspectiva, o objetivo da presente tese é desenvolver um serviço de classificação utilizando técnicas de DL, tecnologias web e serviços em nuvem, fazendo um estudo de caso sobre o glaucoma. O Glaucoma é uma doença assintomática que pode causa a cegueira irreversível se for diagnosticada tardiamente. O tipo de imagem utilizado na análise foi a retinografia, pois sua aquisição é de baixo custo; e o exame é realizado por um operador não dependente, ou seja não necessita da presença do médico. Como resultado foi projetada uma arquitetura de inteligência que implementou e  treinou várias arquiteturas de DL. A técnica de transferência de aprendizado (transfer learning) foi utilizada como forma reduzir o tempo de treinamento e otimizar o método. Outra técnica importante foi o processo de aumentação de dados (data argumentation) como forma de reduzir o overfitting da rede, evitando assim, que a rede não consiga generalizar no conjunto de teste. Também foi desenvolvido um serviço em nuvem, uma plataforma que utiliza modelos pré-treinados para identificar novos padrões de novas imagens de acordo com a massa de dados da entrada.


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  • The development of new technologies has been essential for the diagnosis and treatment of eye diseases. In this context, using machine learning (AM) and deep learning (DL) techniques for the classification and detection of ocular analogies has resulted in recent research. In this perspective, the present's objective is to develop a technical classification service for DL, web technologies, and cloud services, making a case study on glaucoma. Glaucoma is an asymptomatic disease that can cause irreversible blindness if diagnosed late. The type of image used in the analysis was retinography since its acquisition is inexpensive, and a non-dependent operator performs the examination. That is, it does not require the presence of the doctor. As a result, an intelligence architecture was designed that implemented and trained several DL architectures. The learning transfer technique (transfer learning) was used to reduce training time and optimize the method. Another essential strategy is the data augmentation process (data argumentation) to minimize network overfitting, thus preventing the network from generalizing in the test set. A cloud service was developed, a platform that uses pre-trained models to identify new images' according to the input's mass of data.

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  • TIAGO DOS SANTOS BEZERRA
  • Aplicação de EBG (Eletromagnetic BandGapem Superfícies Seletivas de Frequência para Supressão de Modos de Ordem Superior

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ERICO CADINELI BRAZ
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MAURICIO WEBER BENJÓ DA SILVA
  • Data: 06/11/2020

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  • Propomos uma aplicação de EBG (Eletromagnetic BandGap) para supressão ou redução de modos ressoantes de ordem superior em FSS (Superfície Seletiva em Frequência) ainda não estudado na literatura.

    O estudo consiste na aplicação de um arranjo periódico retangular de furos circulares de ar em substrato dielétrico FSS para criar bandas de rejeição e suprimir ou reduzir modos de frequência ressonante específicos. Outro tipo de furo de ar não convencional utilizado foram os furos em formato quadrado, visando reduzir o esforço computacional durante as simulações.

    Otimizações com algoritmos genéticos foram implementadas para otimização dos parâmetros físicos dos furos, objetivando a supressão na faixa de frequência desejada.

    Para comprovar que as bandas proibidas ocorreram nas faixas de frequências desejadas, um diagrama de dispersão de Brillouin foi construído constatando que as estruturas atuaram como EBG.

    Sete protótipos foram fabricados e os resultados medidos comparados com os resultados simulados obtidos no ANSYS HFSS. Uma boa concordância entre os resultados é observada. Simulações e medições mostram níveis de supressão de até 6 dB. O tempo de simulação do FSS com EBG de furos quadrados mostrou uma redução de 70% em relação ao tempo de simulação do FSS com EBG de furos cilíndricos.


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  • We propose an application of electromagnetic bandgap (EBG) for suppression or reduction of higher order resonant modes in frequency selective surfaces (FSS), not yet studied in the literature.

                The study consists of an application of a rectangular periodic array of circular air holes in FSS dielectric substrate to create rejection bands and to suppress or reduce specific resonant frequency modes. Another type of unconventional air hole used was the square shaped holes, aiming to reduce the computational effort during the simulations.

                Optimizations with genetic algorithms were implemented to optimize the physical parameters of the holes, aiming at the suppression in the desired frequency range.

                In order to prove that the prohibited bands occurred in the desired frequency bands, a Brillouin dispersion diagram was constructed verifying that the structures acted as EBG

    Seven prototypes were manufactured and the results measured compared to the simulated results obtained in ANSYS HFSS. A good agreement between the results is observed. Simulations and measurements show suppression levels of up to 6 dB. The simulation time of the FSS with EBG of square holes showed a reduction of 70% in relation to the simulation time of the FSS with EBG of cylindrical holes.

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  • EDNARDO PEREIRA DA ROCHA
  • Algoritmo para um estimador de estado trifásico linear baseado no método de soma de correntes aplicado às redes de distribuição de energia elétrica

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MADSON CORTES DE ALMEIDA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • UBIRATAN HOLANDA BEZERRA
  • Data: 20/11/2020

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  • O modo como as concessionárias de energia vem operando suas subestações e supervisionando seus alimentadores nas redes de distribuição passou por um grande processo de modernização nas duas últimas décadas. Na medida em que o número de consumidores e a extensão física da infraestrutura aumentavam, houve uma maior demanda por equipamentos e técnicas de monitoramento que garantissem a confiabilidade destes sistemas. Neste trabalho se apresenta o desenvolvimento deum novo algoritmo baseado em soma de correntes, para a implementação de uma formulação linear do problema de estimação de estado em redes de distribuição trifásicas, aplicado no regime normal de operação e sob condição de falta. No regime normal de operação, os módulos das correntes dos ramos e dos nós são estimados com base no método dos mínimos quadrados ponderados e em um algoritmo de ajuste de cargas, o que possibilita obter uma estimativa das perdas técnicas, fluxos de potência ativa e reativa e o perfil de tensão do sistema. Para validação, os dados de dois sistemas reais de distribuição de 13,8 kV foram utilizados. Os medidores localizados nos alimentadores analisados fornecem os valores das grandezas medidas e uma aproximação do fator de potência médio das cargas localizadas a jusante destes pontos de medição, enquanto pseudomedições são utilizadas para tornar o sistema observável. No método proposto foi implementado um algoritmo iterativo de reestimação baseado em varredura do sistema, onde os parâmetros estimados na primeira estimação são utilizados para atualização das cargas, das correntes dos ramos e das novas variâncias.  Na segunda etapa desta tese, um algoritmo para localização de faltas foi desenvolvido utilizando um método de varredura do sistema associado ao estimador de estado proposto. Neste caso, além de considerar a corrente de curto-circuito medida na subestação, foram estimadas as correntes de cada carga durante o momento da falta, para verificar suas influências no processo de localização do defeito. Nesta condição, um sistema de distribuição real foi totalmente modelado no software ATP, com o objetivo de simular as tensões e correntes na subestação, e os módulos de tensão em outros medidores durante a falta. Fatores como a influência da resistência de falta, o tipo da falta, o carregamento do sistema e o local da falta foram testados. Os resultados obtidos mostram que o método desenvolvido é capaz de fornecer o estado do sistema com precisão adequada, mesmo para sistemas de distribuição com uma quantidade reduzida de pontos de medição ao longo do alimentador, além de apresentar um baixo tempo de processamento computacional e modelagem simplificada. Verificou-se também uma proximidade de resultado entre o estimador proposto e o método de reestimação testado, comprovando que o processo de ajuste das cargas já fornece valores de pseudomedições próximos aos valores estimados.  Sob condição de falta, o algoritmo se mostrou promissor em sua função, localizando defeitos com pequena margem de erro na maior parte das simulações.


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  • The way in which the energy companies have been operating their substations and supervising their feeders in the distribution networks has undergone a major modernization process in the past two decades. As the number of consumers and the physical extension of the infrastructure increased, there was a greater demand for equipment and monitoring techniques that would guarantee the reliability of these systems.This work presents the development of a new algorithm based on currents summation method,for implementation of a linear formulation of the state estimation problem in three-phase distribution networks, applied in the normal operation regime and under fault condition.In the normal operating regime, the modules of branch and node currents are estimated based on the weighted least squares method and a load adjustment algorithm, which makes it possible to obtain an estimative of technical losses, active and reactive power flows and the system voltage profile.For validation, data from two 13.8 kV real distribution systems were used to test the method. The meters located in the analyzed feeders provide the values of the measured quantities and an approximation of the average power factor of the loads located downstream from these measurement points, while pseudomeasures are used to make the system observable. In the proposed method, an iterative reestimation algorithm based on system scanning was implemented, where the parameters estimated in the first estimate are used to update the loads, branch currents and new variances.In the second stage of this thesis, an algorithm for fault location was developed using a system sweeping method associated with the proposed state estimator. In this case, in addition to considering the short-circuit current measured at the substation, the currents of each load were estimated during the fault to verify their influence on the fault location process.In this condition, a real distribution system was modeled in the ATP softwarein order to emulate measurements of voltages and currents at the substation, and voltage magnitudes registered by other meters during the fault. Factors such as the influence of the fault resistance, the type of fault, the system loading and the fault location were tested. The results obtained show that the developed method is able to provide the system status with adequate precision for distribution systems with a reduced number of measurement points along the feeder, besides presenting a low computational processing time and simplified modeling. The obtained results show that the developed method can provide the state of the system with adequate precision for distribution systems with a reduced amount of measurement points along the feeder, besides presenting a low computational processing time and simplified modelling. There was also a proximity between the proposed estimator and the re-estimation method, proving that the load adjustment process already provides pseudo-values close to the estimated values. Under a fault condition, the algorithm showed promise in its function, locating faults with a small error margin in most simulations.

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  • ISRAEL EDUARDO DE BARROS FILHO
  • Um algoritmo anticolisão para RFID de larga escala em ambientes ruidosos aplicado a Internet das Coisas Industrial

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS MANUEL DIAS VIEGAS
  • DANIEL GOUVEIA COSTA
  • IVAN MULLER
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 30/11/2020

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  • A Internet das Coisas Industrial (IIoT) é frequentemente apresentada como um conceito que está mudando significativamente o cenário tecnológico das indústrias, através de procedimentos de automação e identificação de objetos relevantes. Para isso, no entanto, problemas de confiabilidade e desempenho devem ser considerados ao fornecer serviços de comunicação previsto.  Ao empregar a Identificação por Radiofrequência (RFID)no contexto IIoT, diversas pesquisas anteriores atuaram para melhorar a eficiência dos sistemas de comunicações em RFID, geralmente definindo modelos matemáticos para o planejamento e avaliação da qualidade. No entanto, tais modelos são projetados com base em comunicações livres de erros, o que de fato é irreal quando se considera a natureza propensa a erros das comunicações sem fio em plantas industriais. Portanto, esta tese propõe um novo algoritmo anticolisão para RFID juntamente com um modelo formal baseado em Redes de Petri Estocásticas Generalizadas (GSPN) para avaliar as comunicações RFID, modelando diferentes possibilidades de erros entre leitores e etiquetas RFID. Uma vez que esta proposta emprega os parâmetros EPCglobal UHF Classe 1 Gen2como referência, que já são adotados pelo protocolo anticolisão Dynamic Frame Slotted Aloha para sistemas RFID passivos, este modelo pode ser explorado para avaliar a performabilidade de diferentes protocolos de acesso ao meio RFID ao assumir canais ruidosos, suportando melhores comparações entre diferentes algoritmos e protocolos.  Os resultados demonstraram que o algoritmo proposto, consegue apresentar uma melhor performabilidade em relação aos demais protocolos avaliados, principalmente na presença de canais ruidoso se grande número de etiquetas para serem lidas. Os cenários de simulação são definidos para apresentar resultados de confiabilidade e desempenho ao avaliar as leituras da etiqueta RFID, que são valiosas ao projetar e manter aplicações IIoT.

     


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  • The Industrial Internet of Things (IIoT) is often presented as a concept that is significantly changing the technological landscape of industries, through automation procedures and identification of relevant objects. For this, however, reliability and performance issues must be considered when providing anticipated communication services. By employing Radio Frequency Identification (RFID) in the IIoT context, several previous studies have worked to improve the efficiency of RFID communications systems, generally defining mathematical models for planning and evaluating quality. However, such models are designed based on error-free communications, which is in fact unrealistic when considering the error-prone nature of wireless communications in industrial plants. Therefore, this thesis proposes a new anti-collision algorithm for RFID together with a formal model based on Generalized Stochastic Petri Nets (GSPN) to evaluate RFID communications, modeling different possibilities of errors between readers and RFID tags. Since this proposal uses the EPCglobal UHF Class 1 Gen2 parameters as a reference, which are already adopted by the Dynamic Frame Slotted Aloha anti-collision protocol for passive RFID systems, this model can be explored to assess the performance of different RFID access protocols when assuming noisy channels, supporting better comparisons between different algorithms and protocols. The results showed that the proposed algorithm is able to present a better performability in relation to the other evaluated protocols, mainly in the presence of noisy channels if a large number of tags to be read. Simulation scenarios are defined to provide reliability and performance results when evaluating RFID tag readings, which are valuable when designing and maintaining IIoT applications.

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  • LEONARDO ANGELO VIRGINIO DE SOUTO
  • Extração de Escadas e Portas como Marcos Naturais para Localização de Robôs Móveis a partir de Nuvens de Pontos-Arestas 3D

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • TIAGO PEREIRA DO NASCIMENTO
  • Data: 30/11/2020

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  • Marcas naturais são as principais características na próxima etapa da pesquisa em localização de plataformas de robôs móveis. A identificação e o reconhecimento de marcas são cruciais para melhor localizar um robô. Para ajudar a resolver este problema, este trabalho propõe uma abordagem para a identificação e reconhecimento de marcas naturais incluídas no ambiente utilizando imagens de sensores RGB-D. Na etapa de identificação, é realizada uma análise estrutural dos marcos naturais que estão presentes no ambiente. A extração dos pontos de borda desses marcos é feita usando a nuvem de pontos 3D obtida do sensor RGB-D. Esses pontos de borda são suavizados por meio do algoritmo $ Sl_0 $, que minimiza o desvio padrão das normais em cada ponto. Então, começa a segunda etapa do algoritmo proposto, que é o reconhecimento adequado dos marcos naturais. Esta etapa de reconhecimento é feita como um algoritmo em tempo real que extrai os pontos referentes às arestas filtradas e determina a qual estrutura pertencem no cenário atual: escadas ou portas. Por fim, são identificadas as características geométricas intrínsecas às portas e escadas. A abordagem proposta aqui foi validada com experimentos reais de robôs. Os testes realizados verificam a eficácia de nossa abordagem proposta.


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  • Natural landmarks are the main features in the next step of the research in localization of mobile robot platforms. The identification and recognition of these landmarks are crucial to better localize a robot. To help solving this problem, this work proposes an approach for the identification and recognition of natural marks included in the environment using images from RGB-D sensors. In the identification step, a structural analysis of the natural landmarks that are present in the environment is performed. The extraction of edge points of these landmarks is done using the 3D point cloud obtained from the RGB-D sensor. These edge points are smoothed through the $Sl_0$ algorithm, which minimizes the standard deviation of the normals at each point. Then, the second step of the proposed algorithm begins, which is the proper recognition of the natural landmarks. This recognition step is done as a real-time algorithm that extracts the points referring to the filtered edges and determines to which structure they belong to in the current scenario: stairs or doors. Finally,  the geometrical characteristics that are intrinsic to the doors and stairs are identified. The approach proposed here has been validated with real robot experiments. The performed tests verify the efficacy of our proposed approach. 

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  • DANIEL NOBRE PINHEIRO
  • Modelo fuzzy e convexo para agrupamento de dados por k-medoides

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CAROLINE THENNECY DE MEDEIROS ROCHA
  • DANIEL ALOISE
  • ERALDO LUIS REZENDE FERNANDES
  • MARIÁ CRISTINA VASCONCELOS NASCIMENTO ROSSET
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 16/12/2020

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  • O modelo dos k-medoides é um dos métodos de agrupamento de dados mais populares na literatura. Neste trabalho, propomos o Problema Convexo Fuzzy dos k-Medoides (CFKM), que não apenas possibilita que um objeto seja atribuído simultaneamente a diferentes grupos, mas também permite que um grupo seja representado por múltiplos medoides. O modelo proposto é convexo e consequentemente sua resolução é robusta à inicialização. Para verificar a importância do CFKM, comparamos com outros dois modelos fuzzy de k-medoides: o Problema Fuzzy dos k-Medoides (FKM) e o Problema de agrupamento de dados Fuzzy com Múltiplos Medoides (FMMdd), ambos resolvidos por meio de heurísticas devido à sua complexidade computacional. Os experimentos realizados tanto com dados sintéticos como com dados reais, assim como uma pesquisa com usuários, revelam que o CFKM não só é mais robusto à escolha de parâmetros de modelos fuzzy, como também é o único capaz de revelar aspectos importantes em dados inerentemente fuzzy.


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  • The k-medoids model is one of the most popular clustering methods. In this work, we propose the Convex Fuzzy k-Medoids Problem (CFKM), which not only allows one object to be assigned to multiple clusters, but also allows a cluster to be represented by multiple medoids. The proposed model is convex and thus is robust to initialization. To evaluate the importance of CFKM, we compare it with another two fuzzy k-medoids models: the Fuzzy k-Medoids Problem (FKM) and the Fuzzy clustering with Multi-Medoids Problem (FMMdd), both solved by heuristics due to their computational complexity. Experiments with both synthetic and real-world data, along with an user survey, show that CFKM is not only more robust to the choice of parameters of fuzzy models, but also is the only able to reveal important aspects of inherently fuzzy data.

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


     


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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


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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

     

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

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

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  •  

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



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  •  

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


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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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  • 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.


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

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

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

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


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

2
  • DÊNIS KEUTON ALVES
  • Estimação em tempo real de potência e impedância da rede elétrica usando a transformada wavelet packet estacionária

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

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


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


3
  • DIEGO HABIB SANTOS NOLASCO
  • Arquitetura Fuzzy Hierárquica com Defuzzificação Adicional de Camadas e Aplicações ao Diagnóstico de Qualidade da Energia Elétrica

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

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


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

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

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

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

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

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


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

     

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

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

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


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

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


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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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


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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

     


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

     


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

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

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

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


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

2
  • WINNIE DE LIMA TORRES
  • Detecção de Desvios Vocais Utilizando Modelos Auto Regressivos e o Algoritmo KNN
  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ADEMAR GONÇALVES DA COSTA JÚNIOR
  • Data: 30/01/2018

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


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

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

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

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


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

4
  • ISAAC DANTAS ISIDÓRIO
  • Controle Adaptativo por Posicionamento de Polos e Estrutura Variável para Supressão do Caos no Sistema de Lorenz

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

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


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


5
  • HUGO RAFAEL GONÇALVES CAVALCANTE
  • Aquisição de frequência em sinais de satélites de baixa órbita por meio do critério da máxima correntropia.

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

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


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

6
  • RAFAEL FERREIRA ALVES DE ASSIS
  • Projeto de um Anemômetro Térmico Baseado em Termistor NTC com Modelo Linearizado por Realimentação

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

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


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

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

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

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


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

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

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


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

     

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

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

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

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


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

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

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


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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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  • 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.



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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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  • Danilo Chaves de Sousa Ichihara
  • Controle Preditivo Não Linear com Estratégia Adaptativa baseado em Simulated Annealing Acoplado Paralelo

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

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

     

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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  • 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. 


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

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

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

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

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

     

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

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


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

     

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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

     


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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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


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

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

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

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



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

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

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

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


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

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

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

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  • 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.


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

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

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

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


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

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

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

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  • 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.


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

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

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

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


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

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

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

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  • 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.


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

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

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

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


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

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

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

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

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


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

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

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

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

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


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


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

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

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

     



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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

     


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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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  • VERIVAN SANTOS LIMA
  •  

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

    .

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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  • 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.


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

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

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

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


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

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

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

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  • 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.


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

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



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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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



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


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

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

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


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

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

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

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


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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

     

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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

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


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

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

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

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


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


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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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


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

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

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


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

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


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

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

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

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


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

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

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

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  • Nos últimos anos vem sendo observando um avanço considerável na área de órteses ativas. Apesar disso, ainda existem muitos desafios relacionados à redução do consumo energético e à capacidade do dispositivo em sintetizar movimentos antropomórficos. Além disso, poucas pesquisas buscam desenvolver métodos de geração de marcha que se aproxime do comportamento da caminhada executada por seres humanos sadios, e levando em consideração características individuais do usuário. Dentro deste contexto, este trabalho pretende desenvolver um modelo de caminhada humana capaz gerar informações a serem executadas por uma órtese ativa e de reproduzir as peculiaridades da marcha de cada usuário específico. Dentre os métodos de modelagem de marcha humana encontrados, nos últimos anos métodos estatísticos vêm se destacando. Um desses métodos é o PCA (do inglês Principal Component Analysis). A principal característica do PCA é sua capacidade de separar em componentes diferentes comportamentos encontrados em um conjunto de dados. Quando
    aplicado em parâmetros de caminhada, é possível organizar tais componentes em características gerais e individuais.
    Neste trabalho foi desenvolvido um modelo capaz de gerar referências de trajetórias a serem executadas por uma órtese ativa de membros inferiores. Para tal foi criado um modelo baseado em PCA a partir de uma série de experimentos com amostras de vários indivíduos. O modelo foi construído a partir de trajetórias de ângulos de juntas e outras informações (tais como peso, altura, idade, etc) relacionadas ao usuário. Comparando os dados estimados com os reais, o modelo foi capaz de apresentar resultados melhores que os encontrados atualmente na literatura. O trabalho propõe validar o modelo por meio de testes em uma órtese real existente no laboratório de robótica da Universidade Federal do Rio grande do Norte (UFRN). Os testes tem o objetivo de comparar o desempenho energético da órtese e de seu usuário quando diversas referências de trajetórias são usadas, por exemplo, entre a trajetória criada pelo modelo proposto e as atualmente usadas.


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  • In this work, we propose a method able to find user-oriented gait trajectories that can be used in powered lower limb orthosis applications. Most research related to active orthotic devices focuses on solving hardware issues. However, the problem of generating a set of joint trajectories that are user-oriented still persists. The proposed method uses principal component analysis to extract shared features from a gait dataset, taking into consideration gait-related variables such as joint angle information and the users anthropometric features, used directly in an orthosis application. The trajectories of joint angles used by the model are represented by a given number of harmonics according to their respective Fourier series analyses. This representation allows better performance of the model, whose capability to generate gait information is validated through experiments using a real active orthotic device, analysing both joint motor energy consumption and user metabolic effort.

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  • ADJAIR FERREIRA BARROS FILHO
  • Estudo e Construção de um Motor de Indução de Rotor Externo de Pequeno Porte Utilizado como Motor-Mancal

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • JOSÉ SOARES BATISTA LOPES
  • Data: 09/10/2017

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  • Esta tese tem como objetivo o estudo e a construção de um protótipo de motor de indução trifásico de pequenas dimensões (28,6 mm de diâmetro e 15 mm de altura), com o rotor externo do tipo gaiola de esquilo sendo utilizado como motor-mancal. Esse estudo iniciou utilizando um motor Brushless convencional e que foi adaptado para funcionar como motor de indução com rotor externo. O motor de indução sem mancais utiliza a configuração de bobinado dividido para conseguir o posicionamento radial e torque. Foram realizados estudos de simulações utilizando o Método dos Elementos Finitos – FEM mostrando efetivamente que é possível conseguir controlar a posição radial e o torque para manter o rotor girando. Foi construído e testado um primeiro protótipo com sucesso, para uma potência de 100W mostrando um bom potencial para aplicação nesta faixa de potência e tamanho, como os aplicados em sistemas de coração artificial. O sistema de controle foi implementado utilizando o Processador Digital de Sinais – DSP TMS 3208F335. 

     


  • Mostrar Abstract
  • This thesis aims at the study and construction of a prototype of a small three-phase induction motor (28.6 mm outside diameter and 15 mm height), with the external squirrel cage-type rotor being used as a Bearingless. This study started using a conventional Brushless motor and was adapted to function as an external rotor induction motor. The bearingless induction motor uses the split winding configuration to achieve radial positioning and torque. Simulation studies were performed using the Finite Element Method (FEM), effectively showing that it is possible to control the radial position and torque to keep the rotor spinning. A first prototype was successfully built and tested for a power of 100W showing good potential for applications in this power range and size, such as those applied in artificial heart systems. The control system was implemented using the Digital Signal Processor - DSP TMS 3208F335. 

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  • KEROLAYNE PAIVA SOARES
  • Utilização de Ferramenta de Realidade Aumentada para Ajudar em Tarefas Psicopedagógicas com Crianças Pertencentes ao Transtorno do Espectro Autista

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • AKYNARA AGLAE RODRIGUES SANTOS DA SILVA BURLAMAQUI
  • KARLA ROSANE DE AMARAL DEMOLY
  • Data: 19/10/2017

  • Mostrar Resumo
  • A presente tese objetiva mostrar os esforços realizados para o desenvolvimento de uma ferramenta que ajuda crianças afetadas com Transtorno do Espectro Autista (TEA). Apresentamos o uso da ferramentas, que é baseada em Realidade Aumentada e basicamente consiste na exibição de cenas caricaturadas da vida real, através dos óculos Google Cardboard, que foram utilizadas em tarefas e testes psicopedagógicos, realizados com essas crianças. Analisamos os relacionamentos sobre o possível aumento nas funções executivas quando essas têm seu processamento facial suavizado usando o sistema proposto e vendo o mundo real como um desenho animado. Este estudo inicial fornece evidências para verificar que tais crianças têm um interesse particular em desenho animado a despeito de faces humanas. Os resultados alcançados sugerem que o ambiente proposto ajuda a aumentar o desempenho das crianças em tarefas psicopedagógicas e que pode ser uma ferramenta útil para ajudar os profissionais em educação em suas tarefas e a proporcionar um melhor suporte a essas crianças, principalmente no que diz respeito ao desenvolvimento de suas funções executivas.


  • Mostrar Abstract
  • The present thesis aims to show the efforts to develop a tool that helps children affected with Autistic Spectrum Disorder (ASD).This tool introced is based in Augmented Reality and basically consists of the display of reallife caricatured scenes, visualized through the Google Cardboard glasses, which were used in tasks and psychopedagogical tests performed with these children. We analyzed the relationships about the possible increase in executive functions when they have their facial processing smoothed using the proposed system and seeing the real world as a cartoon. This initial study provides evidences to verify that such children have a particular interest in cartoon in spite of human faces. The results suggest that the proposed environment helps to increase children’s performance in psychopedagogical tasks and that it can be a useful tool to help professio- nals in education in their work to provide better support to these children, especially with regard to development of executive functions of them.

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  • BRUNO JÁCOME CAVALCANTI
  • Estudo de Modelos de Predição de Perdas de Propagação em Sistemas de Comunicações  LTE e LTE-Advanced Usando Técnicas de Inteligência Artificial

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • Data: 20/10/2017

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  • Nesta tese é realizada uma análise criteriosa dos princiapais modelos de perda de propagação para redes de comunicação Long Term Evolution (LTE) e Long Term Evolution Advanced (LTE-A) usando técnicas de inteligência artificial, tais como redes neurais e algoritmos genéticos, em ambientes urbano, suburbano e rural de cidades de porte médio do nordeste do Brasil. Os procedimentos metodológicos realizados consistiram inicialmente de simulação dos modelos de Hata e Ericsson 9999, juntamente com as suas versões optimizadas. Em seguida, foram comparados com valores medidos, obtidos a partir de uma campanha de medição. Os resultados obtidos através de simulações, otimizações e medições, apresentaram boas concordâncias métricas. A principal contribuição dessa tese é que empregando esses modelos de propagação melhorados, pode-se estimar sinais propagantes mais próximos da realidade, evitando erros no planejamento e implementações de redes sem fio LTE e LTE-A.


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  • In this thesis is made a careful analysis of the main propagation loss models for Long Term Evolution (LTE) and Long Term Evolution Advanced (LTE-A) communication networks using artificial intelligence techniques such as neural networks and genetic algorithms in environments urban, suburban and rural areas of mid-sized cities in northeastern Brazil. The methodological procedures performed initially consisted of simulation of the Hata and Ericsson 9999 models, along with their optimized versions. They were then compared with measured values obtained from a measurement campaign. The results obtained through simulations, optimizations and measurements, showed good metric agreement. The main contribution of this thesis is that by employing these improved propagation models, we can estimate propagating signals closer to reality, avoiding errors in the planning and implementation of LTE and LTE-A wireless networks.

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  • SEBASTIÃO EMÍDIO ALVES FILHO
  • Arquitetura de um Cluster Computacional de Baixo Consumo e com Proporcionalidade Energética

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAFAEL VIDAL AROCA
  • ROMMEL WLADIMIR DE LIMA
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 01/12/2017

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  • Um dos principais desafios da Computação Verde é obter uma melhor relação entre a quantidade de trabalho realizada pela infraestrutura computacional e o gasto energético para mantê-la, isto é, uma melhor eficiência energética. Para isto, este trabalho apresenta a arquitetura de um cluster computacional de baixo consumo energético que é capaz de ligar ou desligar, de forma dinâmica e automática, um determinado número de máquinas. A quantidade de máquinas ligadas é proporcional à demanda de trabalho a cada momento, o que evita ligar equipamentos desnecessariamente e aumenta a eficiência do sistema. Para o seu desenvolvimento propõe-se e discute-se um modelo teórico que é implementado através de um cluster composto por dispositivos Raspberry Pi chamado NPi-Cluster. Para atestar a eficiência do modelo proposto são mostrados resultados experimentais nos quais o cluster é usado como um servidor web com balanceamento de carga. Os dados obtidos mostram que o NPi-Cluster tem um desempenho adequado quando comparado a outros servidores que rodam em arquiteturas tradicionais, mas com um consumo energético menor. Um cluster com 7 máquinas usando sua capacidade máxima atende a mais de 450 requisições simultâneas numa taxa de cerca de 1000 transações por segundo. Para fazê-lo o cluster consome cerca de 15 Watts, o equivalente a uma lâmpada econômica ou um computador em modo suspenso que não realiza qualquer atividade. Quando a demanda é baixa o consumo de energia com as máquinas é reduzido dinamicamente, chegando a menos de 2 Watts. Além de ser capaz de lidar com cargas de trabalhos com boa qualidade de serviço, o cluster também provê alta disponibilidade evitando pontos únicos de falha.


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  • One of the main challenges for the so-called Green Computing is to get a better relation between the amount of work performed by the computational infrastructure and the energy consumption to maintain it, that is, a better energy efficiency. Therefore, this work presents the architecture of a computing cluster with low energy consumption that powers on or off a number of running machines automatically and dynamically. The quantity of enabled devices is according to the actual processing demand, which avoids unnecessarily powered equipment and increases the overall system efficiency. In order to carry out its development, a theoretical model is proposed, discussed, and implemented through the NPi-Cluster, a cluster composed of Raspberry Pi devices. To prove the proposed model feasibility, NPi-Cluster is used as a web server with load balancing. Data gathered shows that NPi-Cluster has adequate performance when compared to other web servers running on traditional server architectures, however with less power consumption. A 7-machine cluster running at maximum performance is able to handle more than 450 simultaneous requests, with about 1000 transactions per second. The power consumption required to do it is about 15 Watts, that is equivalent to a energy-saving light bulb or a computer in suspended mode that does not perform any task. When the requests demand is low, the power consumption is dynamically reduced until less than 2 Watts. Besides to being able to handle workloads with acceptable quality of service, the proposed cluster also provides high availability by avoiding single points of failure.

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  • DIEGO RAMALHO MINERVINO
  • Novas Configurações de Antenas, Filtros e FSS com Fractais de Fuga no Tempo e Metamateriais para Aplicações em Micro-ondas e Ondas Milimétricas

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • ALFREDO GOMES NETO
  • CUSTÓDIO JOSÉ OLIVEIRA PEIXEIRO
  • Data: 14/12/2017

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  • Neste trabalho são investigadas e propostas novas configurações de dispositivos e circuitos planares para aplicações em micro-ondas e ondas milimétricas, com geometrias fractais de fuga no tempo, que são estruturas definidas por uma relação de recorrência de cada ponto no espaço, mais conhecidos como Conjunto de Julia e Conjunto de Mandelbrot. Especificamente, será investigada a distribuição das correntes nas superfícies dos elementos condutores de filtros, antenas planares e superfícies seletivas em frequência (FSS) com as geometrias fractais consideradas, para aplicações tanto em sistemas de comunicações sem fio (wireless communication systems), como em sistemas de comunicações em ondas milimétricas, na faixa de frequência entre 0,7 a 70 (GHz). Especificamente, são consideradas estruturas planares de transmissão como as linhas de microfita e o coplanar waveguide (CPW), no desenvolvimento de filtros e antenas com geometrias euclidianas e fractais para aplicações em ondas milimétricas. A opção por estruturas de linhas de microfita para o desenvolvimento de novas configurações de antenas e filtros se justifica pela larga aplicação dessas linhas de transmissão, nas últimas décadas, resultando sempre na fabricação de circuitos planares com estruturas leves, de dimensões reduzidas, de baixo custo, fáceis de construir e, principalmente, fáceis de integrar com outros circuitos de micro-ondas e ondas milimétricas. O grande interesse em relação às aplicações na faixa de ondas milimétricas está associado ao crescimento da necessidade de utilização do espectro eletromagnético, a velocidade de transmissão entre circuitos, tais como, nos novos tipos de computadores, smartphones, smart TV e sistemas de comunicações sem fio, e na redução dos componentes para a utilização em comprimentos de ondas milimétricas e micrométricas. Inicialmente, o estudo foi voltado para aplicações em micro-ondas das novas configurações de fractais e metamateriais em antenas alimentadas por cabo coaxial. Além disso, foram realizadas nos laboratórios do IST (Instituto Superior Técnico – Lisboa, PT), as construções e medições dos protótipos desenvolvidos para micro-ondas e ondas milimétricas. As simulações foram realizadas com auxílios dos softwares Ansoft Designer e Ansoft HFSS. Foram efetuadas comparações entre resultados simulados e medidos, para validar o trabalho.


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  • In this work, new configurations of planar devices and circuits for microwave and millimeter wave applications and with fractal geometries, which are structures defined by a recurrence relationship of each point in space, are investigated and proposed. These fractal geometries are well known as set of Julia and Mandelbrot set. Specifically, we will investigate the distribution of currents on the surfaces of filter conductors, planar antennas and frequency selective surfaces (FSS) with the considered fractal geometries, for applications in both wireless communication systems and systems In the frequency range between 0.7 and 70 (GHz). Planar transmission structures such as the microstrip and coplanar waveguide lines (CPW) were considered in the development of filters and antennas with Euclidean and fractal geometries for millimeter wave applications. The choice of microstrip lines structures for the development of new antenna and filter configurations is justified by the wide application of these transmission lines in the last decades, always resulting in the manufacture of planar circuits with light structures, small dimensions, low cost, easy to build and, especially, easy to integrate with other microwave and millimeter wave circuits. The great interest in applications in the millimeter wave range is associated with the growth in the need to use the electromagnetic spectrum, the speed of transmission between circuits, such as, in the new types of computers, smartphones, smart TV and wireless, and in the reducing the components for use in millimeter and micrometric wavelengths. Initially, the study was aimed at microwave applications of the new fractals and metamaterials configurations in antennas fed by coaxial cable. In addition, the constructions and measurements of the prototypes developed for microwaves and millimeter waves were carried out in the laboratories of IST (Instituto Superior Técnico - Lisboa, PT). The simulations were carried out with the help of Ansoft Designer and Ansoft HFSS softwares. Comparisons between simulated and measured results were made to validate the work.

     

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  • BRUNO JEFFERSON DE SOUSA PESSOA
  • Problema das Sequências Justas Ponderadas

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL ALOISE
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUCÍDIO DOS ANJOS FORMIGA CABRAL
  • MANOEL BEZERRA CAMPELO NETO
  • Data: 15/12/2017

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  • Problemas de escalonamento aos quais são impostas restrições relativas às distâncias temporais entre sucessivas execuções de uma mesma tarefa possuem um grande número de aplicações, que variam desde o escalonamento de tarefas em sistemas de tempo real à produção de automóveis em uma linha de montagem. O presente trabalho apresenta um novo problema de otimização, denominado de Problema das Sequências Justas Ponderadas (PSJP), que faz parte dessa classe de problemas. Além do estudo da complexidade computacional do problema, é apresentada uma formulação matemática baseada Programação Linear Inteira Mista e uma série de cortes que aprimoram sua resolução via métodos exatos. Por fim, propõe-se uma solução heurística que utiliza bem menos variáveis que a formulação PJSP. Experimentos computacionais mostram que, para um dado horizonte de tempo, a solução proposta aumentam o número de instâncias resolvidas na prática. Além disso, seus resultados devem ser considerados como ótimos caso uma conjectura apresentada sobre o PJSP seja provada verdadeira no futuro.


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  • Scheduling problems on which constraints are imposed with regard to the temporal distances between successive executions of the same task have numerous applications, ranging from task scheduling in real-time systems to automobile production on a mixed-model assembly line. This paper introduces a new NP-hard optimization problem belonging to this class of problems, namely the Weighted Fair Sequences Problem (WFSP). We present a mathematical formulation for the WFSP based on mixed-integer linear programming (MILP) as well as a series of cuts to improve its resolution via exact methods. Finally, we propose a heuristic solution method that works with much less variables of the WFSP formulation. The reported computational experiments show that, for a given time horizon, the proposed MILP-based heuristic increases the size of WFSP instances that can be tackled in practice. Moreover, its results should be considered as optimal whether a presented conjecture on the WFSP problem is proved true in the future.

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  • RODRIGO PRADO DE MEDEIROS
  • Proteção Diferencial de Transformadores de Potência Utilizando a Transformada Wavelet com efeito de Borda

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MÁRIO OLESKOVICZ
  • WASHINGTON LUIZ ARAUJO NEVES
  • Data: 21/12/2017

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  • Atualmente, a função diferencial tem sido largamente utilizada na proteção de transformadores de potência, levando a uma discriminação confiável entre faltas internas e outros eventos. No entanto, a função de proteção diferencial convencional baseada na estimação dos fasores de corrente apresenta dificuldades na detecção de algumas faltas internas, tais como faltas espira-espira e espira-terra próximas ao neutro do transformador, e dependência das funções de bloqueio e de restrição por harmônicos na manutenção da segurança do esquema de proteção durante condições de inrush e faltas externas com saturação do TC. A fim de melhorar o desempenho dos métodos tradicionais, um elemento de sequência negativa de alta sensibilidade tem sido utilizado em conjunto com as funções de bloqueio comum e restrição por harmônicos. Entretanto, faltas internas e demais distúrbios associados à proteção de transformadores apresentam transitórios, os quais podem ser detectados de forma adequada pela transformada wavelet. Este trabalho propõe recriar os tradicionais elementos diferenciais de corrente de fase e de sequência-negativa por meio da utilização da transformada wavelet discreta redundante com bordas das correntes que fluem pelo enrolamento secundário dos TCs diferenciais. O método proposto será avaliado a partir de simulações extensivas de faltas internas e externas à zona de proteção do transformador, e energizações do transformador. Serão avaliados também o comportamento do método na presença de saturação dos TCs e de sobreexcitação do transformador, o tempo de atraso obtido na detecção das faltas internas e o esforço computacional obtido em uma aplicação em tempo real.


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  • Currently, the differential function has been widely used in power transformer protection, leading to a reliable discrimination between internal faults and other events. However, the conventional differential protection function based on the estimation of the current phasors presents difficulties in the detection of some internal faults, such as turn-to-turn faults and turn-to-earth faults close to the transformer neutral, and dependence on the harmonic restraint and harmonic blocking functions in maintaining protection scheme security during inrush conditions and external faults with CT saturation. In order to improve the performance of the traditional methods, a negative-sequence differential element with high sensitivity has been used in association with the commom harmonic blocking and harmonic restraint. However, internal faults and other disturbances associated to the power transformer protection present transients, which can be properly detected by using the wavelet transform. This paper proposes to recreate the traditional phase and negative-sequence current differential elements by using the boundary discrete wavelet transform of the currents flowing through the secondary winding of the differential CTs. The proposed method will be evaluated from extensive simulations of internal and external faults, and transformer energizations as well. It will also be evaluated the behavior of the method in the presence of CT saturation and transformer overexcitation, the time delay obtained in the internal fault detection, and the computational burden obtained in a real-time application.
2016
Dissertações
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  • JOSE ILTON SARMENTO SILVEIRA JUNIOR
  • Seguimento de Referência para Sistemas Lineares Incertos Sujeitos a Restrições

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSÉ MÁRIO ARAÚJO
  • Data: 25/01/2016

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  • Os controladores robustos, nas últimas décadas, vêm sendo muito estudados por especialistas na área de controle para tratar problemas inerentes a sistemas dinâmicos sujeitos variações e incertezas dos seus parâmetros como também perturbações. Mas além desses problemas, existe outra característica importante, que ocorre na maioria dos processos práticos, que é a existência de restrições, as quais podem resultar de limitações nos estados do sistema, na entrada de controle ou na saída. Ambos os fatores citados, se não forem tratados devidamente na etapa de síntese do controlador, podem acarretar perda de desempenho do sistema controlado ou até levá-lo à instabilidade. Neste sentido, este trabalho apresenta uma pro- posta de um controlador robusto que utiliza a teoria de conjuntos invariantes para fazer o rastreamento de referência, garantindo que o sistema obedeça às restrições a despeito do efeito de perturbações limitadas em amplitude e de variações nos parâmetros. Poliedros invariantes controlados são usados para garantir que as restrições sejam respeitadas tanto para o caso de um sistema com realimentação de estados quanto para com realimentação de saída. No primeiro caso é utilizado um procedimento de reidentificação dos parâmetros do sistema e no segundo caso um integrador, baseado no modelo do servosistema tipo 1, os quais são utilizados para reduzir o erro de rastreamento a referências constantes.


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  • Os controladores robustos, nas últimas décadas, vêm sendo muito estudados por especialistas na área de controle para tratar problemas inerentes a sistemas dinâmicos sujeitos variações e incertezas dos seus parâmetros como também perturbações. Mas além desses problemas, existe outra característica importante, que ocorre na maioria dos processos práticos, que é a existência de restrições, as quais podem resultar de limitações nos estados do sistema, na entrada de controle ou na saída. Ambos os fatores citados, se não forem tratados devidamente na etapa de síntese do controlador, podem acarretar perda de desempenho do sistema controlado ou até levá-lo à instabilidade. Neste sentido, este trabalho apresenta uma pro- posta de um controlador robusto que utiliza a teoria de conjuntos invariantes para fazer o rastreamento de referência, garantindo que o sistema obedeça às restrições a despeito do efeito de perturbações limitadas em amplitude e de variações nos parâmetros. Poliedros invariantes controlados são usados para garantir que as restrições sejam respeitadas tanto para o caso de um sistema com realimentação de estados quanto para com realimentação de saída. No primeiro caso é utilizado um procedimento de reidentificação dos parâmetros do sistema e no segundo caso um integrador, baseado no modelo do servosistema tipo 1, os quais são utilizados para reduzir o erro de rastreamento a referências constantes.

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  • HERIC WEVERTON DOS SANTOS
  • Desenvolvimento de antenas de microfita miniaturizadas com polarização circular para sistemas de comunicações sem fio


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 27/06/2016

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  • Nos últimos anos, a crescente demanda por novas tecnologias na área de telecomunicações tem gerado grande atenção por parte da comunidade científica. Com a evolução dos sistemas de RF, o fenômeno da convergência de serviços em um único dispositivo e a expansão nas redes de comunicações sem fio determinaram a necessidade de desenvolvimento de novas antenas, com baixo custo, dimensões reduzidas e com características cada vez mais específicas. Neste contexto, as antenas planares de microfita têm sido amplamente utilizadas pela indústria. Em determinados sistemas de comunicações móveis, como o Global Positioning System (GPS), a utilização de antenas circularmente polarizadas tem ganhado grande destaque, uma vez que, devido às suas características eletromagnéticas, a polarização circular possibilita a redução de problemas de desempenho em ambientes sujeitos às intempéries do clima e possui pouca dependência em relação ao alinhamento das antenas de transmissão e recepção. Esta proposta de dissertação tem como base a análise e o desenvolvimento de antenas miniaturizadas de microfita circularmente polarizadas com alimentação única. São analisadas várias técnicas para a obtenção de polarização circular e a miniaturização de antenas de microfita. Além disso, com base na fundamentação teórica e em análise paramétrica, são apresentadas novas configurações de antenas para aplicações em sistemas de comunicações sem fio. Protótipos destas antenas foram construídos e medidos para fins de validação, tendo sido observada uma boa concordância entre os resultados simulados e medidos.



  • Mostrar Abstract
  •  

    Recently, the growing demand for new technologies in telecommunications has generated much attention from the scientific community. The development of RF systems, the phenomenon of convergence services in a single device and the expansion of wireless communications networks have required the development of new antennas, with low cost, small size and increasingly specific properties. In this context, planar microstrip antennas have been widely used by the industry. In certain mobile communication systems such as the Global Positioning System (GPS), the use of circularly polarized antennas has gained great emphasis, since, due to their electromagnetic characteristics, the circular polarization enables good performance even in environments subject to severe weather conditions and has small dependence on the misalignment of the transmitting and receiving antennas. This dissertation proposal is based on the analysis and development of single feed miniaturized circularly polarized microstrip antennas. Different techniques are investigated to provide microstrip antennas circular polarization and size miniaturization. In addition, based on theoretical and parametric analyses, new antennas configurations are proposed for applications in wireless communication systems. Several prototypes are built and measured for validation purpose. A good agreement is observed between the simulation and measurements results.


3
  • FRANKLIN HEBERT SILVA DO NASCIMENTO
  • Conversor Fonte de Impedância Monofásico Operando em Modo Isolado.

  • Orientador : VALENTIN OBAC RODA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALENTIN OBAC RODA
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Data: 30/06/2016

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  • Os avanços tecnológicos ocorridos nas últimas décadas representam uma procura da humanidade por melhores condições relacionadas à qualidade de vida. Todo o desenvolvimento obtido nas diversas áreas do conhecimento humano, quase sempre, está diretamente relacionado à utilização da energia elétrica, sendo, portanto, de fundamental importância, a pesquisa voltada para geração e formas de utilização da energia elétrica gerada. O trabalho desenvolvido é voltado a apresentar a utilização de um conversor do tipo fonte de impedânciautilizado pra alimentarcargas monofásicas a partir de um sistema de alimentação primário, operando em modo isolado. Será apresentada uma metodologia de projeto para dimensionamento do conversor e do filtro de saída, bem como apresentada a técnica de modulação Boost simples e suas variações, utilizadas no acionamento do conversor. Além disso será apresentada uma nova técnica de modulação proposta nesse trabalho. As técnicas de modulação para o acionamento do conversor serão avaliadas por meio de resultados de simulações e experimentais.


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  • Technological advances in the past decades represent a demand of mankind for better conditions related to quality of life. All development achieved in various areas of human knowledge, almost always, is directly related to the use of electricity, is therefore of fundamental importance, the research aimed generation and ways of using the electricity generated. The work is aimed to provide the use of a source of impedânciautilizado type converter for single-phase alimentarcargas from a primary power supply, operating in isolation. a design methodology for inverter dimensioning and output fi lter and presented a simple Boost modulation technique and its variations, used in inverter drive will be displayed. In addition a new modulation technique proposed in this work will be presented. The modulation techniques for the drive drive will be evaluated by means of simulation results and experimental.

4
  • BRUNO DE MELO PINHEIRO
  • Projeto de Antenas Multifuncionais Integradas com Superfícies Seletivas em Frequência

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • Data: 04/07/2016

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  • Esse trabalho visa aplicar Superfícies Seletivas em Frequência (FSS) em arranjos de antenas planares, propondo novas geometrias que tragam melhores resultados que os modelos já conhecidos, em termos de diretividade, ganho e largura de banda. Além desse estudo também será feito inicialmente um estudo das características de arranjos de antenas de microfita, acoplamento mútuo entre elementos do arranjo, trucamento do plano de terra e seus possíveis efeitos positivos nas características de radiação da antena. Para realizar tal estudo, foram reproduzidos alguns estudos de arranjos de antena de microfita, com dois elementos tipo patch, onde foram feitos os estudos do truncamento diferenciado do
    plano de terra. Após constatar o efeito desse estudo, foi feito a escolha dos parâmetros ótimos para as características de radiação da antena para que finalmente possam ser feitos testes com novas geometrias de FSS sobre a antena em estudo. Esse estudo foi realizado inicialmente por meio de simulações com o auxílio de softwares comerciais e em seguida, os resultados foram comparados com medições reais para comprovar sua utilidade em aplicações reais.


  • Mostrar Abstract
  • This works aims to attribute the use of Frequency Selective Surfaces (FSS) togheter with plannar antenna arrays, proposing new geometrys that grant better results than the older ones, in terms of directivity, gain and bandwidth. In addition to that study it will also be made an study about the characteristics of the arrays of microstrip antennas, mutual coupling between the elements of the array, ground plane trunking with carving at the microstrip line fed, and its benefits for the for the radiation characteristics of the antenna. To accomplish that study, some results for microstrip antenna arrays with two elements, where the ground plane carving have been made, were reproduced. As soon as its effects were verified, the optimal parameters for the radiation characteristics of the antenna were selected and applied, so the new geometry of FSS could start beeing proposed on that antenna. That initial study have been made only with simulations using commercial softwares. In the following research work, it will be created at least one prototype of the best result simulation, so it can be tested and verified if it will be useful or not for the applications that it was inicially contructed for.

5
  • DAVI HENRIQUE DOS SANTOS
  • Controle de orientação e planejamento de caminho de curta distância para o veleiro robótico N-Boat

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • JOAO MORENO VILAS BOAS DE SOUZA SILVA
  • RAFAEL VIDAL AROCA
  • Data: 13/07/2016

  • Mostrar Resumo
  • As pesquisas relacionadas à automação de veleiros robóticos cresceram rapidamente nos últimos 15 anos. Os principais desafios enfrentados nos projetos de veleiros autônomos são o controle, planejamento de caminho e trajetória, coleta de dados dos sensores e o suprimento energético. Desta forma, o presente trabalho realiza um estudo sobre problemas de controle e planejamento de caminho comumente encontrados durante o projeto de veleiros autônomos. Os métodos aqui desenvolvidos serão aplicados nos veleiros utilizados no projeto N-Boat, permitindo aos mesmos alcançar os pontos alvos, realizando a difícil tarefa de velejar contra o vento caso necessário. Para alcançar estes objetivos, primeiramente um método para encontrar o controlador de baixo nível mais adequado à aplicação desejada foi desenvolvido. O método utiliza um controlador PI com parâmetros variáveis, encontrando uma tabela que contém os melhores parâmetros proporcional e integrativo adequados a cada situação, de acordo com o modelo utilizado. Um método para a geração de caminho em situações de contravento foi modelado, implementado e testado em simulação. Para gerar os pontos do caminho, o método utiliza dois parâmetros: a distância disponível e a orientação desejada para o veleiro durante a manobra. Em seguida, um método de otimização foi implementado e testado em simulação. O método utiliza algoritmos genéticos para manipular os parâmetros do método de geração de caminhos, encontrando quais parâmetros geram o trajeto de menor tempo ao destino. O trabalho apresenta diversos testes em simulação para demonstrar a validade e robustez dos métodos desenvolvidos.


  • Mostrar Abstract
  • The main challenges in the development of autonomous sailboats are: control, path
    and trajectory planning, sensor data acquitision, and power supply. Towards this direc-
    tion, this paper introduces a study on the problems of control and path planning commonly
    found during the autonomous sailing projects. The methods developed here are to be ap-
    plied in the sailboats used in the N-Boat project, allowing them to reach targets points
    accurately and quickly, and to perform one of the must difficult tasks in sailing that is
    navigating against the wind. To achieve these goals, at first, a method to find the most
    appropriate low level controller for the desired application is developed. This method
    uses a dynamic PI controller, coming up with a table that contains the best proportional
    and integrative parameters that are appropriate to each situation according to the model
    used. A method for generation of paths in situations contrary to wind is also modeled,
    implemented and tested (in simulation). To generate the way points, this method takes
    into account two parameters: the distance available for the maneuvering and the desired
    orientation of the boat during the maneuver. An optimization method is proposed, based
    on genethic algorithm, implemented, and also tested (in simulation) for getting the con-
    troller best parameters. The method manipulate some defined parameters for generating
    paths, finding the ones that generate the path in which the boat achieves the minimum
    time to destination. Results of various simulation experiments are shown to demonstrate
    the validity and robustness of the methods developed.

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  • CAROLINE ALBUQUERQUE DANTAS SILVA
  • Proposta de Equalizador Cego Baseado em Algoritmos Genéticos

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • DANIEL ALOISE
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RODRIGO PEREIRA RAMOS
  • Data: 18/07/2016

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  • Esse trabalho propõe um esquema de otimização convexa, baseada em programação linear e algoritmos genéticos, para equalizadores cegos aplicados a sistemas de comunicações digitais. Ele surgiu da necessidade crescente de melhorias nos sistemas de comunicação no intuito de transportar o máximo de informação possível por um meio físico de forma confiável.
    O esquema proposto, ELC-GA (Equalizador Linear Cego baseado em Algoritmos Genéticos), é caracterizado por realizar a equalização adaptativa cega do canal em blocos fixos de dados, utilizando como algoritmo adaptativo um algoritmo genético, cuja função objetivo é uma função linear com restrições, globalmente convergente. Entretanto, devido às características aleatórias do sinal modelado com interferência intersimbólica e ruído aditivo branco gaussiano, a função linear utilizada passa a representar uma programação linear estocástica. Nesse sentido, o uso de algoritmos genéticos é particularmente adequado por ser capaz de buscar soluções ótimas percorrendo uma porção considerável do espaço de busca, que corresponde aos vários cenários estocásticos. O trabalho também descreve os detalhes de implementação do esquema proposto e as simulações computacionais realizadas. Na análise de desempenho, os resultados do ELC-GA são comparados aos resultados de uma das mais tradicionais técnicas de equalização cega, o CMA, utilizado como referência dessa análise. Os resultados obtidos são exibidos e comentados segundo as métricas de análise adequadas.
    As conclusões do trabalho apontam o ELC-GA como uma alternativa promissora para equalização cega devido ao seu desempenho de equalização, que atinge a convergência global num intervalo de símbolos consideravelmente menor que a técnica usada como referência.


  • Mostrar Abstract
  • This paper proposes a convex optimization scheme based on linear programming and genetic algorithms for the blind equalizers applied to digital communications systems. It arose from the growing need for improvements in communication systems in order to transmit as much information as possible in a physical environment reliably.
    The proposed scheme, ELC-GA (Blind Linear Equalizer Linear based on Genetic Algorithms), is characterized by performing blind adaptive channel equalization in fixed units of data, using a genetic algorithm as adaptive algorithm, whose objective function is a globally convergent constrained linear function. However, due to the random characteristics of the signal modeled with intersymbol interference and additive white Gaussian noise, the used linear function now represents a stochastic linear programming. Accordingly, the use of genetic algorithms is particularly suitable for being able to get optimal solutions covering a considerable portion of the search space, which corresponds to the various stochastic scenarios.
    This work also describes the implementation details of the proposed scheme and the performed computational simulations. In the performance analysis, the ELC- GA results are compared to the results of one of the traditional blind equalization techniques, CMA, used as reference in this analysis. The results are shown and discussed under the appropriate metric analysis.
    The conclusions of the study indicate the GA - ELC as a promising alternative to blind equalization due to its equalization performance, which reaches global convergence in a considerably smaller range of symbols than the technique used as reference.

7
  • PETRÚCIO RICARDO TAVARES DE MEDEIROS
  • Multifoveamento em Multirresolução com Fóveas Móveis

  • Orientador : RAFAEL BESERRA GOMES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • BRUNO MOTTA DE CARVALHO
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • ROBERTO TEODORO GURGEL DE OLIVEIRA
  • Data: 20/07/2016

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  • O foveamento é uma técnica de visão computacional capaz de promover a redução da informação visual através de uma transformação da imagem, em domínio espacial, para o domínio de multirresolução. Entretanto, esta técnica se limita a uma única fóvea com mobilidade dependente do contexto. Neste trabalho são propostas a definição e a construção de um modelo multifoveado denominado MMFM (multifoveamento em multirresolução com fóveas móveis) baseado em um modelo anterior denominado MFM (multirresolução com fóvea móvel). Em um contexto de múltiplas fóveas, a aplicação de várias estruturas MFM, uma para cada fóvea, resulta em um considerável aumento de processamento, uma vez que há interseções entre regiões de estruturas distintas, as quais são processadas múltiplas vezes. Dadas as estruturas de fóveas MFM, propomos um algoritmo para obter regiões disjuntas que devem ser processadas, evitando regiões redundantes e, portanto, reduzindo o tempo de processamento. Experimentos são realizados para validar o modelo e verificar a sua aplicabilidade no contexto de visão computacional. Os resultados obtidos  demonstram o ganho em termos de tempo de processamento do modelo proposto em relação ao uso de múltiplas fóveas do modelo MFM.


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  • Foveation is a computer vision technique for visual information reduction obtained by applying an image transformation in the spatial domain to the multiresolution domain. However, this technique is limited to a single fovea context-dependent mobility. This work proposes the defintion and the construction of a multifoveated model called MMFM (multifoveamento em multirresolução com fóveas móveis) based on an earlier model called MFM (multirresolução com fóvea móvel). In the context of multiple foveae, the application of various MFM structures, one for each fovea, results in an increase in processing time, since there are intersection between regions of different structures, which are processed multiple times. Given MFM structures, an algorithm in order to get disjoint regions which are to be processed is proposed, avoiding redudant regions and thereby reducing the processing time. Experiments are performed to validate the model and to verify its applicability in the computer vision context. Results show the gain in processing time of the proposed model compared to the use of multiple MFM structures.

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  • SERGIO NATAN SILVA
  • Simulador de Tempo Real para Sistemas Dinâmicos em FPGA

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • EDUARDO RODRIGUES DE LIMA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 22/07/2016

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  • O desenvolvimento de novos algoritmos embarcados para automação e controle de plantas industriais requerem, na maioria das vezes, testes em tempo real. Porém, em muito dos casos as plantas reais possuem um custo elevado inviabilizando testes com novos algoritmos de controle. Assim, este artigo tem como objetivo o desenvolvimento de uma plataforma embarcada em Field Programmable Gate Array (FPGA), para simulação em tempo real de sistemas dinâmicos associados a plantas industriais. A plataforma chamada neste artigo de Simulador em Tempo Real para Sistemas Dinâmicos - FPGA (STRSD-FPGA) pode ser aplicada em ambientes industriais e acadêmicos. Na indústria o STRSD-FPGA poderá ser utilizado na otimização e sintonia de algoritmos de controle embarcados. No meio acadêmico será utilizado em pesquisas de novas soluções embarcadas para área de automação e controle, assim como ferramenta de apoio ao ensino de graduação e pós-graduação no desenvolvimento de projetos de sistemas embarcados de controle.


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  • In most cases, the development of new embedded algorithms for the automation and control of industrial plants requires real-time testing. However, the use of real plants can often involve high costs, which can prohibit the testing of new algorithms. The objective of this project was therefore to develop an embedded field-programmable gate array (FPGA) platform for the real-time simulation of dynamic systems. FPGAs are flexible reconfigurable hardware platforms that may be altered or programmed in run time. Different to commonly used processors, this reconfigurable computer enables adjustment and optimization of the hardware structures for executing specific algorithms, aiming to improve execution performance. The platform proposed here, called the Real-Time Simulator for Dynamic Systems (RTSDS-FPGA), have potential in both academic and industrial environments. In industry, the RTSDS-FPGA can be used in the optimization and tuning of embedded control and automation algorithms. In the academic field, it can be used to support research into new solutions in the area of automation and control, and as a tool to assist teaching at undergraduate and postgraduate levels. In addition to performing real-time simulations, the RTSDS-FPGA can also speed up the simulation of complex dynamic systems, due to the parallelization capacity provided by the FPGAs. This paper presents test-bench results obtained for the RTSDS-FPGA, configured to perform the real-time simulation of a longitudinal vehicle model. The results are compared with non-real-time simulations using error measurements for different route profiles. In all the tests, the RTSDS-FPGA gave satisfactory results with errors of around 5%, when compared to the non-real-time simulations. It was demonstrated that the RTSDS-FPGA provides a viable and highly efficient way of assisting the development of new control and automation algorithms.

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  • LEANDRO ROCHINK COSTA
  • Abordagem heurística baseada em Busca em Vizinhança Variável para o Agrupamento
    Balanceado de Dados pelo critério da soma minima das distâncias quadráticas

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • DANIEL ALOISE
  • DARIO JOSE ALOISE
  • Data: 22/08/2016

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  • Após vários avanços na tecnologia de captação e armazenamento de dados e do cres-
    cimento de aplicações que provêm novas informações, o número de elementos informa-
    cionais disponíveis é enorme tanto em volume quanto em variedade. Com esse aumento
    na quantidade de informações, a necessidade de entendê-los e resumi-los se tornou cada
    vez mais urgente. O Agrupamento Balanceado de Dados, do inglês Balanced Clustering,
    visa encontrar grupos de entidades similares que possuam aproximadamente o mesmo tamanho. Neste trabalho, é proposta uma nova abordagem heurística baseada na metaheurística Busca em Vizinhança Variável, do inglês Variable Neighborhood Search (VNS), e na metodologia Menos é mais, do inglês Less is more approach, para o problema de agrupamento de dados usando o critério da soma mínima das distâncias quadráticas com restrição de balanceamento dos grupos. Os algoritmos encontrados na literatura não são escaláveis ao passo que aumentamos o tamanho do problema para além de 5000 elementos de acordo com experimentos realizados nesta pesquisa. Os experimentos computacionais mostram que o método proposto supera o atual estado da arte neste problema.


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  • After the advance in collecting and storing data and the increase on applications which are source of new information, the number of data elements available is very huge either on volume as on variety. Because the rising in the data quantity, the necessity of understand and summarize them becomes fundamental. Given a set of points, balanced Minimum sum-of-squares Clustering(balanced MSSC) aims to find subsets, denoted clusters, miniminzig the summation of squared distances from each data point to the centroid of its cluster. In this work, we present a variable neighborhood search heuristic for balanced MSSC following the recently proposed LIMA (less is more approach). Computational experiments show that the proposed heuristic outperforms the current state-of-the-art algorithm for the problem.

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  • LUCILEIDE MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • Proposta de Arquitetura em Hardware para FPGA da Técnica Q-learning de Aprendizagem por Reforço

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALISSON VASCONCELOS DE BRITO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 18/11/2016

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  • Este trabalho descreve uma proposta de arquitetura em hardware da técnica Q-learning de aprendizagem por reforço usando um hardware reconfigurável como o FPGA (Field Programmable Gates Arrays). São apresentados resultados de área de ocupação e convergência do algoritmo e detalhes de implementação da arquitetura. O projeto foi desenvolvido utilizando a plataforma de desenvolvimento System Generator da Xilinx sendo projetado para a FPGA Virtex 6 xc6vcx240t-1ff1156.


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  • Q-learning is a off-policy reinforcement learning technique which has as main advantage the possibility of obtaining an optimal policy interacting with an unknown model environment. This work proposes a parallel fixed-point Q-learning algorithm architecture, implemented in FPGA. Fundamental to this approach is optimize system processing time. Convergence results are presented. The processing time and occupied area were analyzed for different scenarios and various fixed point formats. Architecture implementation details were featured. The entire project was developed using the System Generator platform (Xilinx), with a Virtex-6 xc6vcx240t-1ff1156 as the target FPGA.

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  • ROGER ROMMEL FERREIRA DE ARAÚJO
  • Otimização e Paralelização de um Simulador de Bombeio Mecânico para Poços Direcionais

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • RUTACIO DE OLIVEIRA COSTA
  • CALEBE DE PAULA BIANCHINI
  • Data: 09/12/2016

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  • Poços de bombeio mecânico, que são os mais comuns na indústria do petróleo, podem ter colunas de produção verticais ou direcionais. Apesar de vários modelos matemáticos terem sido propostos na literatura para descrever o comportamento dinâmico de poços de bombeio mecânico direcionais, o trabalho de Costa (1995) foi o primeiro entre eles a combinar num modelo unificado uma variedade de fatores essenciais de simulação. Infelizmente, sua complexidade computacional limitou seu uso até agora. Neste trabalho, são apresentadas diversas otimizações de desempenho para as simulações deste modelo, com o objetivo de tornar sua utilização viável. As otimizações propostas são descritas em detalhes, e seu desempenho é avaliado sob diferentes cenários. Os resultados mostram que os tempos de execução do novo simulador o tornam uma solução viável. Engenheiros de petróleo podem usar este simulador em estruturas de computação de alto desempenho para otimizar o projeto e os parâmetros operacionais de poços de bombeio mecânico direcionais.


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  • Sucker-rod pumping wells, which are the most common in the oil industry, can have vertical or directional production strings. While several mathematical models have been proposed in the literature to describe the dynamic behavior of directional sucker-rod wells, the work of Costa (1995) was the first among them to combine a number of essential simulation characteristics into a unified model. Unfortunately, its computational complexity has limited its practical use up to now. In this work, several performance optimizationsare presented for the simulations of this model in order to make its use feasible. All the proposed optimizations are described in detail and their performance is evaluated under different scenarios. The results show that the execution times of the new simulator make it a viable solution. Petroleum engineers can use this simulator in high-performance computing infrastructures to optimize the design and operating parameters of directional sucker-rod pumping wells.

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  • RODRIGO ALVES RANDEL
  • Utilização do problema das p-medianas como critério para o agrupamento de dados semi-supervisionado.

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • CARLILE CAMPOS LAVOR
  • DANIEL ALOISE
  • Data: 12/12/2016

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  • Agrupamento de dados é uma poderosa ferramenta para análise automática de dados. Essa técnica se propõe a resolver o seguinte problema: dado um conjunto de entidades, encontrar subconjuntos, denominados clusters, que são homogêneos e/ou bem separados. O maior desafio do agrupamento de dados é encontrar um critério que apresente boa separação de dados em grupos homogêneos, e que estes agrupamentos possam trazer informações úteis ao usuário. Para resolver este problema, é sugerido que o usuário possa fornecer informações prévias a respeito do conjunto de dados que auxiliem/guiem o processo de agrupamento. Realizar o agrupamento de dados utilizando essas informações auxiliares é denominado de agrupamento de dados semi-supervisionado (ADSS). Este trabalho explora o problema de ADSS utilizando um novo modelo: os dados são agrupados através da resolução do problemas das p-medianas. Resultados mostram que essa abordagem foi capaz de agrupar os dados de forma eficiente para problemas de ADSS em diversos domínios diferentes.


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  • Clustering is a powerful tool for automated analysis of data. It addresses the following general problem: given a set of entities, find subsets, or clusters, which are homogeneous and/or well separated. The biggest challenge of data clustering is to find a criterion to present good separation of data into homogeneous groups, so that these groups bring useful information to the user. To solve this problem, it is suggested that the user can provide a priori information about the data set. Clustering under this assumption is called semi-supervised clustering. This work explores the semi-supervised clustering problem using a new model: the data is clustered by solving the p-medians problem. Results shows that this new approach was able to efficiently cluster the data in many different domains.

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  • JOSÉ JAIME GUIMARÃES PEIXOTO NETO
  • Projeto de absorvedores de microondas usando Superfícies Seletivas em Frequência

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ERICO CADINELI BRAZ
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • Data: 14/12/2016

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  • Com o rápido crescimento dos sistemas de comunicações sem fio, estudos envolvendo absorvedores de ondas eletromagnéticas tem despertado grande atenção pelos pesquisadores. Suas aplicações vão desde sistemas indoor até aplicações militares. Em paralelo a esse crescimento, os estudos crescente emSuperfícies Seletivas em Frequência (FSS) permitem que suas propriedades de filtragem sejam aplicáveis em diversos sistemas como em antenas refletoras, em radomes passa-faixa e em absorvedores que será o foco desse trabalho. Esse trabalho tem como objetivo projetar absorvedores de microondas usando superfícies seletivas de frequência. A metodologia consiste basicamente em duas etapas: na primeira fase, uma análise teórica e numérica de FSS com as geometrias utilizadas e na segunda fase, a simulação e análise dos absorvedores. Para a análise será utilizado um programa computacional comercial, que fornece características de transmissão da estrutura para uma onda plana com incidência normal e oblíqua.


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  • With the rapid increase of wireless systems, studies involving electromagnetic wave absorbers have attracted great attention from researchers. Their applications range from indoor systems to military applications. In parallel with this growth, the increasing studies in Selective Frequency Surfaces (FSS) allow its filtering properties to be applicable in several systems such as reflecting antennas, bandpass radomes and absorbers that will be the focus of this work. This work aims to design microwave absorbers using frequency selective surfaces. The methodology consists basically of two steps: in the first phase, a theoretical and numerical analysis of FSS with the geometries used and in the second phase, the simulation and analysis of the absorbers. For the analysis will be used a commercial computer program, which provides characteristics of transmission of the structure to a flat wave with normal and oblique incidence.

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  • RAFAEL CELESTINO DOS SANTOS
  • Estudo da Interferência de uma Metassuperfície no desempenho das Antenas de Microfita.

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ERICO CADINELI BRAZ
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 16/12/2016

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  • Este trabalho tem por objetivo apresentar a influência de uma metassuperfície, um tipo especial dos metamateriais, no desempenho das antenas de microfita. Iniciaremos com um breve histórico sobre as antenas, em seguida, iremos apresentar as antenas de microfitas: definição, métodos de alimentação e métodos de análise; e as definições e propriedades dos metamateriais e das metassuperfícies. Por fim,  iremos projetar uma antena de microfita com e sem a utilização de uma metassuperfície através do software HFSS Ansoft Designer e realizar uma análise comparativa dos diversos parâmetros das antenas, como: perda de retorno, ganho de potência, diretividade e impedância de entrada.


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  • This work aims to present the influence of a metasurface, a special type of metamaterials, in the performace of microstrip antennas. We begin with a brief history of the antennas then we will present the microstrip antennas: definition, feeding methods and methods of analysis; and definitions and properties of metamaterials and metasurface. Finally, we will design a microstrip antenna with and without the use of a metasurface by HFSS Ansoft Designer software and make a comparative analysis of the various parameters of the antenna, such as return loss, power gain, directivity and input impedance.

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  • JOSE BATISTA DE SALES FILHO
  • Circuito integrado de condicionamento de sinais para sensores wire-mesh aplicados a monitoramento de fluxos multifásicos

  • Orientador : DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANTONIO AUGUSTO LISBOA DE SOUZA
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 16/12/2016

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  • Na indústria petroquímica, o controle e monitoramento acurado de fluxos de misturas compostas por óleo, gás e água (multifásicos) vem motivado o desenvolvimento de técnicas de investigação baseadas em geração de imagens tomográficas. Com o intuito de alcançar boa resolução temporal, a tecnologia de sensores do tipo wire-mesh vem sido desenvolvida na última década.

    Esses sensores, que são inseridos dentro das tubulações, são constituídos por uma malha de eletrodos que realizam a medição de impedância complexa de fluidos. Apesar da caraterística intrusiva, imagens do fluxo multifásico são geradas sem o uso de algoritmos iterativos de reconstrução.  

    É proposto neste trabalho um circuito integrado (CI) para realizar o condicionamento de uma malha de sensores wire-mesh 4x4, aplicado à determinação da fração de fases em fluxos multifásicos. A integração reduziria o tamanho e consumo de energia dos circuitos de condicionamento, comparado às implementações dos sistemas existentes que utilizam componentes discretos.

    O chip é composto dos seguintes blocos: um amplificador de transimpedância, que converte as correntes provenientes dos sensores em tensão; um demodulador síncrono a fase, que fornece sinais de tensão em fase e em quadratura que são funções das propriedades elétricas dos fluidos (permissividade e condutividade); e de conversores analógico-digital, que realizam a conversão dos sinais para o domínio digital.

    O circuito integrado será projetado para ser fabricado utilizando a tecnologia CMOS padrão de 180 nm.


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  • In the petrochemical industry, accurate control and monitoring of mixtures composed of oil, gas and water (multiphase) has led to the development of research techniques based on tomographic imaging. In order to achieve good temporal resolution, wire-mesh sensor technology has been developed over the last decade. These sensors, which are inserted inside the pipes, consist of a mesh of electrodes that perform the measurement of complex impedance of fluids. Despite the intrusive nature, multiphase flow images are generated without the use of iterative reconstruction algorithms. This work proposes an integrated circuit (IC) to perform the conditioning of a 4x4 wire-mesh sensor mesh, applied to the determination of the phase fraction in multiphase flows. The integration would reduce the size and power consumption of conditioning circuits, compared to implementations of existing systems that use discrete components. The chip is composed of the following blocks: a transimpedance amplifier, which converts currents from the sensors into voltage; A phase-synchronous demodulator that provides phase and quadrature voltage signals that are functions of the electrical properties of the fluids (permittivity and conductivity); And analog-to-digital converters, which perform the conversion of the signals to the digital domain. The integrated circuit will be designed to be manufactured using standard 180 nm CMOS technology.

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  • CARLOS DEYVINSON REGES BESSA
  • Estratégia de Controle com Compensação dos Efeitos do Tempo Morto Aplicada a Sistemas de Ordem Superior

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 19/12/2016

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  • Este trabalho tem como enfoque as dificuldades envolvidas em controlar sistemas de ordem superior com atraso de transporte, onde a solução adotada para amenizar o efeito causado pelo atraso é a utilização de um algoritmo de predição, composto pelas técnicas do Preditor de Smith e do Preditor de Smith Filtrado. Analisando os casos em que o modelo do sistema usado no algoritmo de predição não é perfeitamente idêntico ao real, foi possível constatar a presença de erro na dinâmica do sistema, este erro pode amplificar o esforço de controle e o desgaste prematuro dos equipamentos envolvidos, levando em alguns casos a desestabilizar o sistema. Diante disto, foi proposto o desenvolvimento de um sistema capaz de tratar as incertezas decorrentes da diferença entre o modelo e o sistema real, reduzindo consideravelmente o efeito do atraso de transporte sobre o sistema de controle. Como resultado foi gerada uma ferramenta, que atua de forma aceitável para os casos testados, ajustando o modelo do processo e, consequentemente, melhorando a compensação de tempo morto.


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  • This work considers the difficulties involved in the control of higher order systems with transport delay, where the solution adopted to mitigate the effect caused by the delay is the use of a prediction algorithm composed of the Smith Predictor techniques and Filtered Smith Predictor. Analyzing the cases where the system model used in the prediction algorithm is not perfectly identical to the real system, the presence of error in the system dynamics was observed. This error may amplify the control effort and cause premature wear of the equipment involved, in some cases leading to system instability. In this manner, the development of a tool to treat uncertainties originated from the difference between the system model and the real system, thereby reducing the effect of transmission delay of the control system, has been proposed. A software to adjust the process model and thus improve the dead time compensation was implemented.

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  • TÁLISON AUGUSTO CORREIA DE MELO
  • Um Ambiente Computacional para Simulação do Padrão IEEE 802.15.4 no NS-2: Extensões à Ferramenta WINSS

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CARLOS MANUEL DIAS VIEGAS
  • RODRIGO SOARES SEMENTE
  • Data: 29/12/2016

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  • Este trabalho tem como objetivo estender as funcionalidades da ferramenta de simulação WINSS (Wireless Network Sensor Simulator), adicionando a ele a possibilidade de trabalhar com: mobilidade dos nós, falhas na rede, modo beacon habilitado e desabilitado, entre outras funcionalidades. WINSS é uma solução para o projeto e testes de simulações de Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) de acordo com o padrão IEEE 802.15.4 no Network Simulator 2 (NS-2). O WINSS cuida da criação dos correspondentes scripts de simulação (scripts TCL) e permite a configuração de aspectos importantes, como modelo de energia, modelo de nós móveis, modelo de propagação de rádio e modelo de falha na rede. Ele fornece um ambiente integrado com NAM e XGRAPH, ferramentas que complementam o NS-2, e gera resultados, como vazão, delay, pacotes perdidos, pacotes recebidos e consumo de energia.


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  • This work aims to extend the features of the simulation tool WINSS (Wireless Network Sensor Simulator), adding to it the possibility of working with: node mobility, network faults, beacon-enabled and non beacon-enabled mode,among other functionality. WINSS is a solution for the design and tests of simulations of Wireless Sensor Networks (WSNs) in accordance to the IEEE 802.15.4 standard on Network Simulator 2 (NS-2). The WINSS takes care of creating the corresponding simulation scripts (TCL scripts) and allows the configuration of important aspects such as energy model, mobile nodes model, radio propagation model and network fault model. It provides an integrated environment with NAM and XGRAPH, tools that complement the NS-2, and generates results, like throughput, delay, packets loss, packets received and energy consumption.

Teses
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  • EMANUELE DA SILVA RODRIGUES MONTALVAO
  • IMPLEMENTAÇÃO DE CONVERSOR DE POLARIZAÇÃO LINEAR-CIRCULAR PARA ANTENAS DE MICROFITA USANDO METASUPERFÍCIES

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • Data: 26/01/2016

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  • Este trabalho tem como objetivo propor um novo modelo de metasuperfície com célula básica simplificada, capaz de converter sinais linearmente polarizados gerados por um arranjo de antenas planar em sinais circularmente polarizados, para a faixa de frequência ISM (2,45 GHz), apresentando uma boa largura de banda de perda de retorno e de razão axial. Para poder estudar o comportamento da estrutura proposta, a metasuperfície é acoplada a três estruturas diferentes. Primeiro são feitos testes iniciais com a metasuperfície acoplada a uma antena de microfita em sua configuração simples. Em seguida a metasuperfície é utilizada acoplada a um arranjo com dois elementos do tipo patch. E posteriormente ela é acoplada a um arranjo otimizado, que utiliza um toco em sua alimentação principal, para obter um melhor casamento de impedâncias. As estruturas são analisadas numericamente através do Ansoft HFSS™ e para validar esses resultados, as estruturas são caracterizadas experimentalmente. São apresentadas as características de transmissão simuladas e medidas. Os resultados experimentais mostram uma boa concordância com os resultados simulados. A estrutura aqui proposta apresenta a vantagem de atender as características desejadas, com uma geometria simples de ser construída e utilizando um substrato de baixo custo (FR-4).


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  • Este trabalho tem como objetivo propor um novo modelo de metasuperfície com célula básica simplificada, capaz de converter sinais linearmente polarizados gerados por um arranjo de antenas planar em sinais circularmente polarizados, para a faixa de frequência ISM (2,45 GHz), apresentando uma boa largura de banda de perda de retorno e de razão axial. Para poder estudar o comportamento da estrutura proposta, a metasuperfície é acoplada a três estruturas diferentes. Primeiro são feitos testes iniciais com a metasuperfície acoplada a uma antena de microfita em sua configuração simples. Em seguida a metasuperfície é utilizada acoplada a um arranjo com dois elementos do tipo patch. E posteriormente ela é acoplada a um arranjo otimizado, que utiliza um toco em sua alimentação principal, para obter um melhor casamento de impedâncias. As estruturas são analisadas numericamente através do Ansoft HFSS™ e para validar esses resultados, as estruturas são caracterizadas experimentalmente. São apresentadas as características de transmissão simuladas e medidas. Os resultados experimentais mostram uma boa concordância com os resultados simulados. A estrutura aqui proposta apresenta a vantagem de atender as características desejadas, com uma geometria simples de ser construída e utilizando um substrato de baixo custo (FR-4).

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  • LEANDRO ANTONIO PASA
  • Contribuição ao estudo de fusão de Mapas Auto Organizáveis de Kohonen com ponderação através de índices de validação de agrupamentos

  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL ALOISE
  • GUTEMBERGUE SOARES DA SILVA
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • PAULO JORGE LEITÃO ADEODATO
  • TEOFILO CAMARA MATTOZO
  • Data: 19/02/2016

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  • A quantidade de informações coletadas e armazenadas cresce a cada dia nas mais diversas áreas do conhecimento e técnicas de mineração de dados são aplicadas a estes conjuntos de dados com o objetivo de extrair conhecimento útil. A utilização de um ou outro algoritmo, ou o mesmo algoritmo com diferentes atributos pode levar a diferentes
    resultados, devido à diversidade dos conjuntos de dados. Na busca por soluções eficientes para este problema, foram desenvolvidos métodos de comitês de máquinas. Um comitê de máquinas é um conjunto de redes neurais trabalhando independentemente cujos resultados são combinados em uma única saída, alcançando uma melhor generalização do que cada uma das redes trabalhando separadamente. A proposta desta pesquisa é combinar informações, através de comitês de Mapas de Kohonen. Os mapas auto-organizáveis de Kohonen são redes neurais utilizadas para visualização de dados, redução de dimensionalidade e classificação de dados, entre outras aplicações. Este trabalho apresenta um novo método para combinar as saídas de mapas de Kohonen em uma única saída, com ponderação através de índices de validação de agrupamentos adaptados para quantização vetorial objetivando a melhoria da acurácia de classificação.


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  • A quantidade de informações coletadas e armazenadas cresce a cada dia nas mais diversas áreas do conhecimento e técnicas de mineração de dados são aplicadas a estes conjuntos de dados com o objetivo de extrair conhecimento útil. A utilização de um ou outro algoritmo, ou o mesmo algoritmo com diferentes atributos pode levar a diferentes
    resultados, devido à diversidade dos conjuntos de dados. Na busca por soluções eficientes para este problema, foram desenvolvidos métodos de comitês de máquinas. Um comitê de máquinas é um conjunto de redes neurais trabalhando independentemente cujos resultados são combinados em uma única saída, alcançando uma melhor generalização do que cada uma das redes trabalhando separadamente. A proposta desta pesquisa é combinar informações, através de comitês de Mapas de Kohonen. Os mapas auto-organizáveis de Kohonen são redes neurais utilizadas para visualização de dados, redução de dimensionalidade e classificação de dados, entre outras aplicações. Este trabalho apresenta um novo método para combinar as saídas de mapas de Kohonen em uma única saída, com ponderação através de índices de validação de agrupamentos adaptados para quantização vetorial objetivando a melhoria da acurácia de classificação.

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  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
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    Análise e Desenvolvimento de Novas Configurações de Antenas, Filtros e Superfícies Seletivas de Frequência Não-Uniformes e Reconfiguráveis pelo Método WCIP Generalizado


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • CASSIO GONCALVES DO REGO
  • HENRI MARIUS GERMAIN BAUDRAND
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • MURILO ARAUJO ROMERO
  • Data: 29/04/2016

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  • Os sistemas modernos de comunicações demandam dispositivos com elevado desempenho de operação. Para o atendimento dessa demanda, torna-se essencial o desenvolvimento de novos dispositivos que sejam leves, de baixo custo, que apresentem facilidade de construção e capacidade de integração com outros circuitos que integram o sistema por completo. Desta forma, novas configurações de circuitos integrados de micro-ondas atraem cada vez mais a atenção dos pesquisadores, pelo bom desempenho na integração e prototipagem de sistemas de transmissão e recepção de sinais sem fio. Este trabalho propõe e detalha a aplicação de uma técnica numérica, constituída por uma formulação de onda completa, baseada no conceito de ondas eletromagnéticas e no princípio da reflexão e transmissão de ondas na interface do circuito: Wave Concept Iterative Procedurte (WCIP). O método Wave Concept Iterative Procedure (WCIP), ou método iterativo das ondas é apresentado como uma ferramenta com alto grau de precisão no estudo de circuitos planares de micro-ondas. São propostas novas configurações de estruturas de antenas, filtros e superfícies seletivas de frequência. Para antenas, são apresentadas antenas com patch fractal aleatório, nas configurações tradicionais e como monopolo. São realizadas análise da resposta em frequência dessas antenas impressas em diferentes substrato dielétricos, dentre eles materiais têxteis. Foram obtidos e discutidos resultados para frequência de ressonância, largura de banda, perda de retorno e diagrama de radiação. Foram investigadas duas configurações de filtros planares. Suas sínteses e caracterização da resposta em frequência foram apresentadas e realizadas por meio da aplicação do método WCIP. São mostrados os resultados para sua resposta em frequência. Nesta tese, são analisadas diferentes configurações de FSS, tais como: FSS com elementos fractais, reconguráveis e FSS baseadas em arranjos não uniformes de elementos. Alguns protótipos dos dispositivos propostos foram construídos e os resultados experimentais comprovaram o modelo matemático apresentado. Os resultados obtidos também foram comparados com os resultados simulados pelo Ansoft HFSS, tendo sido observada uma boa concordância entre eles.


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  • Os sistemas modernos de comunicações demandam dispositivos com elevado desempenho de operação. Para o atendimento dessa demanda, torna-se essencial o desenvolvimento de novos dispositivos que sejam leves, de baixo custo, que apresentem facilidade de construção e capacidade de integração com outros circuitos que integram o sistema por completo. Desta forma, novas configurações de circuitos integrados de micro-ondas atraem cada vez mais a atenção dos pesquisadores, pelo bom desempenho na integração e prototipagem de sistemas de transmissão e recepção de sinais sem fio. Este trabalho propõe e detalha a aplicação de uma técnica numérica, constituída por uma formulação de onda completa, baseada no conceito de ondas eletromagnéticas e no princípio da reflexão e transmissão de ondas na interface do circuito: Wave Concept Iterative Procedurte (WCIP). O método Wave Concept Iterative Procedure (WCIP), ou método iterativo das ondas é apresentado como uma ferramenta com alto grau de precisão no estudo de circuitos planares de micro-ondas. São propostas novas configurações de estruturas de antenas, filtros e superfícies seletivas de frequência. Para antenas, são apresentadas antenas com patch fractal aleatório, nas configurações tradicionais e como monopolo. São realizadas análise da resposta em frequência dessas antenas impressas em diferentes substrato dielétricos, dentre eles materiais têxteis. Foram obtidos e discutidos resultados para frequência de ressonância, largura de banda, perda de retorno e diagrama de radiação. Foram investigadas duas configurações de filtros planares. Suas sínteses e caracterização da resposta em frequência foram apresentadas e realizadas por meio da aplicação do método WCIP. São mostrados os resultados para sua resposta em frequência. Nesta tese, são analisadas diferentes configurações de FSS, tais como: FSS com elementos fractais, reconguráveis e FSS baseadas em arranjos não uniformes de elementos. Alguns protótipos dos dispositivos propostos foram construídos e os resultados experimentais comprovaram o modelo matemático apresentado. Os resultados obtidos também foram comparados com os resultados simulados pelo Ansoft HFSS, tendo sido observada uma boa concordância entre eles.

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  • ALESSANDRO JOSÉ DE SOUZA
  • Linguagem Visual para Descrição de Casos de Uso

  • Orientador : ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • BRUNO SANTANA DA SILVA
  • CLAUDIA MARIA FERNANDES ARAÚJO RIBEIRO
  • RAIMUNDO SANTOS MOURA
  • Data: 06/05/2016

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  • Para que se possa obter sucesso no desenvolvimento de um projeto de software, é necessário conhecer seus requisitos, sejam eles funcionais ou não-funcionais (atributos de qualidade). Nesse sentido, os use cases têm sido amplamente adotados pelos profissionais de engenharia de software como uma das ferramentas para elicitação e análise de requisitos. No entanto, sua forma fragmentada e textual de descrição das funcionalidades do sistema não tem sido suficiente para suscitar os interesses relacionados ao design de interface do usuário. Este fato levou profissionais de interação humano-computador a criarem seus próprios métodos e técnicas que, muitas vezes, contrapõem-se à filosofia usada por engenheiros de software para modelagem da interação usuário-sistema. Por essa razão, com o propósito de melhorar o suporte à descrição de use case e de contribuir com o design centrado no usuário, propõe-se a Visual Language for Use Case Description (VL4UCD). Neste trabalho, é definido o uso da VL4UCD durante as tarefas de análise e validação de requisitos, de forma a endereçar, ainda na fase inicial do projeto, as preocupações de ambos os grupos (engenharia de software e interação humano-computador) sobre o desenvolvimento de sistemas de software interativo


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  • In order to success during the development of a software project, it is necessary to know its requirement, whether they are functional requirements or non-function requirements (quality attributes). In that direction, the use cases have been widely adopted by both Software Engineering and Human-Computer Interaction professionals. However, its fragmented and textual form of the system description has not been enough to provide interest concerned to the user interface design. This fact has led human-computer interaction professionals to create their own methods and techniques which often go in the opposite the philosophy used by software engineers for modeling the user-system interaction. Therefore, aiming to improve the support to use case description integrated with the user centered-design, it is proposed the Visual Language for Use Case Description - VL4UCD. In this work, it is defended the use of VL4UCD during the tasks of analysis and requirement validation, of form to address, still in the initial project phase, the concerns of both groups (software engineering and human-computer interaction) about of software interactive system development.

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  • GIOVANI ANGELO SILVA DA NOBREGA
  • Telediagnóstico em imagens de tomografia computadorizada na indicação do tratamento de câncer de pulmão: uma abordagem baseada em inteligência artificial    

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO MASSUDA
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • CRISTINE MARTINS GOMES DE GUSMÃO
  • CUSTODIO LEOPOLDINO DE BRITO GUERRA NETO
  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 13/05/2016

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  • O câncer é uma das principais causas de morte em todo mundo. Dentre os diversos tipos o câncer de pulmão é responsável por quase 1,59 milhões ao ano. Segundo a OMS até 2030 esse número irá crescer cerca de 45% em parte devido ao crescimento da população e, em parte, ao envelhecimento da população. A detecção precoce do câncer de pulmão pode aumentar a chance de sobrevivência do pacientes e reduzir os custos do tratamento. A literatura especializada afirma que a tomografia computadorizada é atual técnica de imagem mais indicada para a realização de exames que objetivam detectar nódulos pulmonares. Contudo é um exame que demanda um custo significativo de trabalho por parte dos radiologistas na detecção e determinação das características físicas dos nódulos. Visando reduzir os custos e aumentar a eficiência do processo de diagnóstico, o presente trabalho propõe um novo sistema de auxílio na determinação das características físicas dos nódulos pré detectados em exames de tomografia computadorizada. O sistema é baseado em processamento digital de imagens(extração de características textura, intensidade e estatística), seleção de caracteríscitas (Genetic Algorithm, Simulated Annealing e Recursive Feature Elimination) e um classificador de padrões (Máquinas de Vetores Suporte). O sistema foi testado com 500 exames de diferentes pacientes na qual foi possível obter 889 tumores diagnosticados e obteve como resultado a medida de Sensibilidade em torno de 97% e uma acurácia média de 89%.

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  • O câncer é uma das principais causas de morte em todo mundo. Dentre os diversos tipos o câncer de pulmão é responsável por quase 1,59 milhões ao ano. Segundo a OMS até 2030 esse número irá crescer cerca de 45% em parte devido ao crescimento da população e, em parte, ao envelhecimento da população. A detecção precoce do câncer de pulmão pode aumentar a chance de sobrevivência do pacientes e reduzir os custos do tratamento. A literatura especializada afirma que a tomografia computadorizada é atual técnica de imagem mais indicada para a realização de exames que objetivam detectar nódulos pulmonares. Contudo é um exame que demanda um custo significativo de trabalho por parte dos radiologistas na detecção e determinação das características físicas dos nódulos. Visando reduzir os custos e aumentar a eficiência do processo de diagnóstico, o presente trabalho propõe um novo sistema de auxílio na determinação das características físicas dos nódulos pré detectados em exames de tomografia computadorizada. O sistema é baseado em processamento digital de imagens(extração de características textura, intensidade e estatística), seleção de caracteríscitas (Genetic Algorithm, Simulated Annealing e Recursive Feature Elimination) e um classificador de padrões (Máquinas de Vetores Suporte). O sistema foi testado com 500 exames de diferentes pacientes na qual foi possível obter 889 tumores diagnosticados e obteve como resultado a medida de Sensibilidade em torno de 97% e uma acurácia média de 89%.
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  • IVANOSCA ANDRADE DA SILVA
  • Tomada de Decisão em Grupo e Multi-Atributos Baseada na Lógica Fuzzy Intuicionista de Atanassov Intervalarmente Valorada

  • Orientador : BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • REGIVAN HUGO NUNES SANTIAGO
  • GRAÇALIZ PEREIRA DIMURO
  • IVAN MEZZOMO
  • MARCUS PINTO DA COSTA DA ROCHA
  • Data: 20/05/2016

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  •  Lógica fuzzy surge em 1965 com o trabalho de Lotfi Zadeh que tem por objetivo  tratar de forma rigorosa a incerteza inerente na definição de noções e  propriedades  imprecisas ou vagas presentes em diversas situações do cotidiano, como  por exemplo, temperatura alta, pendente acentuada, etc.  Para  isto, Zadeh considerou um grau (um valor no intervalo [0,1]) com que um determinado elemento pertence a um conjunto ou satisfaz uma determinada  propriedade.  No entanto, algumas críticas a esta teoria foram feitas, principalmente por causa desta teoria lidar com incertezas usando valores exatos,  o que motivou a vários pesquisadores (entre eles o próprio Zadeh) em 1975, e de forma independente, a estender esta teoria  relaxando o conjunto onde os graus tomam seus valores. Uma destas extensões, a lógica fuzzy intuicionista de Atanassov intervalarmente valorada, proposta em 1989 por Atanassov e Gargov, que usa um par de subintervalos de [0,1], um deles representa o quanto, considerando alguma imprecisão, se acredita que o elemento satisfaz a propriedade enquanto o outro descreve o quanto se acredita que não satisfaz a propriedade. Este par de graus intervalares visam capturar a hesitação e imprecisão presente ao momento de se atribuir o grau com que o elemento satisfaz a propriedade.
     
    A lógica fuzzy e suas diversas extensões, tem sido aplicada com sucesso nas mais variadas áreas, como por exemplo, medicina, engenharia, agricultura,  econômia e em administração. Em particular, uma das principais aplicações de lógica fuzzy em administração diz respeito ao apoio na tomada de decisão. Um problema típico de tomada de decisão consiste em escolher a melhor alternativa entre  um conjunto delas ou em ordenar as alternativas de melhor a pior, considerando alguns critérios a serem satisfeitos assi como a opinião de um ou mais especialistas. Os métodos fuzzy para problemas de tomada de decisão usam graus fuzzy (ou de suas extensões) para expressar o quanto uma alternativa satisfaz um determinado atributo ou critério, e alguma forma de agregar a opinião de todos os especialistas, para chegar no final a uma pontuação (que pode ser um valor numérico ou não) que permita decidir qual é a potencialmente melhor alternativa.

    Nesta tese são apresentados avanços teóricos significativos na teoria dos conjuntos fuzzy intuicionistas de Atanassov intervalarmente valorados assim como, são proposto dois novos métodos de tomada de decisão, considerando  múltiplos atributos (ou critérios) e um grupo de especialistas,  aplicação desses métodos em problemas específicos e é realizada uma comparação com resultados obtidos com outros métodos de tomada de decisão.
     
     Por outro lado, um dos  grandes problemas com os métodos ou processos de tomada de decisão é que, quando aplicado em problemas reais,  em geral,  não é possível determinar a qualidade da solução (ordenação das alternativas) obtida pelo método. De fato, diferentes métodos  de tomada de decisão  para um mesmo problema podem resultar em diferentes soluções. Nesta tese, se propõe considerar os resultados obtidos por diferentes  métodos  (independente do tipo de extensão fuzzy usada e tipo de problema de tomada de decisão) como meras evidências que podem ser usadas por  um outro método  capaz de determinar uma ordenação das alternativas que de alguma maneira  represente a fusão ou consenso desses ordenamentos de alternativas.


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  •  Lógica fuzzy surge em 1965 com o trabalho de Lotfi Zadeh que tem por objetivo  tratar de forma rigorosa a incerteza inerente na definição de noções e  propriedades  imprecisas ou vagas presentes em diversas situações do cotidiano, como  por exemplo, temperatura alta, pendente acentuada, etc.  Para  isto, Zadeh considerou um grau (um valor no intervalo [0,1]) com que um determinado elemento pertence a um conjunto ou satisfaz uma determinada  propriedade.  No entanto, algumas críticas a esta teoria foram feitas, principalmente por causa desta teoria lidar com incertezas usando valores exatos,  o que motivou a vários pesquisadores (entre eles o próprio Zadeh) em 1975, e de forma independente, a estender esta teoria  relaxando o conjunto onde os graus tomam seus valores. Uma destas extensões, a lógica fuzzy intuicionista de Atanassov intervalarmente valorada, proposta em 1989 por Atanassov e Gargov, que usa um par de subintervalos de [0,1], um deles representa o quanto, considerando alguma imprecisão, se acredita que o elemento satisfaz a propriedade enquanto o outro descreve o quanto se acredita que não satisfaz a propriedade. Este par de graus intervalares visam capturar a hesitação e imprecisão presente ao momento de se atribuir o grau com que o elemento satisfaz a propriedade.
     
    A lógica fuzzy e suas diversas extensões, tem sido aplicada com sucesso nas mais variadas áreas, como por exemplo, medicina, engenharia, agricultura,  econômia e em administração. Em particular, uma das principais aplicações de lógica fuzzy em administração diz respeito ao apoio na tomada de decisão. Um problema típico de tomada de decisão consiste em escolher a melhor alternativa entre  um conjunto delas ou em ordenar as alternativas de melhor a pior, considerando alguns critérios a serem satisfeitos assi como a opinião de um ou mais especialistas. Os métodos fuzzy para problemas de tomada de decisão usam graus fuzzy (ou de suas extensões) para expressar o quanto uma alternativa satisfaz um determinado atributo ou critério, e alguma forma de agregar a opinião de todos os especialistas, para chegar no final a uma pontuação (que pode ser um valor numérico ou não) que permita decidir qual é a potencialmente melhor alternativa.

    Nesta tese são apresentados avanços teóricos significativos na teoria dos conjuntos fuzzy intuicionistas de Atanassov intervalarmente valorados assim como, são proposto dois novos métodos de tomada de decisão, considerando  múltiplos atributos (ou critérios) e um grupo de especialistas,  aplicação desses métodos em problemas específicos e é realizada uma comparação com resultados obtidos com outros métodos de tomada de decisão.
     
     Por outro lado, um dos  grandes problemas com os métodos ou processos de tomada de decisão é que, quando aplicado em problemas reais,  em geral,  não é possível determinar a qualidade da solução (ordenação das alternativas) obtida pelo método. De fato, diferentes métodos  de tomada de decisão  para um mesmo problema podem resultar em diferentes soluções. Nesta tese, se propõe considerar os resultados obtidos por diferentes  métodos  (independente do tipo de extensão fuzzy usada e tipo de problema de tomada de decisão) como meras evidências que podem ser usadas por  um outro método  capaz de determinar uma ordenação das alternativas que de alguma maneira  represente a fusão ou consenso desses ordenamentos de alternativas.

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  • DIOGO HENRIQUE DUARTE BEZERRA
  • Luar-X: Extensão e Generalização do Sistema de Processamento de Modelos Luar

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • JULIO CESAR PAULINO DE MELO
  • FRANCISCO MILTON MENDES NETO
  • SAMUEL OLIVEIRA DE AZEVEDO
  • Data: 30/05/2016

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  • O sistema de processamento de modelos Luar, utilizado na autoria de documentos NCL, possui conceitos de desenvolvimento baseados no reúso de descrições por meio de modelos de documentos. Esses conceitos de desenvolvimento podem ser utilizados na autoria de outros documentos baseados em XML por meio da análise, adequação, projeto e criação de uma nova infraestrutura de reúso baseada no sistema Luar. Esta tese apre- senta o sistema de processamento de modelos Luar-X, uma generalização e extensão do sistema de modelos Luar. O Luar-X mantém os conceitos de desenvolvimento do sistema Luar e modifica, adequa e estende a arquitetura do sistema Luar para permitir o desen- volvimento com linguagens baseadas em XML. Os estudos de caso com as linguagens HTML, SVG e NCL mostram a viabilidade dessa nova infraestrutura de reúso que torna o desenvolvimento de aplicações e a descrição de documentos XML ágil.


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  • The Luar template processing system used in authoring NCL documents, has deve- lopment concepts based on reuse of descriptions through document templates. These development concepts can be used in the authorship of other XML-based documents th- rough the analysis, adequacy, design and creation of a new reuse infrastructure based on Luar system. This view shows the processing system of models Luar-X, a generalization and extension Luar model system. The Luar-X keeps the concepts of development of Luar system and he changes, adapts and extends the Luar system architecture to enable deve- lopment with XML-based languages. The case studies with HTML, SVG and NCL show the feasibility of this new reuse infrastructure, which makes application development and description of agile XML documents.

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  • EDUARDO JORGE BRITO RODRIGUES
  • Antenas Planares Eletronicamente Reconfiguráveis em Frequência para Sistemas de Rádios Cognitivos


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • EMMANUEL BENOÎT JEAN BAPTISTE DUPOUY
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • Data: 06/06/2016

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  • A eficiência no uso das radiofrequências (RF) é um fator determinante na capacidade de qualquer sistema de comunicações móveis. O aprimoramento da utilização desse recurso escasso tornou-se intensamente relevante desde o surgimento dos primeiros sistemas móveis celulares. As tecnologias e serviços digitais tem demandado maior alocação RF para suprir requisitos de largura de banda (BW). O desenvolvimento de tecnologias emergentes baseadas em alocação dinâmica de RF tem sido apontado como uma solução para essa crescente necessidade de BW e motivação para a realização de recentes pesquisas sobre os sistemas de rádios cognitivos (CRS). Neste trabalho, são propostas antenas de banda ultra larga (UWB) para sensoriamento espectral, assim como antenas reconfiguráveis em frequência para aplicações em CRS, os quais realizam de forma dinâmica a transmissão e recepção de sinais em banda estreita (NB). Dentre os protótipos propostos, são apresentados modelos capazes de cobrir todo o espectro de 3,1 GHz e 10,6 GHz, assim como, de forma reconfigurável, cobrir essa faixa de RF em várias NB, com destaque para a frequência de 5,8 GHz. Ademais, as antenas propostas passaram por processos de otimização e síntese baseados em ferramentas de inteligência computacional quais sejam: algoritmo genético (GA), o algoritmo de otimização de enxames de partículas (PSO), assim como o algoritmo de otimização de colônia de abelhas artificial (ABC). Como resultados, foram observadas melhorias na BW e no coeficiente de reflexão das antenas. As simulações e parametrizações computacionais, assim como as análises numéricas com GA, foram realizadas com auxílio do software HFSS. Já as análises numéricas com algoritmos PSO e ABC foram implementadas em linguagem de programação Java. Para fins de validação, os resultados dessas simulações foram comparados com resultados experimentais, tendo sido observada boa concordância para os diversos protótipos de antenas planares propostas e desenvolvidas neste trabalho.

     


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  • A eficiência no uso das radiofrequências (RF) é um fator determinante na capacidade de qualquer sistema de comunicações móveis. O aprimoramento da utilização desse recurso escasso tornou-se intensamente relevante desde o surgimento dos primeiros sistemas móveis celulares. As tecnologias e serviços digitais tem demandado maior alocação RF para suprir requisitos de largura de banda (BW). O desenvolvimento de tecnologias emergentes baseadas em alocação dinâmica de RF tem sido apontado como uma solução para essa crescente necessidade de BW e motivação para a realização de recentes pesquisas sobre os sistemas de rádios cognitivos (CRS). Neste trabalho, são propostas antenas de banda ultra larga (UWB) para sensoriamento espectral, assim como antenas reconfiguráveis em frequência para aplicações em CRS, os quais realizam de forma dinâmica a transmissão e recepção de sinais em banda estreita (NB). Dentre os protótipos propostos, são apresentados modelos capazes de cobrir todo o espectro de 3,1 GHz e 10,6 GHz, assim como, de forma reconfigurável, cobrir essa faixa de RF em várias NB, com destaque para a frequência de 5,8 GHz. Ademais, as antenas propostas passaram por processos de otimização e síntese baseados em ferramentas de inteligência computacional quais sejam: algoritmo genético (GA), o algoritmo de otimização de enxames de partículas (PSO), assim como o algoritmo de otimização de colônia de abelhas artificial (ABC). Como resultados, foram observadas melhorias na BW e no coeficiente de reflexão das antenas. As simulações e parametrizações computacionais, assim como as análises numéricas com GA, foram realizadas com auxílio do software HFSS. Já as análises numéricas com algoritmos PSO e ABC foram implementadas em linguagem de programação Java. Para fins de validação, os resultados dessas simulações foram comparados com resultados experimentais, tendo sido observada boa concordância para os diversos protótipos de antenas planares propostas e desenvolvidas neste trabalho.

     

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  • JONATHAN PAULO PINHEIRO PEREIRA
  • Estruturas PBG periódicas e quase periódicas em Antenas de Microfita com aplicação em Veículos Aéreos Não Tripulados

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • Data: 10/06/2016

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  • Este trabalho apresenta um estudo da influência de estruturas PBG periódicas e quase periódicas nas propriedades de radiação de antenas de microfita. O objetivo principal é levantar as características do uso dessa técnica para aplicações em antenas e propor a utilização de métodos de otimização para obter eficiência na elaboração das estruturas PBG. Foram desenvolvidos algoritmos para automatizar os processos de montagem dos modelos utilizados na simulação e fabricação das antenas. Todas as análises foram realizadas pela comparação entre os modelos simulados e medições nas antenas fabricadas. As antenas foram projetadas para operar na frequência de 5,8 GHz e utilizadas em teste operacionais para aplicação de transmissão de vídeo em Veículos Aéreos não Tripulados (VANTs).


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  • To conduct a study of microstrip antennas, the involvement of the broad specification of the electromagnetic spectrum of physical parameters is necessary, and each antenna design requires the use of advanced numerical computation techniques for evaluating performance measures such as input impedance, pattern radiation and gain in specific frequency bands. In this respect, this work presents a study of the influence of structures PBG periodic and quasi periodic in microstrip antenna radiation properties. The main objective is to raise the characteristics of the use of this technique for applications in antennas and propose use of optimization methods for efficiency in the preparation of structures PBG. They are treated three types of microstrip antennas, with variations in the specification of the substrate PBG for periodic and quasi periodic models with six twelve symmetries. The validation of the results generated by the computer environment is achieved by manufacturing prototypes for the antenna, taking into consideration each case study, followed by performance tests of the manufactured physical device, carried out in laboratories. Algorithms have been developed to automate the assembly of models of processes used in manufacture of simulation and physical antennas. All analyzes were performed by comparing the simulated models and measurements of antennas made experimentally. designed antennas were built to operate at frequencies in the range of 5.8 GHz used in operational tests for a video streaming application in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs).

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  • JOSÉ SOARES BATISTA LOPES
  • Estudo e implementação da técnica de inteligência artificial para o controle de velocidade do motor-mancal com bobinado dividido utilizando o DSP TMS3208F28335

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • JOSE ANDRES SANTISTEBAN LARREA
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • Data: 17/06/2016

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  • Este trabalho descreve o estudo e a implementação digital embarcado em um DSP TMS 3208F28335 para o controle vetorial de velocidade do motor-mancal com bobinado dividido de 4 pólos com 250W de potência. As técnicas inteligentes: ANFIS e as Redes Neurais foram investigadas e implementadas computacionalmente para a avaliação do desempenho do motor-mancal nas seguintes condições: operando como estimador de parâmetros incertos, e como controlador de velocidade, respectivamente. Para isso, utilizou-se o programa MATLAB® e seu toolbox para as simulações e os ajustes dos parâmetros envolvendo a estrutura ANFIS, e também para as simulações com a Rede Neural. Os resultados simulados mostraram um bom desempenho para as duas técnicas aplicadas, de forma diferente: como estimador, e como controlador de velocidade utilizando ambas um modelo do motor de indução operando como um motor-mancal. A parte experimental para o controle vetorial de velocidade utiliza três malhas de controles: corrente, posição radial e velocidade, onde foram investigados a configuração dos periféricos,  as interfaces ou drivers para o acionamento do motor-mancal. Detalhes de configuração dos periféricos do DSP TMS 3208F335 são descritas neste trabalho, assim como, as interfaces responsáveis pela aquisição da corrente, posição radial e velocidade do rotor. Por último, são mostrados os resultados experimentas do motor-mancal comparando o funcionamento do controle vetorial clássico com o controle neural.


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  • Este trabalho descreve o estudo e a implementação digital embarcado em um DSP TMS 3208F28335 para o controle vetorial de velocidade do motor-mancal com bobinado dividido de 4 pólos com 250W de potência. As técnicas inteligentes: ANFIS e as Redes Neurais foram investigadas e implementadas computacionalmente para a avaliação do desempenho do motor-mancal nas seguintes condições: operando como estimador de parâmetros incertos, e como controlador de velocidade, respectivamente. Para isso, utilizou-se o programa MATLAB® e seu toolbox para as simulações e os ajustes dos parâmetros envolvendo a estrutura ANFIS, e também para as simulações com a Rede Neural. Os resultados simulados mostraram um bom desempenho para as duas técnicas aplicadas, de forma diferente: como estimador, e como controlador de velocidade utilizando ambas um modelo do motor de indução operando como um motor-mancal. A parte experimental para o controle vetorial de velocidade utiliza três malhas de controles: corrente, posição radial e velocidade, onde foram investigados a configuração dos periféricos,  as interfaces ou drivers para o acionamento do motor-mancal. Detalhes de configuração dos periféricos do DSP TMS 3208F335 são descritas neste trabalho, assim como, as interfaces responsáveis pela aquisição da corrente, posição radial e velocidade do rotor. Por último, são mostrados os resultados experimentas do motor-mancal comparando o funcionamento do controle vetorial clássico com o controle neural.

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  • FÁBIO AUGUSTO PROCÓPIO DE PAIVA
  • Estudo do Conceito de Serendipidade como Base para Novas Abordagens ao Problema da Convergência Prematura

  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARMELO JOSÉ ALBANEZ BASTOS FILHO
  • CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • GIVANALDO ROCHA DE SOUZA
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • TEOFILO CAMARA MATTOZO
  • Data: 01/07/2016

  • Mostrar Resumo
  • Em muitos problemas de engenharia, é comum o estudo de um tipo de processo que se comporta, via de regra, como um sistema dinâmico. Esse tipo de sistema possui a peculiaridade de poder ser modelado por meio de um conjunto de equações que evolui ao longo do tempo para representar o comportamento modelado do sistema. Para resolver esses problemas de engenharia, diversos métodos de Computação Bio-inspirada vêm sendo propostos como solução em diferentes contextos. Entre esses métodos, está uma categoria de algoritmos conhecida como Inteligência de Enxames. Apesar do relativo sucesso, a maioria dos métodos bio-inspirados enfrenta um problema muito comum conhecido como convergência prematura. A convergência prematura ocorre quando um enxame (ou uma população) perde a sua capacidade de gerar diversidade e, como consequência, converge para uma solução sub-ótima, prematuramente. Na literatura, existem diversas abordagens que se propõem a resolver esse problema. Esta tese propõe uma nova abordagem que é baseada em um conceito chamado serendipidade que, normalmente, é aplicado no domínio dos Sistemas de Recomendação. Para avaliar a viabilidade da adaptação desse conceito ao novo contexto, uma variante chamada Serendipity-Based Particle Swarm Optimization (SBPSO) foi implementada e, posteriormente, comparada com a Particle Swarm Optimization (PSO) padrão e algumas variantes apresentadas na literatura. Para realizar os diversos experimentos computacionais, foram utilizadas 16 funções de benchmark bastante comuns. Em todos os experimentos, os resultados da SBPSO se mostraram promissores e apresentaram um bom comportamento de convergência, superando a PSO padrão e as variantes estudadas no que diz respeito à qualidade da solução, à capacidade de encontrar o ótimo global, à estabilidade das soluções e à capacidade de reiniciar o movimento do enxame após a estagnação ter sido detectada.


  • Mostrar Abstract
  • In many engineering problems, it is common to study a type of process which behaves as a dynamic system. This type of system has the peculiarity that can be modeled by a set of equations that evolves over time to represent the modeled behavior of the system. To solve these engineering problems, various methods of Bio-inspired Computing have been proposed as a solution in different contexts. These methods are algorithms known as Swarm Intelligence. Despite the relative success, most bio-inspired methods face a common problem known as premature convergence. It occurs when a swarm (or a population) loses its ability to generate diversity and, as a consequence, prematurely converges to a suboptimal solution. In literature, there are several approaches that propose to solve this problem. This doctoral thesis proposes a new approach that is based on a concept called serendipity that is usually applied in the field of Recommender Systems. A variant called Serendipity-Based Particle Swarm Optimization (SBPSO) has been implemented to assess the feasibility of adapting this concept to the new context. Subsequently, it is compared to the standard Particle Swarm Optimization (PSO) and some variants presented in literature. Sixteen benchmark functions were used to perform the various computational experiments. In all experiments, the results of SBPSO were promising and they showed a better convergence behavior, outperforming PSO and some variants in solution quality, ability to find global optimum, solutions stability and ability to restart the movement of the swarm after stagnation has been detected.

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  • AUGUSTO CÉSAR PEREIRA DA SILVA MONTALVÃO
  • ESTUDO DA CONVERSÃO DE POLARIZAÇÃO LINEAR-CIRCULAR EM ANTENAS DUAL-BAND PARA LEITORES RFID PORTÁTEIS USANDO METASUPERFÍCIES MINIATURIZADAS

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • Data: 04/07/2016

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  • Este trabalho tem como objetivo propor uma nova estrutura capaz de converter sinais linearmente polarizados gerados por uma antena de microfita em sinais circularmente polarizados, para duas bandas de operação (2,45 GHz e 5,8 GHz), para aplicação em leitores RFID portáteis, usando duas metasuperfícies miniaturizadas. Para poder estudar o comportamento da estrutura proposta, são utilizados três layouts diferentes. Primeiro são feitos testes iniciais de simulação, utilizando a primeira metasuperfície acoplada à antena. Em seguida, a antena é testada acoplada à segunda metasuperfície. E posteriormente a antena é acoplada às duas metasuperfícies. As estruturas são analisadas numericamente através do Ansoft HFSS™ e para validar esses resultados, as estruturas são caracterizadas experimentalmente. São apresentadas as características de transmissão simuladas e medidas. Os resultados experimentais mostram uma boa concordância com os resultados simulados. A estrutura aqui proposta apresenta a vantagem de atender às características desejadas nas duas bandas de interesse, conseguindo obter excelentes valores de largura de banda de perda de retorno, bem como de razão axial, sendo uma estrutura simples de ser construída e com baixo custo.


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  • This work aims to propose a new structure able to convert signals linearly polarized generated by a microstrip antenna for circularly polarized signals at two operating bands (2.45 GHz and 5.8 GHz), for use in portable RFID readers, using two miniaturized metasurfaces. In order to study the behavior of the proposed structure, three different layouts are used. First initial simulation tests are made, using the first metasurface coupled to the antenna. Then, the antenna is tested coupled to the second metasurface. Posteriorly the antenna is coupled to the two metasurfaces. The structures are analyzed numerically through Ansoft HFSS™, and to validate these results, the structures are characterized experimentally. The characteristics of transmissions simulated and measures are presented. A good agreement between simulated and measured results was obtained. The structure proposed here has the advantage to meet desired characteristics in two bands of interest, obtaining excellent values of return loss wideband, as well as the axial ratio, being a simple structure to be constructed and with low cost.

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  • CARLOS AVELINO DE BARROS
  • Redução do Consumo Energético de Aplicações Paralelas em Arquiteturas Multi-core

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • DIOMADSON RODRIGUES BELFORT
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • CARLOS ALBERTO VALDERRAMA SAKUYAMA
  • RAFAEL VIDAL AROCA
  • Data: 13/07/2016

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  • O período que durou do surgimento dos microprocessadores até o início deste século ficou marcado pela expansão geométrica da frequência de operação desses dispositivos. Se por um lado isso proporcionou aumentos contínuos do desempenho, também foi responsável por um crescimento problemático do aquecimento e do consumo de energia. No sentido de atenuar esses problemas, os processadores multi-core passaram a substituir extensivamente os processadores single-core, oferecendo uma alternativa viável para aumentar o desempenho sem o aumento da frequência. Como uma das formas de se mapear o consumo de energia, apresentamos o desenvolvimento de dois conjuntos de modelos matemáticos para a representação da potência elétrica dissipada nos processadores. De acordo com considerações feitas em relação a suas parcelas estática e dinâmica, estabelecemos a potência total como variável dependente da frequência de operação dos respectivos processadores analisados. Demonstramos, a partir desses modelos matemáticos, que o consumo relativo de energia dos processadores pode ser associado a medidas de desempenho empregadas em processamento paralelo, como speedup e eficiência. Também utilizamos os modelos para monitorar a influência de diversos fatores na redução do consumo de energia nos processadores multi-core, tais como o percentual da porção paralela do código, a quantidade de núcleos a ser empregado de cada vez, a frequência de trabalho e o próprio speedup. Os resultados das análises, em simulações e em hardware, confirmam as previsões teóricas e despertam a possibilidade de melhorar o desempenho energético dos processadores multi-core, sobretudo nas condições em que os fatores de influência podem ser flexibilizados.


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  • The period that lasted from the advent of microprocessors until early this century was marked by the geometric expansion of their operating frequency. If on one hand it provided continuous performance increases, on the other hand it was also responsible for a problematic growth in heating and energy consumption. In attempt to mitigate these problems, multi-core processors have been used extensively in replacement for single-core processors, offering a viable alternative to increase performance without increasing frequency. As a way of mapping energy consumption, we present the development of two sets of mathematical models for the representation of the electrical power dissipated in the processors. According to considerations we made in relation to static and dynamic parts of the power, we established an equation for the total power as a function of the operating frequency of the respective analyzed processors. We demonstrate, based on these mathematical models, that the relative energy consumption of processors can be related to parallel processing performance measures, such as speedup and efficiency. We also use the models to monitor the influence of several factors on the reduction of energy consumption in multi-core processors, such as the percentage of the parallel portion of the code, the number of cores to be used each time, the working frequency and speedup itself. Results of the analyzes confirm the theoretical predictions and alert to the possibility of improving the energy performance of multi-core processors, especially in conditions in which the factors of influence can be made flexible.

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  • JANNAYNA DOMINGUES BARROS FILGUEIRA
  • Cálculo de Parâmetros Optimizados para Superfícies Seletivas em Frequência por meio do Método de Taguchi

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ROBSON HEBRAICO CIPRIANO MANICOBA
  • Data: 18/07/2016
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  • As superfícies seletivas em frequência (FSS) pertencem a uma subclasse dos metamateriais composto por patchs metálicos bidimensionais. Por apresentar um comportamento seletivo de frequência, essas estruturas têm sido aplicadas nas áreas de micro-ondas e sistemas de comunicação, além de ser tema de pesquisa por parte de estudiosos. A literatura define basicamente uma superfície seletiva de frequência como um arranjo periódico de patches que exibe um determinado comportamento de filtragem de frequência podendo apresentar características de filtro rejeita-faixa ou passa-faixa que permite a reflexão ou a transmissão de sinais em uma determinada faixa de frequência. As FSS são utilizadas em diversas aplicações que vão desde sistemas de micro-ondas e antenas até aplicações em radomes e comunicações via satélite. Estruturas de FSS com comportamento Eletromagnético adequado têm sido estudadas por pesquisadores da área. Porém, a análise das características espectrais dessas estruturas requer técnica com elevada complexidade computacional. Para reduzir o esforço computacional relacionado ao tempo de processamento, podem ser utilizadas técnicas de otimização. Neste aspecto, esta pesquisa propõe a utilização de um método de otimização no projeto de FSS. Os métodos de otimização têm como objetivo obter os resultados de um sistema por meio do ajuste dos parâmetros de entrada, ou seja, ao ajustar estes parâmetros os métodos de otimização procuram um melhor resultado de saída de modo que o desempenho do sistema, em termos de qualidade, custo e eficiência, possam ser otimizados. Esses métodos podem ser aplicados em diversas áreas. Atualmente, na área do Eletromagnetismo, os circuitos de micro-ondas e antenas têm aplicado diversas técnicas de otimização como Algoritmos Genéticos (AG), Redes Neurais Artificiais (RNA) e Otimização com Enxame de Partículas (PSO). O método de otimização descrito nesta pesquisa foi desenvolvido com base no conceito do arranjo ortogonal, o Método Taguchi. Este método fornece uma maneira eficiente para escolher os parâmetros do projeto em um processo de Resumo otimização e reduz efetivamente o número de experimentos requerido na aplicação. O Método Taguchi é aplicado com sucesso nas áreas de Engenharia Química e Engenharia Mecânica e mais recentemente têm-se aplicações na área de Eletromagnetismo, porém, sua aplicação em FSS é inédita. Neste estudo aplicamos o Método Taguchi em três estruturas de FSS: FSS quadrada, FSS quadrada com grade e dipolo cruzado. O objetivo do método é obter os melhores valores para parâmetros físicos da FSS, de modo que esta opere de forma satisfatória, de acordo com especificações determinadas no projeto. Utilizamos também nesta pesquisa o Método do Circuito Equivalente. A precisão do método Taguchi é verificada experimentalmente e comparada com as simulações realizadas no ANSYS Designer. Em seguida os protótipos são construídos e caracterizados experimentalmente.


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  • Frequency Selective Surfaces (FSS) belong to a subclass of metamaterial consisting of two-dimensional metallic patches. By presenting a selective frequency behavior, these structures have been applied in the microwave and communication systems fields, in addition it is a research topic by scholars. The literature defines basically the Frequency Selective Surface as a periodic arrangement of patches that displays a certain frequency filtering and it may present characteristics of a band-stop or band-pass filter, which allows the reflection or the transmission of signals in a given frequency range. The FSS are used in diverse applications ranging from microwave and antennas systems to applications in radomes and satellite communications. Researchers have studied FSS structures with appropriate electromagnetic behavior. However, the analysis of spectral characteristics of these structures requires technique with high computational complexity. In order to reduce the computational effort related to the time of processing, it may be used optimization techniques. Concerning to it, this study proposes the use of an optimization method in the FSS design. Optimization methods are intended to get the best results of a system by tuning of the input parameters, that is, when these parameters are adjusted, the optimization methods seek a better output result so that the system performance, in terms of quality, cost and efficiency can be improved. These methods can be applied in various areas. Currently, in the Electromagnetism area, the microwave circuits and antennas have applied various optimization techniques like genetic algorithms (GA), Artificial Neural Networks (ANN) and Particle Swarm Optimization (PSO). The optimization method described in this research was developed based on the concept of the Orthogonal Arrangement, Taguchi Method. This method provides an efficient way to choose the project parameters in a process of optimization and it effectively reduces the number of experiments required in the application. Taguchi method is successfully applied in the chemical engineering and mechanical engineering fields and recently, there have been applications in the Abstract Electromagnetism area, however, its application in FSS is unprecedented. In this study, it was applied the Taguchi Method in three structures of FSS: Square FSS, Square with grid FSS and Cross Dipole. The purpose of the method is to obtain the best values for physical parameters of the FSS, so that is operating in a satisfactory manner, in accordance with certain specifications in the project. It was also used in this research the Equivalent Circuit Method. The accuracy of Taguchi Method is verified experimentally and it is compared to the simulations performed in the ANSYS Designer ®. Then, the prototypes are built and measured in order to validate the experimental results.

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  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • Controle de Um Ciclo Aplicado em Sistemas Fotovoltaicos Autônomos em um Microgrid de Corrente Contínua

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • PAULO VITOR SILVA
  • Data: 22/07/2016

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  • A integração de unidades com fontes de energia primária, com armazenamento de energia e cargas, é esperada para desempenhar um papel promissor no futuro para o fornecimento de energia elétrica. A interligação em rede destas unidades fornecendo média e baixa tensão forma um sistema denominado de microgrid. As fontes de energia distribuída são as unidades básicas para armazenamento e distribuição de energia em microgrids. Estas fontes podem ser de um tipo híbrido que inclui uma fonte de energia primária e armazenamento simultaneamente. Uma unidade de tipo híbrido é proposta neste trabalho e consiste de um conversor Buck-Boost CC-CC que rastreia a potência máxima fornecida por um painel fotovoltaico, um conversor Boost CC-CC que regula a tensão do barramento CC do microgrid e um conversor Buck-Boost bidirecional CC-CC que controla o fluxo de energia na unidade, carregando ou descarregando um banco de baterias. O controle desses conversores deve considerar a proteção da bateria contra picos de tensão e transitórios, assim como a proteção das cargas conectadas ao barramento principal do microgrid, quando a bateria fornece a energia armazenada. As técnicas de controle convencionais utilizadas nos conversores destas unidades utilizam a modulação por largura de pulso que tem a desvantagem de produzir transitórios indesejáveis devido à resposta lenta às variações na fonte de entrada do sistema ou nas cargas conectadas ao barramento principal do microgrid. Estes transitórios podem vir a danificar outras cargas e baterias que estejam conectadas ao barramento principal do
    microgrid. A técnica de controle de um ciclo é aplicada aos conversores chaveadores para permitir uma resposta rápida a transitórios, sem overshoots e erro nulo em regime permanente. O objetivo deste trabalho é a utilização desta técnica no controlador desses conversores, a fim de rastrear rapidamente o ponto de potência máxima do painel fotovoltaico, carregar as baterias quando elas estão descarregadas, e fornecer a energia
    das baterias para as cargas quando necessário, garantindo a proteção das baterias e das cargas ligadas ao barramento principal do microgrid.


  • Mostrar Abstract
  • The integration of units with primary energy sources, energy storage and loads, is expected to play a promising role in the future for the electricity supply. The interconnection of such units providing medium and low voltage makes a microgrid system. The distributed energy sources are the basic units for storage and distribution in microgrids. These sources can be of a hybrid type, which includes a primary energy source and storage simultaneously. A hybrid type proposed in this paper consists of a DC-DC Buck-Boost converter that tracks the maximum power supplied by a photovoltaic panel, a DC-DC Boost converter that regulates the microgrid DC bus voltage and a DC-DC bidirectional Buck-Boost converter that controls the energy flow in the system, charging or discharging a battery bank. The control of these converters should consider the protection of the battery against voltage transients and spikes, as well as the protection of loads connected to the microgrid main bus when the battery supplies the stored energy. Conventional control techniques used on the converters of these units use the pulse width modulation, which has the disadvantage of produce undesirable transient due to the slow response to changes in the system input source, or the loads resistance connected to microgrid the main bus. These transients can damage other loads and batteries connected to the microgrid main bus. Thus, one-cycle control technique is applied to the switching converters to allow fast response to transient without overshoots and zero steady-state error. The objective of this work is to use this technique in controlling these converters in order to quickly track the maximum power point of the photovoltaic panel, charge the batteries when they are discharged, and provide power from the batteries to the loads when needed, ensuring the protection of the batteries and the loads connected to the microgrid main bus.

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  • LEONARDO RODRIGUES DE LIMA TEIXEIRA
  • Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto Indireto (IDMARC)

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • CAIO DORNELES CUNHA
  • JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • JOSÉ ÁLVARO DE PAIVA
  • Data: 27/07/2016

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  • Neste trabalho, é proposto o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto Indireto (IDMARC), o qual une as características transitórias e de robustez
    típicas dos Sistemas a Estrutura Variável, mais especificamente do Controlador Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável
    Indireto (IVS-MRAC), com um sinal de controle suave em regime permanente, típico dos Controladores Adaptativos convencionais, como o Controlador
    Adaptativo por Modelo de Referência Indireto (IMRAC). Por fazer uso da abordagem indireta, ele proporciona uma maneira mais intuitiva de realizar
    o projeto do controlador, baseado nos parâmetros físicos da planta, tais como: resistência, momento de inércia, capacitância, dentre outros. Análises de estabilidade, baseadas na
    Teoria de Lyapunov, são apresentadas tanto para o caso ideal quanto considerando distúrbio limitado na entrada da planta, além de resultados de
    simulação. Adicionalmente, neste trabalho também é proposto o Controlador Adaptativo Binário por Modelo de Referência Indireto (IB-MRAC), o qual foi
    precursor na tentativa de atuar tanto como IMRAC quanto como IVS-MRAC, a partir de ganhos adaptativos fixos definidos na fase de projeto.
    

  • Mostrar Abstract
  • In this work is proposed the Indirect Dual Mode Adaptive Robust
    Controller (IDMARC), which combining the typical transient and robustness
    properties of Variable Structure Systems, more specifically of Indirect
    Variable Structure Model Reference Adaptive Controller (IVS-MRAC), with a
    smooth control signal in steady-state, typical of conventional Adaptive
    Controllers, as Indirect Model Reference Adaptive Controller (IMRAC). Due
    to use the indirect approach it provides a more intuitive controller design,
    based on physical plant parameters, as resistances, inertia moments,
    capacitances, etc. Stability analysis, based on Lyapunov Theory, are
    presented for the ideal case and considering bounded input disturbance,
    moreover simulation results. Furthermore in this work is proposed the
    Indirect Binary Model Reference Adaptive Controller (IB-MRAC) too, that
    was the first controller attemptting to act as IMRAC as well as IVS-MRAC,
    depending on fixed adaptive gains defined in the design.
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  • ALMIR SOUZA E SILVA NETO
  • ANTENAS DE MICROFITA PARA 4G, 5G E ARRANJO DE ANTENAS CILÍNDRICAS 

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • OTÁVIO PAULINO LAVOR
  • Data: 22/08/2016

  • Mostrar Resumo
  • Nos dias atuais observa-se um grande avanço na área aeroespacial, sistema de telemetria, sensoriamento remoto, sistema de radar (rastreamento e monitoração), sistemas de comunicações via satélites e novas tecnologias de comunicações voz e dados. Dessa forma, este trabalho apresenta um estudo sobre antenas de microfitas para as tecnologias 4G, 5G com aplicações nas frequências de 28 GHz e 60 GHz, ressoadores de loop em espiral para aplicações em UWB (Ultra Wide Band) com bandas de corte e antenas cilíndricas retangulares e circulares para aplicação em satélites e telemetria operando na faixa de 2 a 4 GHz, na banda S. Estudos nas antenas são realizados, tais como: aplicação de estrutura EBG (Electromagnetic Band Gap) no substrato e no plano terra, utilização de substrato metamaterial, aplicação de estruturas DGS (Defected Ground Strutures) no plano terra e arranjos, com objetivo de obter melhoria nos parâmetros, em especial ganho e largura de banda. As análises das dimensões das antenas são desenvolvidas utilizando o Método da Linha de Transmissão Transversa (LTT) que é um método de análise rigorosa no domínio espectral. Várias simulações e medições das antenas propostas são realizadas para que os valores medidos sejam comparados com os valores simulados, objetivando a validação dos protótipos. Ao final, são apresentadas sugestões para a continuidade deste trabalho. 


  • Mostrar Abstract
  • Nowadays there is a breakthrough in the aerospace area, telemetry system, remote sensing, radar system (tracking and monitoring), satellite communications systems and new technologies for voice and data communications. Thus, this work presents a study about microfitas antennas for 4 g, 5 g technologies with applications in the 28 GHz frequency and 60 GHz, resonator spiral loop for applications in UWB (Ultra Wide Band) with bands and rectangular and circular cylindrical antennas for telemetry and satellite operating in the range of 2 to 4 GHz in s. studies in antennas are made, such as: application of EBG structure (Electromagnetic Band Gap) on the substrate and the ground plan, using metamaterial substrate, application of DGS structures (Defected Ground Strutures) in land plan and arrangements, with the objective of obtaining improvement in the parameters, in particular gain and bandwidth. The analysis of the dimensions of the antennas are developed using the method of the Transverse transmission line (LTT) which is a method of rigorous analysis in the spectral domain. Various simulations and measurements of antennas proposals are carried out so that the measured values are compared with the simulated values, aimed at the validation of the prototypes. In the end, are presented suggestions for the continuation of this work.

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  • HAULISSON JODY BATISTA DA COSTA
  • Método de detecção massiva de sistemas LS-MIMO empregando o método de Richardson modificado em aceleradores gráficos.

  • Orientador : VALENTIN OBAC RODA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALENTIN OBAC RODA
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • FRANCISCO RODRIGO PORTO CAVALCANTE
  • JOSÉ MARCELO LIMA DUARTE
  • Data: 22/08/2016

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  • A evolução da comunicação sem fio traz suporte a múltiplos dispositivos que simultaneamente transmitem altas taxas de dados. Técnicas emergentes de comunicação MIMO que empregam grandes quantidades de antenas permitem explorar, fortemente, o aumento da capacidade para a modernização dos sistemas de transmissão. Apesar da própria característica do canal com múltiplos percursos proporcionar tanto vantagens relativas ao ganho de antenas quanto na eficiência espectral, a complexidade computacional com que os métodos de detecção desfazem a mistura, tornam-se proibitivos em sistemas com quantidade de antenas elevadas. Procurando transpor esse limite, este trabalho propõe adaptar o método iterativo de Richardson ao conceito de matrizes randômicas estabelecido por Marchenko-Pastur de modo a adequá-lo à aplicação em sistema LS-MIMO. O método iterativo de Richardson exige condições para resolução linear que restringem sua ampla aplicação. Contudo, a compreensão do canal permite estabelecer adaptações que suprem as exigências do método. Os efeitos do canal conceituados por Marchenko-Pastur permitem modificar o método, atrelando a estabilidade à quantidade de antenas de maneira que o aumento dessa proporção contribui tanto para a melhoria da convergência quanto para a redução relativa das iterações. Adicionalmente, a execução compartilhada com outros métodos de correção e decodificação proporcionam uma divisão de carga de trabalho, de modo a permitir uma taxa de transmissão que supera outros método. Os resultados levantados a partir das análises comparativas entre outras propostas mostraram de forma inédita a capacidade de detecção em larga escala. Ainda, a proposta mostrou um nível e adaptabilidade que permite variar a relação entre desempenho e complexidade. Nesse sentido, o método mostrou que com taxas de transmissão equiparáveis com outras propostas permite aumentar seu desempenho em 150% abdicando 1,75 dB da relação sinal ruído. Baseando-se nessa abordagem, a implementado do sistema mostra um desempenho superior as outras estratégias executadas em GPU que apontam um incremento significativo na capacidade de transmissão concorrente. A proposta, também, mostra aspectos escaláveis que permitem alcançar um desempenho na ordem de Gb/s pela inserção de outros dispositivos (GPUs) operando paralelamente no sistema.


  • Mostrar Abstract
  • The evolution of wireless communications must support multiples devices and maintain high-speed data transmission. The emerging Large-Scale MIMO techniques allows improving the capacity for the next generations of communications systems. Although the benefit of multipath, which involves the antenna gain or spectral efficiency, the computational complexity of MIMO detection becomes prohibitive in large systems. Seeking to overcome it, we propose to adapt the Richardson iterative method to the LS-MIMO with random matrices theory by concepts of Marchenko-Pastur. This method requires restricted conditions for the linear resolution that limits its applications. However, the channel knowledge allows establishing adaptations that supply the requirements of the method. The channel effect explained by Marchenko-Pastur allows associating the stability of the process with an increase in the numbers of antennas that contributed to improved the convergence and reduction the iterations. Furthermore, the shared execution with correction and decoding blocks provide a workload distribution that surpasses the throughput of others detections. The results achieved from the comparative analysis of other proposals showed an unprecedented way to increase capability on the large scale detection and provides an efficient parallel processing. Also, the proposal demonstrated a level of adaptability that allows diversifying the association between performance and complexity. Therefore, the implementation of Richardson detection establishes that the transmission rate is comparable with other projects and the increasing of 1.74db SNR improve 150% at throughput. Based on this approach, the execution shows a significant increase in concurrent transmission capacity when implemented on GPU. Also, the implementation shows scalable aspects that allow increasing the performance to Gb/s by insertion of others parallels devices (GPUs) in the system.

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  • ERNANO ARRAIS JUNIOR
  • Sistema de Análise de Sinal Cardíaco para Aplicação em Telecardiologia

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • CUSTODIO LEOPOLDINO DE BRITO GUERRA NETO
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • VINICIUS SAMUEL VALERIO DE SOUZA
  • Data: 26/08/2016

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  • Os problemas cardiovasculares estão entre as principais causas de mortandade no mundo. Estima-se que cerca de 15 % da população mundial vem a óbito devido a problemas cardiovasculares. No Brasil esse número equivale a quase 30 % dos casos de morte, sendo os homens os mais afetados por doenças cardiovasculares, apresentando um percentual de aproximadamente 60 % das vítimas. Outro fator alarmante, é que o Brasil está entre os 10 países com maior índice de morte por doenças cardiovasculares. Os problemas cardiovasculares são oriundos do mal funcionamento do coração e das artérias, sendo os mais comuns o infarto, o acidente vascular cerebral (AVC), arritmias cardíacas e isquemias. Assim, se faz necessário um bom acompanhamento das atividades cardíacas, a fim de evitar possíveis transtornos oriundos de problemas cardiovasculares. Nos últimos anos, diversas soluções no âmbito da telecardiologia vêm sendo discutidas para a redução destes números, além de propor um melhor acompanhamento de indivíduos (pacientes) e auxílio às unidades básicas de saúde localizadas distantes dos grandes centros. Neste trabalho, será apresentado um sistema para análise de sinais de eletrocardiograma (ECG) aplicado à telecardiologia, objetivando a validação de dados clínicos cardiológicos, especificamente arritmias cardíacas (bradicardia, taquicardia e contração ventricular prematura). A ferramenta matemática utilizada para análise dos sinais ECG é a Transformada Wavelet Discreta Redundante (TWDR), sendo implementada uma versão para análise em tempo-real, e o método utilizado para a aferição das características é o método baseado em thresholds. Então, de posse deste sistema de caracterização do sinal ECG, pode-se validar laudos clínicos cardiológicos, ou melhor, trata-se de uma ferramenta para auxílio na validação de diagnósticos médicos. Os resultados encontrados foram satisfatórios, o sistema apresentou Sensibilidade e Preditividade Positiva Superiores a 99 %. Será apresentado também um estudo acerca das ferramentas wavelets que são mais indicadas no tratamento de sinais de eletrocardiograma.


  • Mostrar Abstract
  • Cardiovascular problems are among the leading causes of mortality in the World. It is estimated that about 15 % of the world population has died due to cardiovascular problems. In Brazil this number represents almost 30 % of deaths, being the men the most affected by cardiovascular disease, with a percentage of approximately 60 % of the victims. Another alarming factor is that Brazil is among the 10 countries with the highest rate of death from cardiovascular disease. Cardiovascular diseases arise from malfunction of the heart and arteries, the most common are infarction, stroke, cardiac arrhythmias and ischemia. Thus, if a good monitoring cardiac activity is necessary in order to prevent possible inconvenience arising from cardiovascular disorders. In recent years, several solutions in the framework of Telecardiology have been discussed to reduce these numbers, in addition to proposing a better monitoring of individuals (patients) and aid to basic health care units located far from major centers. In this work, It is proposed a system will for ECG signal analysis applied to Telecardiology, aiming to validate cardiological clinical data, specifically cardiac arrhythmias (bradycardia, tachycardia and premature ventricular contraction). The mathematical tool used for analyzing ECG signals is Redundant Discrete Wavelet Transform (RDWT), implemented a version for real-time analysis, and the method used for measuring the ECG characteristics is the method based on thresholds. Then, with this ECG signal characterization system it can validate cardiological clinical reports, or rather, it is a tool to support of medical diagnostics validation. The results were satisfactory, the system showed Sensitivity and Positive Predictivity above 99%. It will be presented also a study about mothers wavelet that are more appropriate in ECG signals processing.

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  • SARAH THOMAZ DE SA ROSSITER
  • W-Educ: Um Ambiente Web, Completo e Dinâmico para Robótica Educacional

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • JOAO MORENO VILAS BOAS DE SOUZA SILVA
  • ROSIERY DA SILVA MAIA
  • TIAGO PEREIRA DO NASCIMENTO
  • Data: 29/08/2016

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho propõe um ambiente web para robótica educacional, que é uma solução aberta, dinâmica e completa para auxiliar no processo de ensino-aprendizagem neste tipo de atividade. O ambiente permite que diferentes plataformas robóticas sejam programadas através do cadastro de linguagens de programação com suas respectivas funções de baixo nível utilizando uma linguagem intermediária com alto nível de abstração. O sistema pode ser utilizado por qualquer tipo de usuário com ou sem experiência em programação, através de uma linguagem com comandos textuais simples. Este trabalho oferece, então, um sistema web completo que pode ser utilizado a fim de facilitar o processo de ensino aprendizagem utilizando robótica educacional. Além disso, para fins de validação o trabalho inclui um método homogêneo para avaliação de softwares para robótica educacional, o qual validou a ferramenta desenvolvida através de experimentos que avaliaram seu uso didático e suas funcionalidades e o comparou com outras ferramentas.

     


  • Mostrar Abstract
  • This paper proposes a web environment for educational robotics, which is an open, dynamic and complete solution to assist in the teaching-learning process in this type activity. The environment allows different robotic platforms are programmed through the registration of programming languages with their low level functions using an intermediate language with a high level of abstraction. The system can be used by any user with or without programming experience, through a language with simple text commands. This work provides, then, a full web system that can be used to facilitate the teaching/learning process using educational robotics. In addition, for validation purposes this work includes a homogeneous method for evaluating educational software for robotics, which validated the developed tool through experiments that have assessed its didactical use and its features and compared with other tools.

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  • ODAILSON CAVALCANTE DE OLIVEIRA
  • Controle com Adaptação em Modo Dual Utilizando uma Rede RBF

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • CAIO DORNELES CUNHA
  • JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • JOSÉ ÁLVARO DE PAIVA
  • Data: 01/09/2016
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  • Neste trabalho será apresentada uma estratégia de controle utilizando uma rede com funções de base radial (rede RBF) com adaptação em modo dual. O objetivo da estratégia é utilizar a capacidade aproximativa da rede RBF no controle de sistemas não-lineares desconhecidos, ou conhecidos com incertezas. O controle proposto utiliza a estrutura do Controle Adaptativo por Modelo de Referência (MRAC) e uma rede RBF cujos parâmetros são ajustados em tempo real através de uma adaptação em modo dual, o que permitirá um rápido transitório e um sinal de controle suave em regime permanente. A adaptação em modo dual dos parâmetros da rede RBF é feita usando a função tangente hiperbólica, que durante o transitório proporcionará um comportamento similar ao controle por estrutura variável, e durante o regime permanente atuarão as leis integrais do MRAC reguladas pela função secante hiperbólica. A tangente hiperbólica é usada no lugar da função sinal das leis chaveadas para reduzir o fenômeno de chattering. A função secante hiperbólica é usada para regular a lei integral, aumentando seu efeito em regime permanente e reduzindo durante o transitório, evitando oscilações na resposta do sistema. Serão apresentadas uma prova de estabilidade baseada na teoria de Lyapunov para a rede RBF em modo dual e comparações através de simulações.


  • Mostrar Abstract
  • This work presents a control strategy using a network with radial basis function (RBF network) with adaptation in dual mode. The objective of the strategy is to use the approximate capacity of the RBF network to control nonlinear systems with unknown parameters or with uncertainties. The proposed control uses the structure of Model Reference Adaptive Control (MRAC) and a RBF network whose parameters are adjusted in real time in dual mode, which will allow a fast transient and a smooth control signal in steady state. The dual mode adaptive method of RBF network parameters uses the hyperbolic tangent function, which during the transient provides a similar behavior to variable structure control, and integral laws of MRAC that are regulated by a hyperbolic secant function during steady state. A hyperbolic tangent is used instead of signal function what reduces the chattering phenomenon. A hyperbolic secant is used to regulate the integral law, increasing its effects on steady state and reducing on transient time. It is presented a Lyapunov proof for dual mode method and comparisons through simulations.

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  • NIELSEN CASTELO DAMASCENO DANTAS
  • Novas estratégias para resolver o problema da degeneração no algoritmo k-means

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL ALOISE
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • DARIO JOSE ALOISE
  • MARIÁ CRISTINA VASCONCELOS NASCIMENTO ROSSET
  • Data: 05/10/2016

  • Mostrar Resumo
  • O k-means é um algoritmo benchmark bastante utilizado na área de mineração de dados.
    Ele pertence à grande categoria de heurísticas com base em etapas de
    localização-alocação que, alternadamente, localiza centros de cluster e atribuí
    pontos de dados a eles até que nenhuma melhoria seja possível. Tais heurísticas
    são conhecidas por sofrer de um fenômeno chamado de degeneração, em que,
    alguns dos clusters ficam vazios, e, portanto, fora de uso. Nesta tese, propõe-se
    varias comparações e uma série de estratégias para contornar soluções
    degeneradas durante a execução de k-means. Os experimentos computacionais
    demonstram que essas estratégias são eficientes e levam a melhores
    soluções de agrupamento na grande maioria dos casos testados.


  • Mostrar Abstract
  • The k-means is a benchmark algorithm used in cluster analysis. It belongs to the
    large category of heuristics based on location-allocation steps that alternately
    locate cluster centers and allocate data points to them until no further
    improvement is possible. Such heuristics are known to su er from a phenomenon
    called degeneracy in which some of the clusters are empty, and hence, out of
    use. In this thesis, we compare and propose a series of strategies to circumvent
    degenerate solutions during a k-means execution. Our computational
    experiments demonstrate that these strategies are e cient leading to better
    clustering solutions in the vast majority of the cases in which degeneracy appears
    in k-means.

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  • EDWIN LUIZE FERREIRA BARRETO
  • Análise do Acoplamento de Estruturas Fractais em Antenas Monopolo Multi-banda para Comunicações Sem Fio

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • Data: 18/11/2016

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho tem como objetivo principal efetuar o projeto e a análise de diferentes estruturas para antenas planares de microfita com remoção parcial do plano de terra com a utilização de curvas fractais. Recentemente estudos mostram que alguns parâmetros, tais como as formas de correção da antena e do plano de terra quando geometricamente alteradas, produzem mudanças na distribuição densidade de corrente da estrutura planar e, portanto, nos modos ressonantes, nas características de radiação e na polarização da antena. Este trabalho apresenta uma nova antena fractal que utiliza a técnica de inserção de fendas e defeitos de forma fractal no plano de terra e descontinuidades com transformador ¼ de onda na linha de transmissão, a fim de aumentar a largura de banda e de inserção na linha de alimentação para obter comportamentos específicos em três aplicações de banda de frequência. Utilizou-se o substrato FR4 com dimensões de 85,0 x 85,0 x 1,57 mm³. Além disso, usou-se diferentes modos de casamento de impedância na linha de alimentação de antena como CPW (Coplanar Wave Guide), com alterações da largura da linha de transmissão, a fim de obter uma variação na distribuição de corrente e, consequentemente, a largura de banda de resposta por impedância para S11≤10 dB para banda C (3.9 GHz - 6,2 GHz) e banda S (2,0 GHz - 4,0 GHz). É realizado uma análise para a alimentação da antena nos casos da linha de microfita e da CPW, quando se obtém antenas circularmente polarizadas. Boa concordância foi obtida entre os resultados medidos e simulados. A antena fractal de microfita proposta pode ser facilmente projetada, construída e é uma forte candidata para uso em sistemas de comunicações móveis nas bandas C e S.


  • Mostrar Abstract
  • This work has as main objective to make the design and analysis of different structures for planar microstrip antenna with partial removal of the ground plane with the use of fractal curves. Recently, studies show that some parameters, such as the shapes of the antenna patch and the ground plane when geometrically altered, producing changes in the distribution current density of the planar structure and therefore the resonant modes, the radiation characteristics and polarization antenna. This paper presents a novel fractal antenna using the technique of insertion fractal slots and defects in the ground plane and discontinuities ¼ transformer wave transmission line in order to increase the bandwidth and insertion in line power for three specific behaviors frequency band applications. We used the FR4 substrate with dimensions of 85.0 x 85.0 x 1.57 mm³. In addition, we used different modes of impedance matching in line antenna feed as CPW (Coplanar Wave Guide), to change the width of the transmission line in order to obtain a variation in the current distribution and hence the response bandwidth for impedance S11≤10 dB for C band (3.9 GHz - 6.2 GHz) and S band (2.0 GHz - 4.0 GHz). An analysis is performed for the antenna feed in cases of microstrip and CPW line when circularly polarized antenna is obtained. Good agreement was obtained between measured and simulated results. The fractal antenna microstrip proposal can be easily designed, built and is a strong candidate for use in mobile communication systems in bands C and S.

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  • ÁDLLER DE OLIVEIRA GUIMARÃES
  • Inteligência Computacional Aplicada na Otimização de Efeitos Causados pelo Uso de Estruturas PBG em Antenas de Microfita.

  • Orientador : JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • JONATHAN PAULO PINHEIRO PEREIRA
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MARINALDO PINHEIRO DE SOUSA NETO
  • Data: 02/12/2016

  • Mostrar Resumo
  • A crescente demanda por tecnologia de comunicação sem fio na sociedade moderna exige a construção de circuitos integrados de micro-ondas cada vez mais sofisticados. Neste sentido, as antenas planares de microfita se destacam devido seus tamanhos reduzidos e por serem utilizadas em diversas aplicações, com ênfase em aeronaves, satélites e sistemas de comunicações móveis. Em adição, pesquisas recentes mostram o uso da inteligência computacional na área de telecomunicações para análise de novas aplicações em antenas de microfita, como também na otimização das aplicações existentes, buscando um melhor desempenho na recepção e/ou transmissão de sinais. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo obter as propriedades de radiação de antenas de microfita com uso de novos modelos de estruturas do tipo Photonic Band Gap (PBG), baseadas em malhas com distribuições periódicas e quase periódicas, impressas no substrato. Em seguida, os protótipos das antenas desenvolvidas foram utilizados para formar um banco de dados para alimentar o processo de treinamento de uma Rede Neural Artificial (RNA), visando a obtenção de resonância para a frequência na segunda banda de operação das antenas. Por fim, foi otimizado o procedimento de obtenção da frequência de projeto e estrutura PBG necessários para a antena operar em uma dada frequência de ressonância. De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que é possível à utilização de uma RNA na otimização de um projeto de antenas de microfita com substrato PBG. A validação dos resultados fornecidos pela RNA foi realizada com base na construção de protótipos das antenas, os quais apresentaram uma boa concordância entre os valores simulados e medidos.


  • Mostrar Abstract
  • The increasing demand for wireless technology in contemporary society requires the construction of integrated microwave circuits each time more sophisticated. In this sense, the planar microstrip antenna stands out because their small sizes and used in various applications, with emphasis on airplanes, satellites and mobile communication systems. In addition, recent researches shows the use of computing intelligence in telecommunications for analysis of new applications at microstrip antennas, as also the optimization of existing applications, searching for a better performance at the reception and / or signal transmission. In this context, this work has as objective get the radiation properties of microstrip antennas using the new models of Photonic Band Gap structures (PBG) based in meshes with periodic distributions and quasi-periodic printed on the substrate. Then, the prototypes of antennas developed were used to form a database for feeding the process of training an Artificial Neural Network (ANN), in order to obtain resonance frequency for second band of the antennas. Finally, it was optimized the procedure for obtaining the project frequency and PBG structure required for the antenna operating in a given frequency of resonance. According to the results, it can be concluded that it is possible to use an ANN in the optimization of a project of microstrip antenna with PBG substrate. The validation of the results provided by the ANN was based on building prototypes of the antennas, which showed good agreement between the simulated and measured values.

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  • LUCÉLIA MARQUES LIMA DA ROCHA
  • Homogeneidade e Pseudo-Homogeneidade de T-Normas Intervalares e de T-Normas Intuicionistas de Atanassov
    Intervalarmente Valoradas

  • Orientador : BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • EDUARDO SILVA PALMEIRA
  • FAGNER LEMOS DE SANTANA
  • GRAÇALIZ PEREIRA DIMURO
  • REGIVAN HUGO NUNES SANTIAGO
  • Data: 05/12/2016

  • Mostrar Resumo
  • A teoria dos conjuntos não consegue lidar de forma adequada com  termos linguísticos subjetivos, como por exemplo, "aproximadamente'', "em torno de'', "jovem'', entre outros. Foi daí, que Lotfi A. Zadeh em 1965, sugeriu uma generalização da teoria de conjuntos, denominada de teoria dos conjuntos fuzzy (TCF),  em que a passagem da pertinência para a não-pertinência fosse gradual e não abrupta, permitindo dessa forma representar a incerteza e inacuracia desse tipo de termos linguísticos.

    Desde o primeiro momento, ficou claro que a TCF era uma ferramenta excepcional para representar o conhecimento humano. Porém, Zadeh demonstrou que, por vezes, em processos de tomada de decisão, este conhecimento é melhor representado através de algumas generalizações ou extensões da teoria dos conjuntos fuzzy. Desse modo, existem várias extensões fuzzy na literatura, nas quais podemos citar a teoria dos conjuntos fuzzy intervalarmente valorados (TCFIV),
    onde os graus de pertinência são subintervalos de [0,1] e que foi introduzida em 1975 de forma independente por Zadeh e outros pesquisadores.

    Uma outra extensão da TCF foi introduzida por Krassimir Atanassov em 1983, na qual foi denominada teoria dos conjuntos
    fuzzy intuicionistas de Atanassov (TCFIA) que se caracteriza por considerar tanto um grau de pertinência como um grau de não pertinência. Em 1989, o próprio Atanassov junto com G. Gargov propôs considerar intervalos tanto para os graus de
    pertinência como os de não-pertinência. Esta última extensão é chamada de teoria dos conjuntos fuzzy intuicionistas de Atanassov intervalarmente valorada (TCFIAIV).

    Introduzida por Menger no contexto da teoria do espaço métrico probabilístico, uma norma triangular ou t-norma é um tipo
    especial de função associativa sobre um intervalo unitário fechado em [0,1] e é usada para definir a intersecção dos
    conjuntos fuzzy e tem sido usada em diversas aplicações da TCF, tais como sistemas fuzzy baseados em regras,
    tomada de decisão, morfologia fuzzy, linguagens formais fuzzy, etc. Este conceito foi também generalizado para
    diferentes extensões da TCF, no entanto não há registros de que tenha sido feito para a TCFAIV. Nesta tese introduzimos a noção de t-normas para a TCFIAIV.

    Dessa forma, os conjuntos fuzzy intuicionistas de Atanassov são uma generalização natural dos conjuntos fuzzy, e estes são úteis nas aplicações de muitas situações do dia-a-dia, como por exemplo, tomada de decisões, processamento digital de imagens, entre outros. Porém, para estas aplicações podemos não só utilizar estes conjuntos, mas também podemos aplicar os conceitos de homogeneidade, nos quais desempenham um papel fundamental dentro de determinadas situações.

    A homogeneidade é uma propriedade analítica que vem sendo teoricamente estudada ao longo do tempo e em particular a homogeneidade de t-normas tem sido estudada de forma exaustiva. Na literatura há diversas generalizações do conceito de homogeneidade de funções e entre elas tem-se a noção de pseudo-homogeneidade introduzida por Aifang Xie, Yong Su and Huawen Liu com o objetivo de generalizar as funções quase-homogêneas. Em particular, foram estudadas as t-normas pseudo-homogêneas. Neste sentido, nesta tese são apresentados novos conceitos no que diz respeito a homogeneidade assim como, a extensão da noção de homogeneidade e pseudo-homogeneidade em [0,1] para a homogeneidade e pseudo-homogeneidade intervalares, tendo como foco principal as t-normas intervalares e as t-normas intuicionistas de Atanassov intervalarmente valoradas. Ilustramos nossos resultados com exemplos em processamento de imagens e em tomada de decisão.


  • Mostrar Abstract
  • The set theory can't deal adequately with subjective linguistic terms, for example, "approximately '', "around '', "young '', among others. It was then, Lotfi A. Zadeh in 1965 suggested a generalization of set theory called fuzzy sets theory (FST), where in the passage membership to the non-memberhip was gradual and not abrupt, thus allowing to represent the uncertainty and inaccuracy of such linguistic terms.

    From the first moment it was clear that the FST was an exceptional tool to represent human knowledge. But Zadeh has shown that sometimes in decision-making processes, this knowledge is best represented by some generalizations or extensions of the fuzzy sets theory. Thus, there are several fuzzy extensions in literature, in which we can mention the interval-valued fuzzy sets theory (IVFST) where membership degrees are subintervals of [0,1], which was introduced in 1975
    independently by Zadeh and other researchers.

    Another extension of the FST was introduced by Krassimir Atanassov in 1983, which was called Atanassov's intuitionists fuzzy set theory (AIFST) that if characterized by considering both a membership degree as a non-membership degree. In 1989, Atanassov himself with G. Gargov proposed to consider intervals for both membership degrees as the non-membership. This latest extension is called  interval-valued Atanassov's intuitionistics fuzzy set theory (IVAIFST).

    Introduced by Menger in the context of the probabilistic metric space theory, a triangular norm or t-norm is a kind special associative function over a unit interval closed  [0,1]  and is used to define the intersection of fuzzy sets and has been used in various applications of FST such as rule-based fuzzy systems, decision making, fuzzy morphology, fuzzy formal languages, etc. This concept has also been generalized to different extensions of FST, however there are no records that have it has been made for IVAIFST. This thesis introduced the notion of t-standards for TCFIAIV.

    Thus, the Atanassov's intuitionists fuzzy sets are a natural generalization of fuzzy sets, and these are useful in applications in many situations of the day-to-day, such as decision making, digital image processing, among others. However, for these applications can not only use these sets, but we can also apply the concepts of homogeneity, of which play a key role in certain situations.

    Homogeneity is an analytical property that has theoretically been studied over time and in particular the homogeneity of
    t-norms has been studied exhaustively. In the literature there are several generalizations of the concept of homogeneity functions and among them there is the notion of pseudo-homogeneity introduced by Aifang Xie, Liu Yong Su and Huawen in order to generalize the quasi-homogeneous functions. In particular, pseudo-homogeneous t-norms were studied. In this sense, this thesis are presented new concepts regarding the homogeneity as well as the extension of the concept of the homogeneity and pseudo-homogeneity in  [0,1]  to interval homogeneity and interval pseudo-homogeneity, focusing mainly on the interval t-norms and interval-valued Atanassov's intuitionistics t-norms. We illustrate our results with examples of image processing and decision making.

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  • CECÍLIO MARTINS DE SOUSA NETO
  • Estabilizador de Sistema de Potência Baseado na Transformada Wavelet Para Sistemas de Geração.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO MARCUS NOGUEIRA LIMA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • FRANCISCO DE ASSIS DOS SANTOS NEVES
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 09/12/2016

  • Mostrar Resumo
  • Os estabilizadores de sistemas de potência são empregados para suprimir oscilações
    eletromecânicas, de baixa frequência, e estender os limites de estabilidade de geradores
    síncronos, enquanto que reguladores automáticos de tensão são utilizados na regulação
    da tensão terminal de geradores síncronos. Propõe-se nesta tese uma nova estrutura para
    concepção do conjunto regulador automático de tensão e estabilizador de sistema de potência
    aplicados no controle do sistema de excitação de um gerador síncrono de polos
    salientes. O estabilizador de sistema de potência proposto é baseado na transformada wavelet
    e é composto por uma nova metodologia para extração e compensação de oscilações
    eletromecânicas em sistemas elétricos de potência por meio da energia dos coeficientes
    escala. Por outro lado, a energia dos coeficientes wavelet é utilizada na detecção de oscilações
    elétricas e geração do sinal de gatilho do estabilizador de sistema de potência.
    O regulador automático de tensão é baseado em uma estrategia de controle híbrida que
    combina o controle de modo deslizante com um controlador linear. O desempenho do
    estabilizador de sistema de potência proposto foi avaliado experimentalmente por meio
    de um estudo comparativo com o estabilizador de sistema de potência convencional. Por
    outro lado, o desempenho do regulador automático de tensão foi avaliado e comparado
    com um controlador linear e com outras duas estrategias de controle híbridas. Além disso,
    o desempenho da transformada wavelet foi avaliado experimentalmente, na detecção de
    oscilações elétricas e eletromecânicas, no qual foi verificado melhor desempenho para a
    transformada wavelet com efeito de borda.


  • Mostrar Abstract
  • The power system stabilizers are used to suppress low-frequency electromechanical oscillations and improve the synchronous generator stability limits, while automatic voltage regulators control the terminal voltage of the synchronous generators.
    This thesis proposes a new methodology to design of an automatic voltage regulator and power system stabilizer for salient pole synchronous generator. The power system stabilizer employs a wavelet transform for extraction of the electromechanical oscillations in electrical power systems based on the scaling coefficient energy. The detection of the electrical oscillations effectuated by the wavelet coefficient energy and a control scheme generates the signal trigger to the power system stabilizer. A hybrid strategy composed of the integration of the sliding mode control system and the standard control implements the automatic voltage regulator. The effectiveness of the proposed power system stabilizer was evaluated experimentally through of a comparative study of a conventional power stabilizer system. On the other hand, the performance of the automatic voltage regulator was assessed and compared with a linear controller and two other hybrid control strategies. Furthermore, the performance of the wavelet transform was evaluated experimentally to detect electrical and electromechanical oscillations, in which the boundary wavelet transform presents the better performance.

2015
Dissertações
1
  • ELIEL POGGI DOS SANTOS
  • Projeto de absorvedores de micro-ondas integrados com superfícies seletivas em frequência

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • Data: 29/01/2015

  • Mostrar Resumo
  • Com o rápido crescimento dos sistemas de comunicações sem fio, estudos envolvendo absorvedores de ondas eletromagnéticas tem despertado grande atenção pelos pesquisadores. Suas aplicações vão desde sistemas indoor até aplicações militares. Em paralelo a esse crescimento, os estudos crescentes emSuperfícies Seletivas em Frequência (FSS) permitem que suas propriedades de filtragem sejam aplicáveis em diversos sistemas como em antenas refletoras, em radomes passa-faixa e em absorvedores que será o foco desse trabalho.

    Esse trabalho tem como objetivo projetar absorvedores de micro-ondas usando FSS. A metodologia consiste basicamente em duas etapas: na primeira fase, uma análise teórica e numérica das estruturas envolvidas no processo de absorção e na segunda fase, a construção das estruturas. Para a análise será utilizado o Método dos Circuitos Equivalentes que prevêcaracterísticas detransmissão da estrutura para uma onda plana comincidêncianormal e requer recursos computacionais muito limitados quando comparados aos métodos de análise de onda completa e, portanto, é útil para predizer com rapidez o desempenho das estruturas. Também será usada a Matriz de espalhamento para cascatear a FSS condutiva e a FSS resistiva obtendo propriedades de absorção na faixa projetada.

    É apresentado o desenvolvimento matemático, pelo Método dos Circuitos Equivalentes, da modelagem de uma FSS com geometria do tipo dipolo cruzado e uma FSS resistiva como também o resultado cascateado entre as duas estruturas. Melhoramentos serão discutidos na conclusão como também as próximas etapas.


  • Mostrar Abstract
  • Com o rápido crescimento dos sistemas de comunicações sem fio, estudos envolvendo absorvedores de ondas eletromagnéticas tem despertado grande atenção pelos pesquisadores. Suas aplicações vão desde sistemas indoor até aplicações militares. Em paralelo a esse crescimento, os estudos crescentes emSuperfícies Seletivas em Frequência (FSS) permitem que suas propriedades de filtragem sejam aplicáveis em diversos sistemas como em antenas refletoras, em radomes passa-faixa e em absorvedores que será o foco desse trabalho.

    Esse trabalho tem como objetivo projetar absorvedores de micro-ondas usando FSS. A metodologia consiste basicamente em duas etapas: na primeira fase, uma análise teórica e numérica das estruturas envolvidas no processo de absorção e na segunda fase, a construção das estruturas. Para a análise será utilizado o Método dos Circuitos Equivalentes que prevêcaracterísticas detransmissão da estrutura para uma onda plana comincidêncianormal e requer recursos computacionais muito limitados quando comparados aos métodos de análise de onda completa e, portanto, é útil para predizer com rapidez o desempenho das estruturas. Também será usada a Matriz de espalhamento para cascatear a FSS condutiva e a FSS resistiva obtendo propriedades de absorção na faixa projetada.

    É apresentado o desenvolvimento matemático, pelo Método dos Circuitos Equivalentes, da modelagem de uma FSS com geometria do tipo dipolo cruzado e uma FSS resistiva como também o resultado cascateado entre as duas estruturas. Melhoramentos serão discutidos na conclusão como também as próximas etapas.

2
  • FABRÍCIO COSTA SILVA
  • Algoritmo eficiente para aquisição de sinais de GPS por software

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • EDMAR CANDEIA GURJÃO
  • Data: 29/01/2015

  • Mostrar Resumo
  • O NAVSTAR/GPS (NAVigation System with Timing And Ranging/Global Position-
    ing System), mais conhecido apenas por GPS, é um sistema de navegação baseado em
    satélites desenvolvido pelo departamento de defesa norte americano em meados de 1970.
    Criado inicialmente para fins militares, o GPS também foi adaptado para o uso civil.
    Este sistema é constituído basicamente por 24 satélites que orbitam a terra e enviam in-
    formações contínuas para os receptores dos usuários em qualquer lugar e sob qualquer
    condição climática. Para a utilização do GPS, o receptor precisa localizar os satélites
    visíveis para estabelecer a comunicação e, por fim, fazer a decodificação dos sinais e ex-
    tração das informações. A responsabilidade da etapa de aquisição é detectar os satélites
    visíveis, a frequência da portadora e o início do sinal de um determinado satélite. São
    necessários no mínimo quatro satélites para se fazer uma localização. Esse processo
    demanda bastante tempo de processamento e precisa ser implementado de forma efi-
    ciente. Várias técnicas são utilizadas atualmente, mas a maioria delas colocam em con-
    flito questões de projeto tais como, complexidade computacional, tempo de aquisição e
    recursos computacionais. Objetivando equilibrar essas questões conflitantes e melhorar o
    tempo de resposta do algoritmo de aquisição, foi desenvolvido um algoritmo que reduz a
    complexidade do processo de aquisição. Em comparação com algoritmo o convencional
    que demora em média 52 segundos para fazer a detecção de um satélite, o algoritmo
    desenvolvido consegue fazer a detecção em até 1.5 segundos.


  • Mostrar Abstract
  • O NAVSTAR/GPS (NAVigation System with Timing And Ranging/Global Position-
    ing System), mais conhecido apenas por GPS, é um sistema de navegação baseado em
    satélites desenvolvido pelo departamento de defesa norte americano em meados de 1970.
    Criado inicialmente para fins militares, o GPS também foi adaptado para o uso civil.
    Este sistema é constituído basicamente por 24 satélites que orbitam a terra e enviam in-
    formações contínuas para os receptores dos usuários em qualquer lugar e sob qualquer
    condição climática. Para a utilização do GPS, o receptor precisa localizar os satélites
    visíveis para estabelecer a comunicação e, por fim, fazer a decodificação dos sinais e ex-
    tração das informações. A responsabilidade da etapa de aquisição é detectar os satélites
    visíveis, a frequência da portadora e o início do sinal de um determinado satélite. São
    necessários no mínimo quatro satélites para se fazer uma localização. Esse processo
    demanda bastante tempo de processamento e precisa ser implementado de forma efi-
    ciente. Várias técnicas são utilizadas atualmente, mas a maioria delas colocam em con-
    flito questões de projeto tais como, complexidade computacional, tempo de aquisição e
    recursos computacionais. Objetivando equilibrar essas questões conflitantes e melhorar o
    tempo de resposta do algoritmo de aquisição, foi desenvolvido um algoritmo que reduz a
    complexidade do processo de aquisição. Em comparação com algoritmo o convencional
    que demora em média 52 segundos para fazer a detecção de um satélite, o algoritmo
    desenvolvido consegue fazer a detecção em até 1.5 segundos.

3
  • ITALO AUGUSTO SOUZA DE ASSIS
  • UM ALGORITMO PARALELO EFICIENTE DE MIGRAÇÃO REVERSA NO TEMPO (RTM) 3D COM GRANULARIDADE FINA

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • DANIEL ALOISE
  • ROSANGELA CORREA MACIEL
  • REYNAM DA CRUZ PESTANA
  • Data: 30/01/2015

  • Mostrar Resumo
  • O algoritmo de migração reversa no tempo (RTM) tem sido amplamente utilizado na
    indústria sísmica para gerar imagens do subsolo e, assim, reduzir os riscos de exploração.
    Seu uso em larga escala é devido a sua alta qualidade no imageamento do subsolo. O
    RTM é também conhecido pelo seu alto custo computacional. Por essa razão, técnicas de
    computação paralela têm sido utilizadas em suas implementações. Em geral, as aborda-
    gens paralelas para o RTM utilizam uma granularidade grossa, dividindo o processamento
    de um subconjunto de tiros sísmicos entre nós de sistemas distribuídos. A abordagem pa-
    ralela com granularidade grossa para o RTM tem se mostrado bastante eficiente uma vez
    que o processamento de cada tiro sísmico pode ser realizado de forma independente. To-
    davia, os nós dos sistemas distribuídos atuais são, em geral, equipamentos com diversos
    elementos de processamento sob uma arquitetura com memória compartilhada. Assim, o
    desempenho do algoritmo de RTM pode ser consideravelmente melhorado com a utiliza-
    ção de uma abordagem paralela com granularidade fina para o processamento designado
    a cada nó. Por essa razão, este trabalho apresenta um algoritmo paralelo eficiente de mi-
    gração reversa no tempo em 3D com granularidade fina utilizando o padrão OpenMP para
    memória compartilhada. Inicialmente foi desenvolvido um algoritmo de propagação da
    onda acústica 3D. Tal procedimento compõe grande parte do RTM. A partir desse pro-
    grama, foram analisados diferentes balanceamentos de carga a fim de minimizar possíveis
    perdas de desempenho paralelo. Em seguida, completou-se o RTM com a implementação
    da retropropagação e da condição de imagem. O algoritmo proposto foi testado com da-
    dos sintéticos representando algumas das possíveis estruturas do subsolo. Métricas como
    speedup e eficiência foram utilizadas para analisar seu desempenho paralelo. As seções
    migradas mostram que o algoritmo obteve um desempenho satisfatório na identificação
    das estruturas da subsuperfície. Já as análises de desempenho paralelo explicitam a esca-
    labilidade dos algoritmos alcançando um speedup de 22,47 para a propagação da onda e
    17,1 para o RTM, ambos com 24 threads.


  • Mostrar Abstract
  • O algoritmo de migração reversa no tempo (RTM) tem sido amplamente utilizado na
    indústria sísmica para gerar imagens do subsolo e, assim, reduzir os riscos de exploração.
    Seu uso em larga escala é devido a sua alta qualidade no imageamento do subsolo. O
    RTM é também conhecido pelo seu alto custo computacional. Por essa razão, técnicas de
    computação paralela têm sido utilizadas em suas implementações. Em geral, as aborda-
    gens paralelas para o RTM utilizam uma granularidade grossa, dividindo o processamento
    de um subconjunto de tiros sísmicos entre nós de sistemas distribuídos. A abordagem pa-
    ralela com granularidade grossa para o RTM tem se mostrado bastante eficiente uma vez
    que o processamento de cada tiro sísmico pode ser realizado de forma independente. To-
    davia, os nós dos sistemas distribuídos atuais são, em geral, equipamentos com diversos
    elementos de processamento sob uma arquitetura com memória compartilhada. Assim, o
    desempenho do algoritmo de RTM pode ser consideravelmente melhorado com a utiliza-
    ção de uma abordagem paralela com granularidade fina para o processamento designado
    a cada nó. Por essa razão, este trabalho apresenta um algoritmo paralelo eficiente de mi-
    gração reversa no tempo em 3D com granularidade fina utilizando o padrão OpenMP para
    memória compartilhada. Inicialmente foi desenvolvido um algoritmo de propagação da
    onda acústica 3D. Tal procedimento compõe grande parte do RTM. A partir desse pro-
    grama, foram analisados diferentes balanceamentos de carga a fim de minimizar possíveis
    perdas de desempenho paralelo. Em seguida, completou-se o RTM com a implementação
    da retropropagação e da condição de imagem. O algoritmo proposto foi testado com da-
    dos sintéticos representando algumas das possíveis estruturas do subsolo. Métricas como
    speedup e eficiência foram utilizadas para analisar seu desempenho paralelo. As seções
    migradas mostram que o algoritmo obteve um desempenho satisfatório na identificação
    das estruturas da subsuperfície. Já as análises de desempenho paralelo explicitam a esca-
    labilidade dos algoritmos alcançando um speedup de 22,47 para a propagação da onda e
    17,1 para o RTM, ambos com 24 threads.

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  • MICHEL SANTANA DE DEUS
  • Amplificador Integrador com Ganho Programável por Largura de Pulso

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANTONIO AUGUSTO LISBOA DE SOUZA
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 30/01/2015

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho trata da pesquisa e desenvolvimento de um Amplificador Integrador de Ganho Programável por Largura de Pulso. Propõe-se duas arquiteturas de amplificadores programáveis por pulsos, sendo uma discreta e outra baseada em capacitores chaveados. A partir de requisitos de operação definidos para o estudo, são definidos parâmetros e realizadas simulações para a validação das arquiteturas. Posteriormente, o software e o circuito são desenvolvidos e testados.

    É realizada a avaliação dos circuitos referentes às duas arquiteturas propostas, e a partir disso, seleciona-se uma arquitetura para que seja aperfeiçoada e permita o desenvolvimento de um circuito integrado em um trabalho futuro.

    É ainda proposto um método de autocalibração para a correção de possíveis desvios no ganho e no nível DC do amplificador.


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  • Este trabalho trata da pesquisa e desenvolvimento de um Amplificador Integrador de Ganho Programável por Largura de Pulso. Propõe-se duas arquiteturas de amplificadores programáveis por pulsos, sendo uma discreta e outra baseada em capacitores chaveados. A partir de requisitos de operação definidos para o estudo, são definidos parâmetros e realizadas simulações para a validação das arquiteturas. Posteriormente, o software e o circuito são desenvolvidos e testados.

    É realizada a avaliação dos circuitos referentes às duas arquiteturas propostas, e a partir disso, seleciona-se uma arquitetura para que seja aperfeiçoada e permita o desenvolvimento de um circuito integrado em um trabalho futuro.

    É ainda proposto um método de autocalibração para a correção de possíveis desvios no ganho e no nível DC do amplificador.

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  • ÍCARO BEZERRA QUEIROZ DE ARAÚJO
  • Sistema para a Detecção de Vazamentos em Instalações Prediais de Água Fria

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • FRANKLIN MARTINS PEREIRA PAMPLONA
  • Data: 30/01/2015

  • Mostrar Resumo
  • Instalações prediais de água fria são partes fundamentais em qualquer modelo de habitação,
    sejam residências ou condomínios, desde as mais humildes até as mais esmeradas.
    Porém, tais sistemas estão sujeitos a falhas, que podem variar desde um vazamento em
    um aparelho, até falhas na estrutura dos reservatórios de água e sistema de distribuição.
    Estas falhas são responsáveis por grandes custos econômicos e ambientais. Visando reduzir
    estas perdas, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema capaz de detectar
    a presença e identificar alguns tipos de vazamentos de água que venham a ocorrer. Para
    implementação e testes, no simulador desenvolvido, foi utilizado um modelo de consumo
    capaz de reproduzir o comportamento semelhante ao sistema real, assim como suas consequentes
    falhas. A detecção dos vazamentos é feita com base em um sistema semelhante
    a um sistema especialista que possui dois módulos de detecção, um passivo e outro ativo,
    os quais utilizam sensores e atuadores (válvulas) para fazerem a detecção. Para teste e
    implementação, foi desenvolvido um software capaz de acoplar o sistema simulador e o
    detector.


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  • Instalações prediais de água fria são partes fundamentais em qualquer modelo de habitação,
    sejam residências ou condomínios, desde as mais humildes até as mais esmeradas.
    Porém, tais sistemas estão sujeitos a falhas, que podem variar desde um vazamento em
    um aparelho, até falhas na estrutura dos reservatórios de água e sistema de distribuição.
    Estas falhas são responsáveis por grandes custos econômicos e ambientais. Visando reduzir
    estas perdas, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema capaz de detectar
    a presença e identificar alguns tipos de vazamentos de água que venham a ocorrer. Para
    implementação e testes, no simulador desenvolvido, foi utilizado um modelo de consumo
    capaz de reproduzir o comportamento semelhante ao sistema real, assim como suas consequentes
    falhas. A detecção dos vazamentos é feita com base em um sistema semelhante
    a um sistema especialista que possui dois módulos de detecção, um passivo e outro ativo,
    os quais utilizam sensores e atuadores (válvulas) para fazerem a detecção. Para teste e
    implementação, foi desenvolvido um software capaz de acoplar o sistema simulador e o
    detector.

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  • ANDERSON COSTA SILVA DOS SANTOS
  • Ferramenta para Análise de Ativos em Redes Industriais WirelessHART

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • EDUARDO PACIENCIA GODOY
  • Data: 05/03/2015

  • Mostrar Resumo
  • Nos dias atuais a comunicação sem fio têm despertado interesse e está se tornando uma tendência nos ambientes industriais. Em parte esse interesse se deve às facilidades de implantações e manutenção desse tipo de rede, que dispensam projetos sofisticados e execução de obras de implantação de cabos, que em ambiente industriais muitas vezes têm custos proibitivos, além de permitir a criação de aplicações que não eram possíveis com as tecnologias legadas. Apesar dos benefícios diretos, desafios técnicos (confiabilidade, autonomia de recursos energéticos, interferência do ambiente) e culturais se apresentam como os principais pontos negativos para a implantação de redes industriais em larga escala na indústria. Nesta dissertação iremos abordar o problema da análise de ativos em redes industriais sem fio, dando especial ênfase ao padrão WirelessHart, que se apresenta como um dos mais promissores para solução de redes industriais sem fio. Neste trabalho apresenta-se um sistema para monitoramento de desempenho dos dispositivos em tempo real. Então de posse dessa ferramenta, pretende-se realizar diversas atividades de gestão de ativos, como prever a vida útil das baterias que alimentam os dispositivos para planejar atividades de manutenção preditiva de troca de baterias e reconfiguração do algoritmo de roteamento para preservar energia em nós críticos.

     


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  • Nos dias atuais a comunicação sem fio têm despertado interesse e está se tornando uma tendência nos ambientes industriais. Em parte esse interesse se deve às facilidades de implantações e manutenção desse tipo de rede, que dispensam projetos sofisticados e execução de obras de implantação de cabos, que em ambiente industriais muitas vezes têm custos proibitivos, além de permitir a criação de aplicações que não eram possíveis com as tecnologias legadas. Apesar dos benefícios diretos, desafios técnicos (confiabilidade, autonomia de recursos energéticos, interferência do ambiente) e culturais se apresentam como os principais pontos negativos para a implantação de redes industriais em larga escala na indústria. Nesta dissertação iremos abordar o problema da análise de ativos em redes industriais sem fio, dando especial ênfase ao padrão WirelessHart, que se apresenta como um dos mais promissores para solução de redes industriais sem fio. Neste trabalho apresenta-se um sistema para monitoramento de desempenho dos dispositivos em tempo real. Então de posse dessa ferramenta, pretende-se realizar diversas atividades de gestão de ativos, como prever a vida útil das baterias que alimentam os dispositivos para planejar atividades de manutenção preditiva de troca de baterias e reconfiguração do algoritmo de roteamento para preservar energia em nós críticos.

     

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  • ERIDENES FERNANDES DE QUEIROZ
  • Modelagem do consumo de energia de redes de sensores sem fio usando SystemC-AMS e Stateflow.

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • ALISSON VASCONCELOS DE BRITO
  • Data: 28/05/2015

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho tem como objetivo modelar o consumo de energia  em nós de uma Rede  de  Sensores  Sem  Fio  (RSSF).  Para  tanto,  foi  implementada  uma  máquina  de estados finita  utilizando a ferramenta  de modelagem e simulação SystemC-AMS com o objetivo  de  simular  o  consumo  de  energia  de  um  nó-sensor  em  um  ambiente  de comunicação  real.  A  mesma  máquina  de  estados  também  foi  implementada  na plataforma  Stateflow,  tal  implementação  tem  como  objetivo  comparar  os  resultados obtidos  na  simulação  com  SystemC-AMS.  Para  atingir  este  objetivo,  foi  realizada  a medição  da  corrente  de  dreno  utilizada  para  aquisição  de  dados  do  sensor  e  para  a comunicação  com  os  outros  nós  da  rede.  Além  de  simular  o  consumo  de  energia,  o ambiente de simulação  também utiliza um modelo de descarga  para fazer  a análise da situação energética atual da bateria. Esta análise resulta  em um gráfico de variação de tensão e estado de carga da bateria (SOC). Por fim,  é realizado um estudo de caso  do consumo  de  energia  em  RSSF  aplicado  a  aquicultura.  Tal  estudo  tem  como  objetivo analisar  o  modo  de  aquisição  e  comunicação  de  dados  da  rede.  Com  esta  análise  é possível  fazer ajustes  nos nó-sensores  de modo a reduzir o  consumo de energia  total  da rede.


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  • Este trabalho tem como objetivo modelar o consumo de energia  em nós de uma Rede  de  Sensores  Sem  Fio  (RSSF).  Para  tanto,  foi  implementada  uma  máquina  de estados finita  utilizando a ferramenta  de modelagem e simulação SystemC-AMS com o objetivo  de  simular  o  consumo  de  energia  de  um  nó-sensor  em  um  ambiente  de comunicação  real.  A  mesma  máquina  de  estados  também  foi  implementada  na plataforma  Stateflow,  tal  implementação  tem  como  objetivo  comparar  os  resultados obtidos  na  simulação  com  SystemC-AMS.  Para  atingir  este  objetivo,  foi  realizada  a medição  da  corrente  de  dreno  utilizada  para  aquisição  de  dados  do  sensor  e  para  a comunicação  com  os  outros  nós  da  rede.  Além  de  simular  o  consumo  de  energia,  o ambiente de simulação  também utiliza um modelo de descarga  para fazer  a análise da situação energética atual da bateria. Esta análise resulta  em um gráfico de variação de tensão e estado de carga da bateria (SOC). Por fim,  é realizado um estudo de caso  do consumo  de  energia  em  RSSF  aplicado  a  aquicultura.  Tal  estudo  tem  como  objetivo analisar  o  modo  de  aquisição  e  comunicação  de  dados  da  rede.  Com  esta  análise  é possível  fazer ajustes  nos nó-sensores  de modo a reduzir o  consumo de energia  total  da rede.

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  • EMANOEL RAIMUNDO QUEIROZ CHAVES JUNIOR
  • Topologia de Gerador de Distúrbios Elétricos Baseada em Conversores de Potência

  • Orientador : VALENTIN OBAC RODA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSÉ ROBERTO BOFFINO DE ALMEIDA MONTEIRO
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • VALENTIN OBAC RODA
  • Data: 19/06/2015

  • Mostrar Resumo
  • Equipamentos eletrônicos e de eletrônica de potência têm ficado extremamente susceptíveis
    a perturbações na rede elétrica. Distúrbios elétricos como afundamentos de
    tensão, interrupções e desequilíbrios de tensão podem causar sérios problemas para os
    consumidores e para as empresas de geração e transmissão de energia. Nos últimos anos,
    essas empresas de serviços elétricos vêm empregando técnicas e equipamentos de proteção
    para evitar a ocorrência distúrbios ou para amenizar os seus efeitos no sistema.
    Geradores de distúrbios são utilizados para analisar o comportamento de equipamentos
    elétricos e eletrônicos frentes às possíveis distúrbios elétricos. A análise dessas falhas
    permite o desenvolvimento equipamentos de proteção adequados. Neste trabalho, é proposto
    o desenvolvimento de um gerador de distúrbios baseado em conversores de potência
    que, aliado com uma estratégia de controle dos conversores, é capaz de gerar vários tipos
    de distúrbios simétricos como: afundamentos trifásico, elevações trifásicas e injeção de
    harmônicos. A estratégia de controle é baseada no controle linear discreto e no controle
    repetitivo. São detalhadas as etapas do projeto dos controladores e do filtro utilizado para
    a redução de harmônicos na saída. São apresentados os resultados obtidos com simulações
    computacionais e os resultados obtidos com ensaios do sistema implementado em
    laboratório.


  • Mostrar Abstract
  • Equipamentos eletrônicos e de eletrônica de potência têm ficado extremamente susceptíveis
    a perturbações na rede elétrica. Distúrbios elétricos como afundamentos de
    tensão, interrupções e desequilíbrios de tensão podem causar sérios problemas para os
    consumidores e para as empresas de geração e transmissão de energia. Nos últimos anos,
    essas empresas de serviços elétricos vêm empregando técnicas e equipamentos de proteção
    para evitar a ocorrência distúrbios ou para amenizar os seus efeitos no sistema.
    Geradores de distúrbios são utilizados para analisar o comportamento de equipamentos
    elétricos e eletrônicos frentes às possíveis distúrbios elétricos. A análise dessas falhas
    permite o desenvolvimento equipamentos de proteção adequados. Neste trabalho, é proposto
    o desenvolvimento de um gerador de distúrbios baseado em conversores de potência
    que, aliado com uma estratégia de controle dos conversores, é capaz de gerar vários tipos
    de distúrbios simétricos como: afundamentos trifásico, elevações trifásicas e injeção de
    harmônicos. A estratégia de controle é baseada no controle linear discreto e no controle
    repetitivo. São detalhadas as etapas do projeto dos controladores e do filtro utilizado para
    a redução de harmônicos na saída. São apresentados os resultados obtidos com simulações
    computacionais e os resultados obtidos com ensaios do sistema implementado em
    laboratório.

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  • PHILIPPI SEDIR GRILO DE MORAIS
  • iSalud: Uma Arquitetura para Publicação e Distribuição de Sistemas de Informação para o SUS 

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • Data: 19/06/2015

  • Mostrar Resumo
  • O Programa Telessaúde Brasil Redes foi instituído pelo Ministério da Saúde, em 2007. Seu principal objetivo é apoiar os profissionais da Atenção Primária em Saúde (APS) com ofertas educacionais de qualificação, resultando em condições mais favoráveis na fixação do profissional em áreas remotas. A formulação e gestão dos serviços de telessaúde são realizadas por núcleos técnico-científicos, que são administrados por instituições públicas de ensino superior e responsáveis por prover ferramentas e serviços no contexto das regiões em que se encontram. Entretanto, os problemas gerados por essa descentralização é o desenvolvimento de várias ferramentas, com diferentes tipos de linguagem, arquitetura, sem qualquer regulamentação e integração das informações com o Ministério da Saúde. Com o objetivo de resolver o problema exposto, propõe-se a especificação, implementação e validação de um modelo arquitetural para o desenvolvimento e distribuição de ferramentas de software do Programa Telessaúde Brasil Redes. Essa arquitetura proposta permite que as ferramentas desenvolvidas nos núcleos sejam partilhados entre os demais núcleos, evitando, dessa forma, a utilização desnecessária de recursos.


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  • O Programa Telessaúde Brasil Redes foi instituído pelo Ministério da Saúde, em 2007. Seu principal objetivo é apoiar os profissionais da Atenção Primária em Saúde (APS) com ofertas educacionais de qualificação, resultando em condições mais favoráveis na fixação do profissional em áreas remotas. A formulação e gestão dos serviços de telessaúde são realizadas por núcleos técnico-científicos, que são administrados por instituições públicas de ensino superior e responsáveis por prover ferramentas e serviços no contexto das regiões em que se encontram. Entretanto, os problemas gerados por essa descentralização é o desenvolvimento de várias ferramentas, com diferentes tipos de linguagem, arquitetura, sem qualquer regulamentação e integração das informações com o Ministério da Saúde. Com o objetivo de resolver o problema exposto, propõe-se a especificação, implementação e validação de um modelo arquitetural para o desenvolvimento e distribuição de ferramentas de software do Programa Telessaúde Brasil Redes. Essa arquitetura proposta permite que as ferramentas desenvolvidas nos núcleos sejam partilhados entre os demais núcleos, evitando, dessa forma, a utilização desnecessária de recursos.

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  • DÊNIS KEUTON ALVES
  • Estimação de Potência em Tempo Real Utilizando a Transformada Wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • GEORGE ROSSANY SOARES DE LIRA
  • Data: 19/06/2015

  • Mostrar Resumo
  • A monitoração das grandezas elétricas em sistemas elétricos de potência tem como objetivo promover a confiabilidade, bem como a qualidade da energia elétrica distribuída. Diante disso, propõe-se nessa dissertação um estudo sobre uma nova teoria de potência baseada na transformada wavelet para estimação em tempo real dos valores RMS da tensão e corrente e alguns valores de potências, tais como: potência ativa, potência reativa, potência aparente e fator de potência. A estimação adequada dos valores RMS e das potências são importante para diversas aplicações, como por exemplo: projetos e análise de sistemas de energia, dispositivos de compensação para melhorar a qualidade da energia elétrica e instrumentos de medição de energia. Os resultados de simulação e experimentais obtidos pelo método proposto baseado na transformada wavelet discreta redundante
    foram comparados por meio do padrão IEEE 1459-2010 e por um osciloscópio comercial, respectivamente, apresentando resultados equivalentes. O método proposto apresentou bom desempenho para wavelets mães curtas, o que torna viável para aplicações em tempo real.


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  • A monitoração das grandezas elétricas em sistemas elétricos de potência tem como objetivo promover a confiabilidade, bem como a qualidade da energia elétrica distribuída. Diante disso, propõe-se nessa dissertação um estudo sobre uma nova teoria de potência baseada na transformada wavelet para estimação em tempo real dos valores RMS da tensão e corrente e alguns valores de potências, tais como: potência ativa, potência reativa, potência aparente e fator de potência. A estimação adequada dos valores RMS e das potências são importante para diversas aplicações, como por exemplo: projetos e análise de sistemas de energia, dispositivos de compensação para melhorar a qualidade da energia elétrica e instrumentos de medição de energia. Os resultados de simulação e experimentais obtidos pelo método proposto baseado na transformada wavelet discreta redundante
    foram comparados por meio do padrão IEEE 1459-2010 e por um osciloscópio comercial, respectivamente, apresentando resultados equivalentes. O método proposto apresentou bom desempenho para wavelets mães curtas, o que torna viável para aplicações em tempo real.

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  • SÂMARA DE CAVALCANTE PAIVA
  • Proteção em Sistemas Elétricos com Geração Distribuída Utilizando a Transformada Wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 22/06/2015

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  • Um sistema elétrico de potência típico é caracterizado pela centralização da geração
    de energia por questões de economia, maior segurança, confiabilidade e qualidade do suprimento
    de energia. Entretanto, com a reestruturação do sistema elétrico, esta topologia
    vem modificando-se através da operação de geradores em paralelo com o sistema de distribuição.
    Essa nova alternativa de topologia é conhecida como geração distribuída. A
    geração distribuída proporciona diversos benefícios por localizar-se próximo aos centros
    de consumo. Além disso, permite o atendimento da demanda crescente de forma rápida
    devido ao seu processo de implantação. Com isso, a inserção de geradores distribuídos,
    especialmente provenientes de fontes renováveis, no sistema brasileiro tende a se tornar a
    cada ano mais comum. Entretanto, esta nova configuração do sistema traz problemas de
    controle, operação e proteção. Um dos principais problemas da geração distribuída nos
    sistemas de proteção é a formação de ilhas energizadas (ilhamento). Um sistema ilhado
    traz riscos de segurança as pessoas, ao gerador distribuído e a rede de energia elétrica.
    Existem diversas técnicas de proteção contra a formação destas ilhas energizadas. Dentre estas técnicas, as técnicas passivas destacam-se neste trabalho devido seu custo de implementação e sua simplicidade. Técnicas passivas, utilizam medidas de tensão, corrente e frequência para detectar situações de ilhamentos. Propõe-se neste trabalho o desenvolvimento de um esquema de
    proteção baseado na transformada wavelet com as funções de proteção de sobrecorrente,
    sub/sobretensões e informações dos transitórios de falta para rápida detecção e identificação
    de situações de ilhamentos. Os resultados foram comparados com os métodos de
    proteção convencionais de sobrecorrente e sub/sobretensão com o objetivo de demonstrar
    o melhor desempenho do método proposto em relação aos convencionais.


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  • Um sistema elétrico de potência típico é caracterizado pela centralização da geração
    de energia por questões de economia, maior segurança, confiabilidade e qualidade do suprimento
    de energia. Entretanto, com a reestruturação do sistema elétrico, esta topologia
    vem modificando-se através da operação de geradores em paralelo com o sistema de distribuição.
    Essa nova alternativa de topologia é conhecida como geração distribuída. A
    geração distribuída proporciona diversos benefícios por localizar-se próximo aos centros
    de consumo. Além disso, permite o atendimento da demanda crescente de forma rápida
    devido ao seu processo de implantação. Com isso, a inserção de geradores distribuídos,
    especialmente provenientes de fontes renováveis, no sistema brasileiro tende a se tornar a
    cada ano mais comum. Entretanto, esta nova configuração do sistema traz problemas de
    controle, operação e proteção. Um dos principais problemas da geração distribuída nos
    sistemas de proteção é a formação de ilhas energizadas (ilhamento). Um sistema ilhado
    traz riscos de segurança as pessoas, ao gerador distribuído e a rede de energia elétrica.
    Existem diversas técnicas de proteção contra a formação destas ilhas energizadas. Dentre estas técnicas, as técnicas passivas destacam-se neste trabalho devido seu custo de implementação e sua simplicidade. Técnicas passivas, utilizam medidas de tensão, corrente e frequência para detectar situações de ilhamentos. Propõe-se neste trabalho o desenvolvimento de um esquema de
    proteção baseado na transformada wavelet com as funções de proteção de sobrecorrente,
    sub/sobretensões e informações dos transitórios de falta para rápida detecção e identificação
    de situações de ilhamentos. Os resultados foram comparados com os métodos de
    proteção convencionais de sobrecorrente e sub/sobretensão com o objetivo de demonstrar
    o melhor desempenho do método proposto em relação aos convencionais.

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  • RENATA LEIROS ROMANO
  • Controle em Modo Dual Adaptativo Robusto Aplicado a um Sistema de Geração de Energia Elétrica

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • CAIO DORNELES CUNHA
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • Data: 23/06/2015
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  • Os geradores síncronos, predominantes nos sistemas de geração de energia elétrica,
    necessitam de valores de tensão e frequência constantes para a obtenção de uma boa
    qualidade da energia gerada. Porém, para situações em que esses sistemas sofrem grandes
    variações de carga, há dificuldade de que sejam mantidos os valores nominais nas saídas do
    gerador devido às incertezas paramétricas, não linearidades e alto grau de
    acoplamento entre as variáveis. Propõe-se, então, a aplicação do
    Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC) para o controle do fluxo de
    campo, em substituição aos tradicionais controladores PIs. O DMARC estabelece uma
    ligação entre um controlador adaptativo por modelo de referência (MRAC) e um
    controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável (VS-MRAC),
    incorporando as vantagens de desempenho transitório do controlador VS-MRAC com as
    propriedades de regime permanente do controlador MRAC convencional. São feitas
    análises através de simulações como forma de verificar o funcionamento do controlador proposto, bem como
    compará-lo com o sistema atualmente em uso.

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  • Os geradores síncronos, predominantes nos sistemas de geração de energia elétrica,
    necessitam de valores de tensão e frequência constantes para a obtenção de uma boa
    qualidade da energia gerada. Porém, para situações em que esses sistemas sofrem grandes
    variações de carga, há dificuldade de que sejam mantidos os valores nominais nas saídas do
    gerador devido às incertezas paramétricas, não linearidades e alto grau de
    acoplamento entre as variáveis. Propõe-se, então, a aplicação do
    Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC) para o controle do fluxo de
    campo, em substituição aos tradicionais controladores PIs. O DMARC estabelece uma
    ligação entre um controlador adaptativo por modelo de referência (MRAC) e um
    controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável (VS-MRAC),
    incorporando as vantagens de desempenho transitório do controlador VS-MRAC com as
    propriedades de regime permanente do controlador MRAC convencional. São feitas
    análises através de simulações como forma de verificar o funcionamento do controlador proposto, bem como
    compará-lo com o sistema atualmente em uso.
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  • HEITOR MEDEIROS FLORENCIO
  • Ferramenta de Avaliação e Inferência de Parâmetros de Redes Industriais Sem Fio

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DENNIS BRANDAO
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 20/07/2015

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    As redes de sensores sem fio (RSSF) estão gradativamente ganhando espaço no ambiente industrial devido à possibilidade de conectar pontos de informação que eram inacessíveis com as redes cabeadas. Contudo, existem vários desafios na implantação e aceitação dessa tecnologia no meio industrial, sendo um deles a garantia de disponibilidade da informação, a qual pode ser influenciada por vários parâmetros, como a estabilidade dos caminhos de dados e o consumo de energia do instrumento de campo. Nesse sentido, neste trabalho foi desenvolvido uma ferramenta de avaliação e inferência de parâmetros de redes industriais sem fio baseadas nos protocolos WirelessHART e ISA 100.11a. A ferramenta disponibiliza funcionalidades de avaliação quantitativa, como quantitativo de pacotes, qualitativa e por inferência durante um determinado tempo de execução da rede. As avaliações quantitativa e qualitativa são baseadas nas próprias definições dos parâmetros, como a definição de estabilidade, ou em ferramentas da estatística descritiva, como médias e diagramas de caixa. Já na avaliação por inferência é utilizada a técnica de rede neural artificial para estimar os parâmetros, como vida útil da bateria. Por fim, são apresentados os resultados do uso da ferramenta em diferentes cenários de redes, redes em estrela e em malha, assim atestando a importância do uso de ferramentas de avaliação do funcionamento dessas redes para apoiar possíveis adequações ou manutenções do sistema.

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    As redes de sensores sem fio (RSSF) estão gradativamente ganhando espaço no ambiente industrial devido à possibilidade de conectar pontos de informação que eram inacessíveis com as redes cabeadas. Contudo, existem vários desafios na implantação e aceitação dessa tecnologia no meio industrial, sendo um deles a garantia de disponibilidade da informação, a qual pode ser influenciada por vários parâmetros, como a estabilidade dos caminhos de dados e o consumo de energia do instrumento de campo. Nesse sentido, neste trabalho foi desenvolvido uma ferramenta de avaliação e inferência de parâmetros de redes industriais sem fio baseadas nos protocolos WirelessHART e ISA 100.11a. A ferramenta disponibiliza funcionalidades de avaliação quantitativa, como quantitativo de pacotes, qualitativa e por inferência durante um determinado tempo de execução da rede. As avaliações quantitativa e qualitativa são baseadas nas próprias definições dos parâmetros, como a definição de estabilidade, ou em ferramentas da estatística descritiva, como médias e diagramas de caixa. Já na avaliação por inferência é utilizada a técnica de rede neural artificial para estimar os parâmetros, como vida útil da bateria. Por fim, são apresentados os resultados do uso da ferramenta em diferentes cenários de redes, redes em estrela e em malha, assim atestando a importância do uso de ferramentas de avaliação do funcionamento dessas redes para apoiar possíveis adequações ou manutenções do sistema.
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  • JORGE EIDER FLORENTINO DA SILVA
  • Uma Ferramenta para Diagnóstico em Válvulas Industriais Baseada em Testes Padrões ISA

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • BRUNO SIELLY JALES COSTA
  • Data: 27/07/2015

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  • Válvulas posicionadoras são um dos mais importantes instrumentos de atuação na automação industrial. Como esses instrumentos possuem partes mecânicas móveis, não raro surgem vários problemas como folgas e atrito seco, conhecido como agarramento. Sendo que esses problemas acabam por prejudicar o desempenho de malhas de controle que possuem tais tipos de instrumento, inclusive podendo levar o sistema a instabilidade, em alguns caos. Assim, avaliar adequadamente a saúde de válvulas é uma atividade muito importante em manutenção da operação de processos industriais.  Então, diante desta relevância, neste trabalho é proposto o projeto e a implementação de um software de avaliação de válvulas posicionadoras industriais, de acordo com as especificações ANSI/ISA. Desta forma, a avaliação é gerada a partir da execução de testes padronizados, com a finalidade de se detectar problemas como folga e agarramento. Com esse objetivo, o software é capaz de gerar sinais de entrada específicos para cada teste levando em consideração parâmetros definidos pelo usuário, permitindo a flexibilização e a execução dos testes em diferentes tipos e tamanhos de válvulas. Através da análise desses dados será realizada a extração dos parâmetros que refletem o estado atual da válvula sob análise. A partir desses resultados pode-se monitorar e acompanhar o estado de saúde dos instrumentos em estudo e fazer a devida manutenção em tempo hábil, evitando-se dessa forma a descontinuidade da operação ou parada total do sistema e gastos desnecessários.


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  • Válvulas posicionadoras são um dos mais importantes instrumentos de atuação na automação industrial. Como esses instrumentos possuem partes mecânicas móveis, não raro surgem vários problemas como folgas e atrito seco, conhecido como agarramento. Sendo que esses problemas acabam por prejudicar o desempenho de malhas de controle que possuem tais tipos de instrumento, inclusive podendo levar o sistema a instabilidade, em alguns caos. Assim, avaliar adequadamente a saúde de válvulas é uma atividade muito importante em manutenção da operação de processos industriais.  Então, diante desta relevância, neste trabalho é proposto o projeto e a implementação de um software de avaliação de válvulas posicionadoras industriais, de acordo com as especificações ANSI/ISA. Desta forma, a avaliação é gerada a partir da execução de testes padronizados, com a finalidade de se detectar problemas como folga e agarramento. Com esse objetivo, o software é capaz de gerar sinais de entrada específicos para cada teste levando em consideração parâmetros definidos pelo usuário, permitindo a flexibilização e a execução dos testes em diferentes tipos e tamanhos de válvulas. Através da análise desses dados será realizada a extração dos parâmetros que refletem o estado atual da válvula sob análise. A partir desses resultados pode-se monitorar e acompanhar o estado de saúde dos instrumentos em estudo e fazer a devida manutenção em tempo hábil, evitando-se dessa forma a descontinuidade da operação ou parada total do sistema e gastos desnecessários.

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  • SANDRO BRUNO DO NASCIMENTO LOPES
  • Análise do Comportamento de Técnicas de Correspondência Binocular para Imagens em Alta Definição.

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • ROSIERY DA SILVA MAIA
  • Data: 30/07/2015

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  • Neste trabalho, verificamos o comportamento de alguns algoritmos usualmente disponíveis na literatura de correspondência estéreo com imagens full HD (1920x1080 pixels) e estabelecemos, dentro do dilema precisão versus tempo de execução, quais aplicações estes mé-todos podem ser melhor aproveitadas. As imagens são obtidas por um um sistema composto por uma filmadora estéreo acoplada a um computador por meio de uma aplaca de captura. A biblioteca OpenCV é utilizada para as operações de visão computacional e processamento de imagens envolvida, cujo projeto possui artigo publicado em congresso. Os algoritmos analisados são um método global de busca por correspondência em blocos com soma do valor absoluto das diferenças (SAD), uma técnica global baseada em corte de grafos de energia, frequentemente conhecida como graph cuts, e uma uma técnica de correspondência dita semi-global. Dentre os critérios estabelecidos estão o tempo de processamento, o consumo de memória e o número de pixels mal-correspondidos. Como contribuição do traballho, podemos usar as análises realizadas para indicar os melhores algoritmos a serem usados em diversos casos, principálmente usando os critérios de tempo real x precisão.


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  • Neste trabalho, verificamos o comportamento de alguns algoritmos usualmente disponíveis na literatura de correspondência estéreo com imagens full HD (1920x1080 pixels) e estabelecemos, dentro do dilema precisão versus tempo de execução, quais aplicações estes mé-todos podem ser melhor aproveitadas. As imagens são obtidas por um um sistema composto por uma filmadora estéreo acoplada a um computador por meio de uma aplaca de captura. A biblioteca OpenCV é utilizada para as operações de visão computacional e processamento de imagens envolvida, cujo projeto possui artigo publicado em congresso. Os algoritmos analisados são um método global de busca por correspondência em blocos com soma do valor absoluto das diferenças (SAD), uma técnica global baseada em corte de grafos de energia, frequentemente conhecida como graph cuts, e uma uma técnica de correspondência dita semi-global. Dentre os critérios estabelecidos estão o tempo de processamento, o consumo de memória e o número de pixels mal-correspondidos. Como contribuição do traballho, podemos usar as análises realizadas para indicar os melhores algoritmos a serem usados em diversos casos, principálmente usando os critérios de tempo real x precisão.

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  • THIAGO FERREIRA PAULO
  • Controle Adaptativo com Desacoplamento Aplicado à um Sistema de Tanques Acoplados MIMO

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • GILBERT AZEVEDO DA SILVA
  • Data: 31/07/2015

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  • O controle de sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output) é muitas vezes realizado por várias malhas de controladores clássicos que operam com restrições e apresentam baixo desempenho. Técnicas de controle adaptativo são uma alternativa interessante para aumentar o rendimento desses sistemas, como por exemplo os controladores MRAC (Model Reference Adaptive Control), que quando bem projetados, permitem que a dinâmica da planta seja escolhida de maneira a seguir um modelo de referência. O presente trabalho apresenta uma estratégia de desacoplamento para um sistema MIMO de três tanques acoplados e o projeto de um controlador MRAC para o mesmo.


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  • O controle de sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output) é muitas vezes realizado por várias malhas de controladores clássicos que operam com restrições e apresentam baixo desempenho. Técnicas de controle adaptativo são uma alternativa interessante para aumentar o rendimento desses sistemas, como por exemplo os controladores MRAC (Model Reference Adaptive Control), que quando bem projetados, permitem que a dinâmica da planta seja escolhida de maneira a seguir um modelo de referência. O presente trabalho apresenta uma estratégia de desacoplamento para um sistema MIMO de três tanques acoplados e o projeto de um controlador MRAC para o mesmo.

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  • BOANERGES VICTOR SOARES DE ARAÚJO
  • Estudo de Famílias Wavelets para Aplicação em Método de Análise Empregado em DOAS

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • ERICO CADINELI BRAZ
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • Data: 17/08/2015

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  • Gases-traço são importantes para nosso ambiente, mesmo se manifestando apenas em ‘traços’, mas suas concentrações devem ser monitoradas, para que quaisquer intervenções necessárias sejam tomadas a tempo. Condições apropriadas para nossas vidas residem dentro de limites inferiores e superiores destes gases, por isso seu monitoramento é essencial hoje em dia e diversas técnicas podem ser usadas para este fim. Uma delas é a espectroscopia de absorção óptica diferencial (DOAS), que consiste de uma regressão - o método clássico usa mínimos quadrados - para determinar a concentração dos gases-traço. Para melhorar os resultados, diversos estudos buscaram abordagens alternativas. Alguns tentaram pré-processar o sinal, através de uma remoção de ruído, e.g., usando transformada wavelet discreta (DWT). Este trabalho apresenta um estudo semi-empírico para encontrar a DWT com o melhor desempenho para remoção de ruído. Dentre diversas famílias conhecidas, buscou-se aquelas cuja remoção de ruído foram melhor, preservando características principais do sinal original, então com a redução do ruído, o resíduo após a regressão também diminui. A análise leva em conta o nível de decomposição wavelet, o limiar aplicado nos coeficientes de detalhe e como aplicá-los - limiariazação abrupta ou suave. Os sinais usados provêm de um banco de dados aberto e online com sinais característicos de gases-traço usualmente estudados.


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  • Gases-traço são importantes para nosso ambiente, mesmo se manifestando apenas em ‘traços’, mas suas concentrações devem ser monitoradas, para que quaisquer intervenções necessárias sejam tomadas a tempo. Condições apropriadas para nossas vidas residem dentro de limites inferiores e superiores destes gases, por isso seu monitoramento é essencial hoje em dia e diversas técnicas podem ser usadas para este fim. Uma delas é a espectroscopia de absorção óptica diferencial (DOAS), que consiste de uma regressão - o método clássico usa mínimos quadrados - para determinar a concentração dos gases-traço. Para melhorar os resultados, diversos estudos buscaram abordagens alternativas. Alguns tentaram pré-processar o sinal, através de uma remoção de ruído, e.g., usando transformada wavelet discreta (DWT). Este trabalho apresenta um estudo semi-empírico para encontrar a DWT com o melhor desempenho para remoção de ruído. Dentre diversas famílias conhecidas, buscou-se aquelas cuja remoção de ruído foram melhor, preservando características principais do sinal original, então com a redução do ruído, o resíduo após a regressão também diminui. A análise leva em conta o nível de decomposição wavelet, o limiar aplicado nos coeficientes de detalhe e como aplicá-los - limiariazação abrupta ou suave. Os sinais usados provêm de um banco de dados aberto e online com sinais característicos de gases-traço usualmente estudados.

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  • EDUARDO NOGUEIRA CUNHA
  • Modelagem, Simulação e Controle de Sistemas de Abastecimento de Água: Um Estudo de Caso do Campus da Universidade Federal do Rio Grande do Norte

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 15/10/2015

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  • Os sistemas de abastecimento de água são sistemas complexos e de difícil operação, possuem diversas configurações no que diz respeito aos elementos ativos e passivos contidos no sistema. O seu controle e monitoramento é de suma importância para a operação racional do sistema visando sempre atender de forma satisfatória à população minimizando ao máximo as perdas hídricas e tornando o sistema mais eficiente em termos energéticos. Os sistemas de abastecimento constituem-se em geral de sistemas críticos, onde não há possibilidades de tempo de parada para testes e simulações, assim, para realizar o controle de forma adequada é necessário um modelo que represente o sistema de forma satisfatória, onde seja possível simular e testar as mais diversas situações às quais o sistema é normalmente submetido no dia-a-dia. Neste trabalho é apresentado o modelo matemático do sistema de abastecimento de água (SAA) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) contemplando todos
    os elementos presentes em seu sistema. Três controladores são implementados em nível de simulação e tem seus desempenhos comparados: servossistema tipo 1, o controlador preditivo linear e um controlador preditivo não-linear. O objetivo é mostrar que  podemos utilizar o modelo do sistema para testes e simulação de condições de  funcionamento e sintonia do controlador para obter o melhor desempenho do SAA.


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  • Os sistemas de abastecimento de água são sistemas complexos e de difícil operação, possuem diversas configurações no que diz respeito aos elementos ativos e passivos contidos no sistema. O seu controle e monitoramento é de suma importância para a operação racional do sistema visando sempre atender de forma satisfatória à população minimizando ao máximo as perdas hídricas e tornando o sistema mais eficiente em termos energéticos. Os sistemas de abastecimento constituem-se em geral de sistemas críticos, onde não há possibilidades de tempo de parada para testes e simulações, assim, para realizar o controle de forma adequada é necessário um modelo que represente o sistema de forma satisfatória, onde seja possível simular e testar as mais diversas situações às quais o sistema é normalmente submetido no dia-a-dia. Neste trabalho é apresentado o modelo matemático do sistema de abastecimento de água (SAA) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) contemplando todos
    os elementos presentes em seu sistema. Três controladores são implementados em nível de simulação e tem seus desempenhos comparados: servossistema tipo 1, o controlador preditivo linear e um controlador preditivo não-linear. O objetivo é mostrar que  podemos utilizar o modelo do sistema para testes e simulação de condições de  funcionamento e sintonia do controlador para obter o melhor desempenho do SAA.

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  • DANIELE MONTENEGRO DA SILVA BARROS
  • Teleconsultoria Off-line: uma arquitetura distribuída e compartilhada para sistemas heterogêneos

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • BRUNO GOMES DE ARAUJO
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 06/11/2015

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  • O Programa Telessaúde Brasil Redes, criado em 2007 com o objetivo de fortalecer a Atenção Básica e o Sistema Único de Saúde (SUS),  utiliza as tecnologias de informação e comunicação para atividades à distância relacionadas à saúde, possibilitando a interação entre profissionais de saúde e/ou seus pacientes, promovendo a qualificação das Equipes de Saúde da Família (ESF). O Programa é embasado por lei, que determina uma série de tecnologias, protocolos e processos aos quais norteiam o trabalho dos Núcleos de Telessaúde na oferta dos serviços para a população. Entre esses serviços está a teleconsultoria, que é consulta registrada e realizada entre trabalhadores, profissionais e gestores da área de saúde, por meio de instrumentos de telecomunicação bidirecional, com o fim de esclarecer dúvidas sobre procedimentos clínicos, ações de saúde e questões relativas ao processo de trabalho. Com a expansão do Programa em 2011 foi possivel detectar desafios e problemas que abrangem praticamente todos os Núcleos, em escalas diferentes para cada região. Entre esses problemas pode-se listar a heterogeineidade das plataformas, principalmente de teleconsultoria, e a baixa cobertura de internet dos municipios, principalmente no interior do Brasil. Nessa perspectiva, o objetivo deste trabalho é propor uma arquitetura distribuída, que utilize computação móvel, para automatizar o processo de submissão e resposta de uma teleconsultoria. Essa arquitetura irá funcionar de forma Off-line e possibilitará que os dados trafeguem pela internet de forma compressada, para diminuir a necessidade de altas taxas de transmissão de dados. Outro ponto da arquitetura, é a possibilidade de ser utilizada por vários Núcleos de Telessaúde, através de um serviço externo, que possa ser acoplado através de uma interface a outras plataforma de teleconsultoria.


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  • O Programa Telessaúde Brasil Redes, criado em 2007 com o objetivo de fortalecer a Atenção Básica e o Sistema Único de Saúde (SUS),  utiliza as tecnologias de informação e comunicação para atividades à distância relacionadas à saúde, possibilitando a interação entre profissionais de saúde e/ou seus pacientes, promovendo a qualificação das Equipes de Saúde da Família (ESF). O Programa é embasado por lei, que determina uma série de tecnologias, protocolos e processos aos quais norteiam o trabalho dos Núcleos de Telessaúde na oferta dos serviços para a população. Entre esses serviços está a teleconsultoria, que é consulta registrada e realizada entre trabalhadores, profissionais e gestores da área de saúde, por meio de instrumentos de telecomunicação bidirecional, com o fim de esclarecer dúvidas sobre procedimentos clínicos, ações de saúde e questões relativas ao processo de trabalho. Com a expansão do Programa em 2011 foi possivel detectar desafios e problemas que abrangem praticamente todos os Núcleos, em escalas diferentes para cada região. Entre esses problemas pode-se listar a heterogeineidade das plataformas, principalmente de teleconsultoria, e a baixa cobertura de internet dos municipios, principalmente no interior do Brasil. Nessa perspectiva, o objetivo deste trabalho é propor uma arquitetura distribuída, que utilize computação móvel, para automatizar o processo de submissão e resposta de uma teleconsultoria. Essa arquitetura irá funcionar de forma Off-line e possibilitará que os dados trafeguem pela internet de forma compressada, para diminuir a necessidade de altas taxas de transmissão de dados. Outro ponto da arquitetura, é a possibilidade de ser utilizada por vários Núcleos de Telessaúde, através de um serviço externo, que possa ser acoplado através de uma interface a outras plataforma de teleconsultoria.

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  • EDSON JACKSON DE MEDEIROS NETO
  • Análise de desempenho de algoritmos de compressão de dados com perda para aplicações industriais

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • FABIO SOARES DE LIMA
  • Data: 09/11/2015

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  • O grande volume de dados gerados como resultado da supervisão de processos de automação na indústria gerou como consequência um vasto espaço de armazenamento em disco, assim como dificuldade na transmissão destes dados por links de telecomunicações. Os algoritmos de compressão com perda de dados surgiram na década de 90 com intuito de solucionar estes problemas, passando a serem utilizados em sistemas de supervisão industrial para a compressão de dados em tempo real. Para isso estes foram projetados para eliminar informações redundantes e indesejadas de forma simples e eficiente. No entanto, os parâmetros destes algoritmos necessitam de serem configurados para cada variável de processo, tornando inviável a configuração manual em caso de sistemas que supervisionam milhares de variáveis. Nesse contexto este trabalho propõe o algoritmo Adaptive Swinging Door Trending, que consiste numa adaptação do Swinging Door Trending, em que seus principais parâmetros são ajustados dinamicamente através da análise de tendências do sinal. Propõe-se também uma análise comparativa de desempenho dos algoritmos de compressão com perda de dados aplicados sobre variáveis de processo de séries temporais e cartas dinamométricas de fundo de poço. Os algoritmos abordados para efeito comparativos foram os lineares por partes e os de transformadas.


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  • O grande volume de dados gerados como resultado da supervisão de processos de automação na indústria gerou como consequência um vasto espaço de armazenamento em disco, assim como dificuldade na transmissão destes dados por links de telecomunicações. Os algoritmos de compressão com perda de dados surgiram na década de 90 com intuito de solucionar estes problemas, passando a serem utilizados em sistemas de supervisão industrial para a compressão de dados em tempo real. Para isso estes foram projetados para eliminar informações redundantes e indesejadas de forma simples e eficiente. No entanto, os parâmetros destes algoritmos necessitam de serem configurados para cada variável de processo, tornando inviável a configuração manual em caso de sistemas que supervisionam milhares de variáveis. Nesse contexto este trabalho propõe o algoritmo Adaptive Swinging Door Trending, que consiste numa adaptação do Swinging Door Trending, em que seus principais parâmetros são ajustados dinamicamente através da análise de tendências do sinal. Propõe-se também uma análise comparativa de desempenho dos algoritmos de compressão com perda de dados aplicados sobre variáveis de processo de séries temporais e cartas dinamométricas de fundo de poço. Os algoritmos abordados para efeito comparativos foram os lineares por partes e os de transformadas.

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  • DANIELLE BRITO MARQUES
  • METODOLOGIA PARA ANALISE DA DEPENDABILIDADE DE SMART GRIDS

  • Orientador : IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE MORAIS GURGEL
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARIA DA GUIA DA SILVA
  • Data: 04/12/2015

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  •  Redes inteligentes representam um novo conceito de distribuição de energia elétrica, que são o futuro dos sistemas atuais. Essas redes têm sido introduzidas com o objetivo de aumentar a confiabilidade dos sistemas, prover alternativas para o suprimento de energia e reduzir custos. O aumento da complexidade das redes de energia, a crescente demanda e a introdução de fontes renováveis de geração de energia, requerem uma integração e operação de todos os componentes do sistema, a fim de garantir altos índices de confiabilidade e disponibilidade (dependabilidade).  A sistematização das redes inteligentes a partir do formalismo matemático de Árvores de Falhas possibilita a analise quantitativa de tais índices. Nesse trabalho é proposto uma metodologia para análise da dependabilidade de redes inteligentes no contexto de distribuição de energia elétrica. Um estudo de caso é proposto para validar a proposta. A partir da metodologia é possível estimar ainda na fase de projeto a confiabilidade, disponibilidade e identificar os pontos críticos da rede através das distribuições estocásticas das taxas de falhas e reparos dos componentes.


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  •  Redes inteligentes representam um novo conceito de distribuição de energia elétrica, que são o futuro dos sistemas atuais. Essas redes têm sido introduzidas com o objetivo de aumentar a confiabilidade dos sistemas, prover alternativas para o suprimento de energia e reduzir custos. O aumento da complexidade das redes de energia, a crescente demanda e a introdução de fontes renováveis de geração de energia, requerem uma integração e operação de todos os componentes do sistema, a fim de garantir altos índices de confiabilidade e disponibilidade (dependabilidade).  A sistematização das redes inteligentes a partir do formalismo matemático de Árvores de Falhas possibilita a analise quantitativa de tais índices. Nesse trabalho é proposto uma metodologia para análise da dependabilidade de redes inteligentes no contexto de distribuição de energia elétrica. Um estudo de caso é proposto para validar a proposta. A partir da metodologia é possível estimar ainda na fase de projeto a confiabilidade, disponibilidade e identificar os pontos críticos da rede através das distribuições estocásticas das taxas de falhas e reparos dos componentes.

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  • RAMON AUGUSTO SOUSA LINS
  • SISTEMA INTELIGENTE PARA O PROCESSAMENTO  DE IMAGENS DIGITAIS INTRABUCAIS OCLUSAIS

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • MARCO ANTONIO GARCIA DE CARVALHO
  • Data: 04/12/2015

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  • Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema inteligente capaz de segmentar, contar e classificar individualmente dentes a partir de imagens fotográficas digitais intraorais oclusais.O sistema proposto faz uso combinado das técnicas de aprendizagem de máquina no caso a máquina  de vetor  de suporte e processamento digital de imagens. Primeiramente é feita uma segmentação baseada nas cores dos dentes e não dentes presentes na imagem através do uso de máquina de vetores de suporte. A partir da identificação das regiões de interesse, dentes e não dentes, os dados são representados de modo que a contagem, detecção de fronteiras e  classificação dos dentes possa ser feita. Para contagem e detecção de fronteiras são utilizadas técnicas baseadas em operadores morfológicos, erosão e transformada watershed, respectivamente. A classificação quanto aos tipos de dentes é baseada na utilização dos descritores de posição e forma, sendo esse último definido por descritores de Fourier. O sistema portanto é capaz de realizar a segmentação, a contagem e a classificação de dentes presentes nas imagens.


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  • Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema inteligente capaz de segmentar, contar e classificar individualmente dentes a partir de imagens fotográficas digitais intraorais oclusais.O sistema proposto faz uso combinado das técnicas de aprendizagem de máquina no caso a máquina  de vetor  de suporte e processamento digital de imagens. Primeiramente é feita uma segmentação baseada nas cores dos dentes e não dentes presentes na imagem através do uso de máquina de vetores de suporte. A partir da identificação das regiões de interesse, dentes e não dentes, os dados são representados de modo que a contagem, detecção de fronteiras e  classificação dos dentes possa ser feita. Para contagem e detecção de fronteiras são utilizadas técnicas baseadas em operadores morfológicos, erosão e transformada watershed, respectivamente. A classificação quanto aos tipos de dentes é baseada na utilização dos descritores de posição e forma, sendo esse último definido por descritores de Fourier. O sistema portanto é capaz de realizar a segmentação, a contagem e a classificação de dentes presentes nas imagens.

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  • ÁTILA VARELA FERREIRA MEDEIROS DE OLIVEIRA
  • Estratégia de Navegação com Planejamento Dinâmico e Algoritmo Genético Aplicada a Robôs Móveis Terrestres

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 07/12/2015

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  • Este trabalho propõe uma nova estratégia de navegação autônoma assistida por algoritmo genético com planejamento dinâmico para robôs móveis terrestres, chamada DPNA-GA (Dynamic Planning Navigation Algorithm optimized with Genetic Algorithm). A estratégia foi aplicada em ambientes – tanto estáticos, quanto dinâmicos – nos quais a localização e o formato dos obstáculos não são previamente conhecidos. A cada evento de deslocamento, uma nova rota é planejada através de um algoritmo que minimiza a distância entre o robô e o objetivo e maximiza a distância em relação aos obstáculos. Utilizando um sensor de localização espacial e um conjunto de sensores de distância, a estratégia de navegação proposta foi capaz de planejar dinamicamente percursos ótimos livres de colisão. Simulações realizadas em diferentes ambientes demostraram que a técnica fornece um alto grau de flexibilidade e robustez. Para isso, foram aplicadas diversas variações de parâmetros genéticos, tais como: taxa de cruzamento, tamanho da população, dentre outros. Finalmente, os resultados das simulações demonstram satisfatoriamente a eficácia e robustez da técnica DPNA-GA, validando-a para aplicações reais em robôs móveis terrestres.


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  • Este trabalho propõe uma nova estratégia de navegação autônoma assistida por algoritmo genético com planejamento dinâmico para robôs móveis terrestres, chamada DPNA-GA (Dynamic Planning Navigation Algorithm optimized with Genetic Algorithm). A estratégia foi aplicada em ambientes – tanto estáticos, quanto dinâmicos – nos quais a localização e o formato dos obstáculos não são previamente conhecidos. A cada evento de deslocamento, uma nova rota é planejada através de um algoritmo que minimiza a distância entre o robô e o objetivo e maximiza a distância em relação aos obstáculos. Utilizando um sensor de localização espacial e um conjunto de sensores de distância, a estratégia de navegação proposta foi capaz de planejar dinamicamente percursos ótimos livres de colisão. Simulações realizadas em diferentes ambientes demostraram que a técnica fornece um alto grau de flexibilidade e robustez. Para isso, foram aplicadas diversas variações de parâmetros genéticos, tais como: taxa de cruzamento, tamanho da população, dentre outros. Finalmente, os resultados das simulações demonstram satisfatoriamente a eficácia e robustez da técnica DPNA-GA, validando-a para aplicações reais em robôs móveis terrestres.

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  • JONAS DAMASCENO BATISTA DE ARAÚJO
  • Protótipo de Rastreador Solar de um eixo baseado em microcontrolador

  • Orientador : VALENTIN OBAC RODA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE CUNHA OLIVEIRA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • VALENTIN OBAC RODA
  • Data: 09/12/2015

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  • O aumento da eficiência de sistemas foto-voltaicos tem sido alvo de diversos estudos nos últimos anos. Uma das formas possíveis de aumentar a potência extraída por um painel foto-voltaico é o rastreamento solar, realizando a sua movimentação de modo a seguir a trajetória do sol. Esta movimentação exige que o motor elétrico empregado possua torque suficiente e baixa velocidade, garantindo a precisão do rastreamento. Com o uso de inversores tipo fonte de tensão e de dispositivos que gerem a lógica de chaveamento adequada é possível obter o torque e a velocidade necessários para o funcionamento do sistema. Este trabalho descreve a implementação de um sistema de controle de posição a ser aplicado no rastreador solar construído no Laboratório de Eletrônica de Potência e Energias Renováveis, situado na UFRN. A variação da velocidade do motor é realizada através de um inversor tipo fonte de tensão cujo comando PWM para acionamento das chaves será gerado por um dispositivo microcontrolador dedicado. O sensor utilizado para medição da inclinação do painel é um sensor de estado sólido do tipo acelerômetro interfaceado ao microcontrolador. A posição solar é também calculada pelo microcontrolador à partir das coordenadas geográficas do ponto de instalação, e da data e hora locais obtidas a partir de um dispositivo RTC (Real-Time Clock). Um protótipo de rastreador solar polar de um eixo, movimentado por um motor CC, foi montado para atestar o funcionamento do sensor e verificar se o rastreamento é realizado de forma eficiente.


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  • O aumento da eficiência de sistemas foto-voltaicos tem sido alvo de diversos estudos nos últimos anos. Uma das formas possíveis de aumentar a potência extraída por um painel foto-voltaico é o rastreamento solar, realizando a sua movimentação de modo a seguir a trajetória do sol. Esta movimentação exige que o motor elétrico empregado possua torque suficiente e baixa velocidade, garantindo a precisão do rastreamento. Com o uso de inversores tipo fonte de tensão e de dispositivos que gerem a lógica de chaveamento adequada é possível obter o torque e a velocidade necessários para o funcionamento do sistema. Este trabalho descreve a implementação de um sistema de controle de posição a ser aplicado no rastreador solar construído no Laboratório de Eletrônica de Potência e Energias Renováveis, situado na UFRN. A variação da velocidade do motor é realizada através de um inversor tipo fonte de tensão cujo comando PWM para acionamento das chaves será gerado por um dispositivo microcontrolador dedicado. O sensor utilizado para medição da inclinação do painel é um sensor de estado sólido do tipo acelerômetro interfaceado ao microcontrolador. A posição solar é também calculada pelo microcontrolador à partir das coordenadas geográficas do ponto de instalação, e da data e hora locais obtidas a partir de um dispositivo RTC (Real-Time Clock). Um protótipo de rastreador solar polar de um eixo, movimentado por um motor CC, foi montado para atestar o funcionamento do sensor e verificar se o rastreamento é realizado de forma eficiente.

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  • TIAGO ALVES DE ALMEIDA
  • Uma Técnica de Linearização por Realimentação para Compensação de Agarramento em Válvulas de Controle Pneumáticas

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 17/12/2015

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  • Agarramento em válvulas é um problema muito comum em malhas de controle e geralmente é a principal causa do mau desempenho de sistemas industriais. Os efeitos desta não linearidade mais comumente observados são oscilações nas variáveis de processo. Para contornar os efeitos indesejáveis, compensadores de atrito têm sido propostos, com o objetivo de reduzir a variabilidade na saída. Neste trabalho é analisada a compensação do atrito em válvulas de controle pneumáticas por meio de uma técnica de linearização por realimentação. O modelo da válvula utilizado inclui tanto zona morta quanto salto. Resultados de simulação mostram que o uso desse modelo mais completo resulta em controladores com desempenho superior. O método é também comparado por meio de simulações com o método conhecido como Reforço Constante (CR), bastante utilizado neste problema.


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  • Agarramento em válvulas é um problema muito comum em malhas de controle e geralmente é a principal causa do mau desempenho de sistemas industriais. Os efeitos desta não linearidade mais comumente observados são oscilações nas variáveis de processo. Para contornar os efeitos indesejáveis, compensadores de atrito têm sido propostos, com o objetivo de reduzir a variabilidade na saída. Neste trabalho é analisada a compensação do atrito em válvulas de controle pneumáticas por meio de uma técnica de linearização por realimentação. O modelo da válvula utilizado inclui tanto zona morta quanto salto. Resultados de simulação mostram que o uso desse modelo mais completo resulta em controladores com desempenho superior. O método é também comparado por meio de simulações com o método conhecido como Reforço Constante (CR), bastante utilizado neste problema.

Teses
1
  • ROMULO ALVES DE OLIVEIRA
  • Especificação e Implementação de um Algoritmo Genético para Otimização de
    Projetos de Iluminação Pública
  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • JOSE LUIZ DA SILVA JUNIOR
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARIA EMILIA DE LIMA TOSTES
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 27/01/2015

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  • Atualmente os projetos de Iluminação Pública (IP), ou seja, ruas, avenidas, praças, estacionamentos e similares são realizados com a utilização de softwares comerciais ou livres, em geral, fornecidos por fabricantes ou grupos de fabricantes de produtos de iluminação, aplicando o Método Ponto a Ponto para o cálculo dos níveis de iluminação. Outros pontos em comum são: a falta de preocupação na redução dos custos dos projetos e a dificuldade em modificar as estruturas utilizadas, tais como: localização e altura dos postes e luminárias, ângulo de inclinação das luminárias, quantidade de luminárias por poste, entre outros. Qualquer alteração nas estruturas terá que ser feita manualmente, geralmente em um ambiente CAD, para depois obter os novos resultados e comparar com os anteriores. Para auxiliar nessa tarefa, é proposta aqui a utilização da Metaheurística Colônia de Formigas, onde os parâmetros e localização das estruturas passam a ser definidos automaticamente, de forma a atender os níveis de iluminação estabelecidos nas normas técnicas, além de otimizar o custo de material por unidade de área.


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  • Atualmente os projetos de Iluminação Pública (IP), ou seja, ruas, avenidas, praças, estacionamentos e similares são realizados com a utilização de softwares comerciais ou livres, em geral, fornecidos por fabricantes ou grupos de fabricantes de produtos de iluminação, aplicando o Método Ponto a Ponto para o cálculo dos níveis de iluminação. Outros pontos em comum são: a falta de preocupação na redução dos custos dos projetos e a dificuldade em modificar as estruturas utilizadas, tais como: localização e altura dos postes e luminárias, ângulo de inclinação das luminárias, quantidade de luminárias por poste, entre outros. Qualquer alteração nas estruturas terá que ser feita manualmente, geralmente em um ambiente CAD, para depois obter os novos resultados e comparar com os anteriores. Para auxiliar nessa tarefa, é proposta aqui a utilização da Metaheurística Colônia de Formigas, onde os parâmetros e localização das estruturas passam a ser definidos automaticamente, de forma a atender os níveis de iluminação estabelecidos nas normas técnicas, além de otimizar o custo de material por unidade de área.

2
  • JOSE IDIFRANSE AGUIAR TRINDADE
  • ESTUDO DA VARIAÇÃO DA PERIODICIDADE E DO ACOPLAMENTO ENTRE FSS COM ELEMENTOS FRACTAIS E HELICOIDAIS EM ESTRUTURAS DE MULTICAMADAS


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 30/01/2015

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  • Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de elementos fractais e elementos helicoidais em estruturas planares de microfita. Em particular, as superfícies seletivas de frequência (FSS) tiveram seus elementos convencionais alterados para formatos fractais e para o formato helicoidal. O substrato dielétrico usado é de fibra de vidro (FR-4) e tem espessura de 1,5 mm, permissividade elétrica relativa de 4,4 e tangente de perdas igual a 0,02. Para as FSS, adotou-se a geometria fractal pentagonal de Dürer e a geometria helicoidal. Para efetuar as medições, foram utilizadas duas antenas cornetas em visada direta, conectadas por cabo coaxial a um analisador de redes vetorial. Alguns protótipos foram selecionados para fabricação e medição. A partir dos resultados preliminares obtidos, objetivou-se encontrar aplicações práticas para as estruturas a partir do cascateamento entre elas. Para as FSSs com elementos fractais de Dürer, observou-se um comportamento multibanda proporcionado pela geometria fractal, ao mesmo tempo em que a largura de banda se tornou estreita na medida em que o nível de iteração fractal aumentou, tornando-a uma estrutura mais seletiva em frequência, com um maior fator de qualidade. Uma análise paramétrica possibilitou a análise da influência da variação da camada de ar entre elas. As estruturas fractais pentagonais foram consideradas e cascateadas. O cascateamento entre determinadas estruturas pentagonais apresentou um comportamento tri-band para determinados valores da camada de ar entre elas, com aplicações na banda licenciada 2,5 GHz (2,3 ~ 2,7 GHz), e 3,5 GHz (3,3 ~ 3,8 GHz). Para as FSSs com elementos helicoidais, seis estruturas foram consideradas. A partir de resultados preliminares obtidos com a análise isolada das estruturas, o cascateamento entre elas proporcionou o aumento da largura de banda, na medida em que a espessura da camada de ar aumenta. Com a finalidade de encontrar aplicações práticas para as estruturas helicoidais cascateadas, as estruturas propostas foram cascateadas e as mesmas encontraram aplicações na banda-X (8,0 ~ 12,0 GHz), e na banda não licenciada que compreende a faixa de 5,25 a 5,85 GHz. Na caracterização numérica e experimental das estruturas abordadas, utilizou-se, respectivamente, o software comercial Ansoft Designere um analisador de redes vetorial, modelo N5230A da Agilent.


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  • Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de elementos fractais e elementos helicoidais em estruturas planares de microfita. Em particular, as superfícies seletivas de frequência (FSS) tiveram seus elementos convencionais alterados para formatos fractais e para o formato helicoidal. O substrato dielétrico usado é de fibra de vidro (FR-4) e tem espessura de 1,5 mm, permissividade elétrica relativa de 4,4 e tangente de perdas igual a 0,02. Para as FSS, adotou-se a geometria fractal pentagonal de Dürer e a geometria helicoidal. Para efetuar as medições, foram utilizadas duas antenas cornetas em visada direta, conectadas por cabo coaxial a um analisador de redes vetorial. Alguns protótipos foram selecionados para fabricação e medição. A partir dos resultados preliminares obtidos, objetivou-se encontrar aplicações práticas para as estruturas a partir do cascateamento entre elas. Para as FSSs com elementos fractais de Dürer, observou-se um comportamento multibanda proporcionado pela geometria fractal, ao mesmo tempo em que a largura de banda se tornou estreita na medida em que o nível de iteração fractal aumentou, tornando-a uma estrutura mais seletiva em frequência, com um maior fator de qualidade. Uma análise paramétrica possibilitou a análise da influência da variação da camada de ar entre elas. As estruturas fractais pentagonais foram consideradas e cascateadas. O cascateamento entre determinadas estruturas pentagonais apresentou um comportamento tri-band para determinados valores da camada de ar entre elas, com aplicações na banda licenciada 2,5 GHz (2,3 ~ 2,7 GHz), e 3,5 GHz (3,3 ~ 3,8 GHz). Para as FSSs com elementos helicoidais, seis estruturas foram consideradas. A partir de resultados preliminares obtidos com a análise isolada das estruturas, o cascateamento entre elas proporcionou o aumento da largura de banda, na medida em que a espessura da camada de ar aumenta. Com a finalidade de encontrar aplicações práticas para as estruturas helicoidais cascateadas, as estruturas propostas foram cascateadas e as mesmas encontraram aplicações na banda-X (8,0 ~ 12,0 GHz), e na banda não licenciada que compreende a faixa de 5,25 a 5,85 GHz. Na caracterização numérica e experimental das estruturas abordadas, utilizou-se, respectivamente, o software comercial Ansoft Designere um analisador de redes vetorial, modelo N5230A da Agilent.

3
  • ALAN PAULO OLIVEIRA DA SILVA
  •  Modelo Comportamental do Capacitor Ferroelétrico como Unidade Básica de Neurônios Artificiais e sua Implementação em FPGA

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • VICENTE IDALBERTO BECERRA SABLON
  • Data: 30/01/2015

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  • As Redes Neurais Artificiais (ANNs) tem sido amplamente utilizadas no campo da inteligência artificial. As ANNs tem sua inspiração básica no sistema nervoso biológico e são máquinas computacionais com um alto grau de paralelismo normalmente compostas por redes paralelas de elementos não linears, os quais são chamados de neurônios artificiais. Os neurônios artificiais são organizados em camadas e são interligados através de pesos sinápticos de acordo com a arquitetura proposta pelo modelo da rede neural artificial. Muitas pesquisas tem sido realizadas envolvendo as ANNs, inclusive a implementação de neurônios artificiais em placas de hardware e a construção de sistemas inteligentes embarcados.

    Este trabalho propõe a implementação da lógica booleana através de neurônios artificiais com Capacitores Ferroelétricos (FeCapacitor) como sua unidade básica em plataforma de hardware reconfigurável. Será implementado em hardware o modelo do neurônio artificial Perceptron utilizando o FeCapacitor. Além disso, o modelo do Spiking Neuron, utilizando o FeCapacitor, será também implementado, já que ele tem a capacidade de implementar todas as portas lógicas com um único neurônio, inclusive a porta XOR. Os modelos serão embarcados em uma placa de hardware Field Programmable Gate Array (FPGA). As implementações serão realizadas através de modelos em Simulink e a sintetização dos mesmos será feita com o auxílio do software DSP Builder, da Altera Corporation. Através do DSP Builder também serão gerados os códigos VHDL de cada modelo implementado.


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  • As Redes Neurais Artificiais (ANNs) tem sido amplamente utilizadas no campo da inteligência artificial. As ANNs tem sua inspiração básica no sistema nervoso biológico e são máquinas computacionais com um alto grau de paralelismo normalmente compostas por redes paralelas de elementos não linears, os quais são chamados de neurônios artificiais. Os neurônios artificiais são organizados em camadas e são interligados através de pesos sinápticos de acordo com a arquitetura proposta pelo modelo da rede neural artificial. Muitas pesquisas tem sido realizadas envolvendo as ANNs, inclusive a implementação de neurônios artificiais em placas de hardware e a construção de sistemas inteligentes embarcados.

    Este trabalho propõe a implementação da lógica booleana através de neurônios artificiais com Capacitores Ferroelétricos (FeCapacitor) como sua unidade básica em plataforma de hardware reconfigurável. Será implementado em hardware o modelo do neurônio artificial Perceptron utilizando o FeCapacitor. Além disso, o modelo do Spiking Neuron, utilizando o FeCapacitor, será também implementado, já que ele tem a capacidade de implementar todas as portas lógicas com um único neurônio, inclusive a porta XOR. Os modelos serão embarcados em uma placa de hardware Field Programmable Gate Array (FPGA). As implementações serão realizadas através de modelos em Simulink e a sintetização dos mesmos será feita com o auxílio do software DSP Builder, da Altera Corporation. Através do DSP Builder também serão gerados os códigos VHDL de cada modelo implementado.

4
  • CARLOS GOMES DE MOURA
  • Uso de Metamaterial em Antenas de Microfita com Supercondutor


  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARINALDO PINHEIRO DE SOUSA NETO
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 06/02/2015
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  • Na sua estrutura mais simples a antena de microfita é composta de um elemento metálico (patch) depositado num substrato que, por sua vez, está sobre um plano de terra. O patch, ou elemento ressoador, pode ter várias geometrias tais como: quadrada, retangular, circular, elíptica, triangular ou qualquer outra configuração, de acordo com a característica desejada.

    Os metamateriais tem atraído uma grande atenção nas ultimas décadas, em decorrência de suas propriedades eletromagnéticas não serem encontradas na natureza. Desde que os metamateriais passaram a ser sintetizados através da inserção de inclusões artificialmente fabricadas num meio homogêneo especificado, facilitou ao pesquisador uma larga coleção de parâmetros independentes, como, por exemplo, as propriedades eletromagnéticas do material. Foram realizadas uma investigação das propriedades dos Ressoadores em anel e dos metamateriais.

    Foi apresentado um estudo das principais teorias que explicam com clareza a supercondutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos são as teorias que dão suporte a aplicação dos supercondutores nas antenas de microfita.

    Assim, esta Tese de Doutorado apresenta uma análise teórica, numérico-computacional e experimental, utilizando o formalismo de onda completa, através da aplicação do método da Linha de Transmissão Transversa – LTT, aplicado no Domínio da Transformada de Fourier (FTD). O LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos dos componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva. São obtidos resultados da freqüência de ressonância em função dos parâmetros da antena. Para validação das análises foram elaborados programas computacionais na linguagem Fortran, simulações no software comercial Ansoft HFSS®, sendo as curvas traçadas no HFSS e no software Matlab, além de se comparar o patch convencional com o supercondutor e depois se comparar um substrato metamaterial com um convencional, juntando o substrato com o patch, verificando o que melhora em ambos os quesitos, demonstrando a utilização prática destas estruturas em antenas fabricadas em laboratório.


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  • Na sua estrutura mais simples a antena de microfita é composta de um elemento metálico (patch) depositado num substrato que, por sua vez, está sobre um plano de terra. O patch, ou elemento ressoador, pode ter várias geometrias tais como: quadrada, retangular, circular, elíptica, triangular ou qualquer outra configuração, de acordo com a característica desejada.

    Os metamateriais tem atraído uma grande atenção nas ultimas décadas, em decorrência de suas propriedades eletromagnéticas não serem encontradas na natureza. Desde que os metamateriais passaram a ser sintetizados através da inserção de inclusões artificialmente fabricadas num meio homogêneo especificado, facilitou ao pesquisador uma larga coleção de parâmetros independentes, como, por exemplo, as propriedades eletromagnéticas do material. Foram realizadas uma investigação das propriedades dos Ressoadores em anel e dos metamateriais.

    Foi apresentado um estudo das principais teorias que explicam com clareza a supercondutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos são as teorias que dão suporte a aplicação dos supercondutores nas antenas de microfita.

    Assim, esta Tese de Doutorado apresenta uma análise teórica, numérico-computacional e experimental, utilizando o formalismo de onda completa, através da aplicação do método da Linha de Transmissão Transversa – LTT, aplicado no Domínio da Transformada de Fourier (FTD). O LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos dos componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva. São obtidos resultados da freqüência de ressonância em função dos parâmetros da antena. Para validação das análises foram elaborados programas computacionais na linguagem Fortran, simulações no software comercial Ansoft HFSS®, sendo as curvas traçadas no HFSS e no software Matlab, além de se comparar o patch convencional com o supercondutor e depois se comparar um substrato metamaterial com um convencional, juntando o substrato com o patch, verificando o que melhora em ambos os quesitos, demonstrando a utilização prática destas estruturas em antenas fabricadas em laboratório.

5
  • GUTEMBERGUE SOARES DA SILVA
  • Contribuições ao estudo de modelagem de equações estruturais  na avalição da satisfação do cliente de serviços de comunicações móveis.

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE PEDRO FERNANDES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • TEOFILO CAMARA MATTOZO
  • Data: 26/02/2015
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  • No mercado de telecomunicações as transformações tecnológicas das últimas décadas aliaram-se a um cenário formado por empresas de alta tecnologia que caracterizam o setor de comunicações móveis pessoais em todo mundo. Neste contexto, as empresas deste setor preocupam-se cada vez mais com a competitividade, oferta de serviços, área de atendimento, demanda reprimida e a lealdade do cliente. Estudos de comportamento do consumidor pesquisam a satisfação e lealdade de clientes como fatores básicos para relações bem sucedidas e duradouras com as empresas. A complexidade das relações entre variáveis na avaliação da satisfação do cliente em comunicações móveis pode ser adequadamente pesquisada com a utilização de métodos estatísticos multivariados. Essa tese analisou as relações causais envolvendo os antecedentes e consequentes associados à satisfação do cliente, no segmento de comunicações móveis, bem como desenvolveu e validou um modelo comportamental do cliente no uso deste serviço, buscando explicar as relações entre os construtos envolvidos: satisfação, qualidade dos serviços, valor percebido, imagem da marca, lealdade e reclamação. Foi estabelecida uma ampla base teórica para avaliar a importância estratégica do modelo que relaciona a influência na satisfação do serviço com as percepções dos clientes e avaliada a precisão deste modelo, por meio de uma análise comparativa a utilização de três métodos de estimação dos seus parâmetros, MLE, GLS, e ULS, com o emprego de modelagem de equações estruturais. Foram feitas aplicações em análises de dados, sendo testada e avaliada empiricamente, a influência do gênero na satisfação do cliente deste setor, além de uma segmentação de mercado utilizando mapas auto-organizáveis e a correspondente validação deste processo, com modelagem de equações estruturais.Os resultados do estudo empírico produziram uma boa qualidade de ajustamento para o modelo teórico proposto, com evidências do estabelecimento de uma adequada capacidade explicativa e preditiva, destacando-se a relevância da relação causal entre a satisfação e lealdade, em consonância com diversos estudos realizados para os mercados de comunicações móveis.


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  • No mercado de telecomunicações as transformações tecnológicas das últimas décadas aliaram-se a um cenário formado por empresas de alta tecnologia que caracterizam o setor de comunicações móveis pessoais em todo mundo. Neste contexto, as empresas deste setor preocupam-se cada vez mais com a competitividade, oferta de serviços, área de atendimento, demanda reprimida e a lealdade do cliente. Estudos de comportamento do consumidor pesquisam a satisfação e lealdade de clientes como fatores básicos para relações bem sucedidas e duradouras com as empresas. A complexidade das relações entre variáveis na avaliação da satisfação do cliente em comunicações móveis pode ser adequadamente pesquisada com a utilização de métodos estatísticos multivariados. Essa tese analisou as relações causais envolvendo os antecedentes e consequentes associados à satisfação do cliente, no segmento de comunicações móveis, bem como desenvolveu e validou um modelo comportamental do cliente no uso deste serviço, buscando explicar as relações entre os construtos envolvidos: satisfação, qualidade dos serviços, valor percebido, imagem da marca, lealdade e reclamação. Foi estabelecida uma ampla base teórica para avaliar a importância estratégica do modelo que relaciona a influência na satisfação do serviço com as percepções dos clientes e avaliada a precisão deste modelo, por meio de uma análise comparativa a utilização de três métodos de estimação dos seus parâmetros, MLE, GLS, e ULS, com o emprego de modelagem de equações estruturais. Foram feitas aplicações em análises de dados, sendo testada e avaliada empiricamente, a influência do gênero na satisfação do cliente deste setor, além de uma segmentação de mercado utilizando mapas auto-organizáveis e a correspondente validação deste processo, com modelagem de equações estruturais.Os resultados do estudo empírico produziram uma boa qualidade de ajustamento para o modelo teórico proposto, com evidências do estabelecimento de uma adequada capacidade explicativa e preditiva, destacando-se a relevância da relação causal entre a satisfação e lealdade, em consonância com diversos estudos realizados para os mercados de comunicações móveis.

6
  • PAULO VITOR SILVA
  • Regulador Eletromagnético de Frequência Aplicado no Controle de Velocidade de Geradores Eólicos

  • Orientador : RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIANO SALVADORI
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • VLADIMIRO HENRIQUE BARROSA PINTO DE MIRANDA
  • Data: 11/05/2015

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  • A necessidade constante de novas fontes de energias renováveis vem promovendo cada vez mais o aumento de investimentos nessa área. Dentre essas fontes, a energia eólica vem tomando grande destaque. Torna-se importante promover a busca pelo aprimoramento das tecnologias envolvidas nas topologias de aerogeradores, buscando alternativas que aumentem o rendimento obtido, apesar da irregularidade da velocidade do vento.

    Este trabalho apresenta um novo sistema para controle de velocidade, aqui aplicado em aerogeradores, o Regulador Eletromagnético de Frequência (REF). Um dos dispositivos mais utilizados em algumas topologias são as caixas de engrenagens mecânicas que, além de uma vida útil curta, representam frequentemente, fontes de ruído e defeitos. O REF dispensa essas caixas de transmissão, representando um avanço tecnológico, utilizando para isso uma máquina de indução adaptada, na qual o estator passa a ser móvel, solidário ao eixo da turbina.

    Na topologia utilizada neste trabalho, o REF também permite dispensar o uso de conversores eletrônicos para estabelecer o acoplamento entre o aerogerador e a rede elétrica, razão pela qual também proporciona a possibilidade de obtenção de geração em corrente alternada, com tensão e frequência constantes, onde não exista a rede elétrica.

    Responsável pelo controle da velocidade mecânica do gerador, o REF pode ser útil em outros sistemas de transmissão onde o controle de velocidade mecânica de saída seja o objetivo.

    Além disso, por operar através da combinação de duas entradas, uma mecânica e outra elétrica, o REF multiplica as possibilidades de aplicações por ser apto ao acoplamento sinérgico entre energias de matrizes diferentes, e, por tais motivos, possibilita que as diversas fontes de energia envolvidas sejam desacopladas da rede, sendo o gerador síncrono o responsável pela conexão do sistema com a rede elétrica, simplificando as estratégias de controle quanto à potência injetada na mesma.

    Resultados de simulação e experimentais são apresentados no decorrer do trabalho, voltados a um aerogerador, validando a proposta em relação a eficiência no controle de velocidade do sistema para diferentes condições de vento.


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  • A necessidade constante de novas fontes de energias renováveis vem promovendo cada vez mais o aumento de investimentos nessa área. Dentre essas fontes, a energia eólica vem tomando grande destaque. Torna-se importante promover a busca pelo aprimoramento das tecnologias envolvidas nas topologias de aerogeradores, buscando alternativas que aumentem o rendimento obtido, apesar da irregularidade da velocidade do vento.

    Este trabalho apresenta um novo sistema para controle de velocidade, aqui aplicado em aerogeradores, o Regulador Eletromagnético de Frequência (REF). Um dos dispositivos mais utilizados em algumas topologias são as caixas de engrenagens mecânicas que, além de uma vida útil curta, representam frequentemente, fontes de ruído e defeitos. O REF dispensa essas caixas de transmissão, representando um avanço tecnológico, utilizando para isso uma máquina de indução adaptada, na qual o estator passa a ser móvel, solidário ao eixo da turbina.

    Na topologia utilizada neste trabalho, o REF também permite dispensar o uso de conversores eletrônicos para estabelecer o acoplamento entre o aerogerador e a rede elétrica, razão pela qual também proporciona a possibilidade de obtenção de geração em corrente alternada, com tensão e frequência constantes, onde não exista a rede elétrica.

    Responsável pelo controle da velocidade mecânica do gerador, o REF pode ser útil em outros sistemas de transmissão onde o controle de velocidade mecânica de saída seja o objetivo.

    Além disso, por operar através da combinação de duas entradas, uma mecânica e outra elétrica, o REF multiplica as possibilidades de aplicações por ser apto ao acoplamento sinérgico entre energias de matrizes diferentes, e, por tais motivos, possibilita que as diversas fontes de energia envolvidas sejam desacopladas da rede, sendo o gerador síncrono o responsável pela conexão do sistema com a rede elétrica, simplificando as estratégias de controle quanto à potência injetada na mesma.

    Resultados de simulação e experimentais são apresentados no decorrer do trabalho, voltados a um aerogerador, validando a proposta em relação a eficiência no controle de velocidade do sistema para diferentes condições de vento.

7
  • JULIO CESAR PAULINO DE MELO
  • Autonomic Hardware Manager - Uma Sistema de Hardware Autonomico Utilizando Solução de Repositório Ativo de Componentes

  • Orientador : LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALISSON VASCONCELOS DE BRITO
  • ELMAR UWE KURT MELCHER
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • MONICA MAGALHAES PEREIRA
  • Data: 29/05/2015
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  • Esta tese tem como objetivo desenvolver e implementar um sistema Autonômico de Hardware, capaz de gerenciar o hardware em operação em dispositivos reconfiguráveis, possibilitando mecanismos de manipulação e geração de hardware usando a metodologia de Repositório Ativo de Componentes. O sistema será usado para conceber sistemas de hardware sensíveis à contexto, provendo métodos para modelar e adaptar um sistema de hardware ao Contexto de Operação em que se encontra.

    A solução consiste no desenvolvimento uma arquitetura de Hardware-Software chamada Autonomic Hardware Manager, um Repositório Ativo de componentes de hardware, que irá gerenciar e gerar hardware durante a operação do sistema. Um metamodelo e método de modelagem de Contexto de Operação para sistemas de hardwarware será desenvolvido e adicionado ao repositório ativo, fazendo com que o mesmo se torne sensível ao contexto. Para efeitos de prova do funcionamento da arquitetura, experimentos são propostos e implementados visando provar as hipóteses e completar os objetivos da tese.

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  • Esta tese tem como objetivo desenvolver e implementar um sistema Autonômico de Hardware, capaz de gerenciar o hardware em operação em dispositivos reconfiguráveis, possibilitando mecanismos de manipulação e geração de hardware usando a metodologia de Repositório Ativo de Componentes. O sistema será usado para conceber sistemas de hardware sensíveis à contexto, provendo métodos para modelar e adaptar um sistema de hardware ao Contexto de Operação em que se encontra.

    A solução consiste no desenvolvimento uma arquitetura de Hardware-Software chamada Autonomic Hardware Manager, um Repositório Ativo de componentes de hardware, que irá gerenciar e gerar hardware durante a operação do sistema. Um metamodelo e método de modelagem de Contexto de Operação para sistemas de hardwarware será desenvolvido e adicionado ao repositório ativo, fazendo com que o mesmo se torne sensível ao contexto. Para efeitos de prova do funcionamento da arquitetura, experimentos são propostos e implementados visando provar as hipóteses e completar os objetivos da tese.
8
  • ADERSON JAMIER SANTOS REIS
  • Um Controlador Dual Subótimo com Fator de Peso Variável no Tempo

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 12/06/2015

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  • O presente trabalho insere-se no âmbito dos sistemas de controle duais adaptativos.
    O controle dual contempla uma solução ótima formulada para um problema na teoria
    de controle estocástico no qual envolve incertezas e variações de parâmetros no tempo.
    Este trabalho propõe uma modificação em um controlador dual subótimo para sistemas
    discretos no tempo. O controlador ótimo dual almeja um balanceamento correto que
    busca, ao mesmo tempo, manter um bom controle e obter pequenos erros de estimativas.
    O sinal de controle é calculado de maneira a minimizar a variação da saída do sistema com
    base num valor de referência um passo adiante. A ideia deste controlador dual subótimo é
    adicionar termos simples na matriz de covariância dos parâmetros estimados dois passos
    adiante. Um algoritmo adaptativo é utilizado para o ajuste do parâmetro de projeto l
    a cada passo do sistema. O desempenho do controlador proposto é avaliado através do
    método de simulações Monte Carlo.


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  • O presente trabalho insere-se no âmbito dos sistemas de controle duais adaptativos.
    O controle dual contempla uma solução ótima formulada para um problema na teoria
    de controle estocástico no qual envolve incertezas e variações de parâmetros no tempo.
    Este trabalho propõe uma modificação em um controlador dual subótimo para sistemas
    discretos no tempo. O controlador ótimo dual almeja um balanceamento correto que
    busca, ao mesmo tempo, manter um bom controle e obter pequenos erros de estimativas.
    O sinal de controle é calculado de maneira a minimizar a variação da saída do sistema com
    base num valor de referência um passo adiante. A ideia deste controlador dual subótimo é
    adicionar termos simples na matriz de covariância dos parâmetros estimados dois passos
    adiante. Um algoritmo adaptativo é utilizado para o ajuste do parâmetro de projeto l
    a cada passo do sistema. O desempenho do controlador proposto é avaliado através do
    método de simulações Monte Carlo.

9
  • LEONARDO WAYLAND TORRES SILVA
  • Otimização do Controle do Diagrama de Radiação de Radares de Varredura para Rastreio de Foguetes Usando o Método GAMMC para o Caso Planar (GAMMC-P)

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • Data: 19/06/2015

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  • Os centros de lançamento e rastreio têm por finalidade realizar atividades científicas e comerciais com veículos aeroespaciais. Os Sistemas de Rastreio de Foguetes (SRF) integram a infraestrutura desses centros, sendo responsáveis pela coleta e processamento dos dados da trajetória dos veículos. Os sensores dos SRFs normalmente são Radares com Refletores Parabólicos (RRPs), mas também é possível usar radares com arranjos de antenas, chamados de Arranjos de Varredura (AVs), originando os Radares com Arranjos de Varredura (RAVs). Nos AVs, o sinal de alimentação de cada elemento radiante do arranjo pode ser ajustado para fazer o controle eletrônico do diagrama de radiação, a fim de aumentar as funcionalidades e reduzir as manutenções do sistema. Com isso, nos projetos de implantação e reutilização de RAVs, a modelagem está sujeita a várias combinações de sinais de alimentação, produzindo um problema de otimização complexo, devido ao grande número de soluções disponíveis. Para solucionar tal problema, é possível usar métodos de otimização off-line, tais como Algoritmos Genéticos (AGs), cujas soluções calculadas são armazenadas para aplicações on-line. Nesse contexto, o método do Algoritmo Genético com Crossover Máximo-Mínimo (Genetic Algorithm with Maximum-Minimum Crossover – GAMMC) foi usado para desenvolver o algoritmo GAMMC-P, que otimiza a etapa de modelagem do controle do diagrama de radiação de AVs planares. Comparado a um AG com recombinação convencional, o GAMMC tem uma abordagem diferente, pois realiza a recombinação de indivíduos mais aptos com indivíduos menos aptos, para aumentar a diversidade genética da população, evitando a convergência prematura, aumentando o fitness e reduzindo o tempo de processamento. Assim, o GAMMC-P utiliza um algoritmo reconfigurável, com múltiplos objetivos, codificação real diferenciada e o operador genético MMC, tendo atingido com sucesso os requisitos propostos para diferentes condições de operação de um RAV planar.
     

     


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  • Os centros de lançamento e rastreio têm por finalidade realizar atividades científicas e comerciais com veículos aeroespaciais. Os Sistemas de Rastreio de Foguetes (SRF) integram a infraestrutura desses centros, sendo responsáveis pela coleta e processamento dos dados da trajetória dos veículos. Os sensores dos SRFs normalmente são Radares com Refletores Parabólicos (RRPs), mas também é possível usar radares com arranjos de antenas, chamados de Arranjos de Varredura (AVs), originando os Radares com Arranjos de Varredura (RAVs). Nos AVs, o sinal de alimentação de cada elemento radiante do arranjo pode ser ajustado para fazer o controle eletrônico do diagrama de radiação, a fim de aumentar as funcionalidades e reduzir as manutenções do sistema. Com isso, nos projetos de implantação e reutilização de RAVs, a modelagem está sujeita a várias combinações de sinais de alimentação, produzindo um problema de otimização complexo, devido ao grande número de soluções disponíveis. Para solucionar tal problema, é possível usar métodos de otimização off-line, tais como Algoritmos Genéticos (AGs), cujas soluções calculadas são armazenadas para aplicações on-line. Nesse contexto, o método do Algoritmo Genético com Crossover Máximo-Mínimo (Genetic Algorithm with Maximum-Minimum Crossover – GAMMC) foi usado para desenvolver o algoritmo GAMMC-P, que otimiza a etapa de modelagem do controle do diagrama de radiação de AVs planares. Comparado a um AG com recombinação convencional, o GAMMC tem uma abordagem diferente, pois realiza a recombinação de indivíduos mais aptos com indivíduos menos aptos, para aumentar a diversidade genética da população, evitando a convergência prematura, aumentando o fitness e reduzindo o tempo de processamento. Assim, o GAMMC-P utiliza um algoritmo reconfigurável, com múltiplos objetivos, codificação real diferenciada e o operador genético MMC, tendo atingido com sucesso os requisitos propostos para diferentes condições de operação de um RAV planar.
     

     

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  • NATHALEE CAVALCANTE DE ALMEIDA
  • Técnicas de Conformação de Feixe em Arranjo de Antenas utilizando Aprendizagem por Reforço

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • FABBRYCCIO AKKAZZHA CHAVES MACHADO CARDOSO
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • Data: 19/06/2015

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  • A conformação de feixe, também conhecida como beamforming, é uma técnica bastante utilizada em diversas áreas. Com o auxílio de um arranjo de antenas, a conformação de feixe tem como objetivo minimizar a contribuição de interferentes de direções desconhecidas, enquanto captura o sinal desejado em uma dada direção. Nesta tese são propostas técnicas de conformação de feixe utilizando Aprendizagem por Reforço (AR) através do algoritmo Q-Learning, em arranjo de antenas. Uma das propostas é utilizar AR para encontrar a política ótima de seleção entre a conformação de feixe (CF) e o controle de potência (CP) a fim de aproveitar melhor as características individuais de cada uma delas para um determinado valor de Relação Sinal-Ruído Interferente (SINR). Outra proposta é utilizar AR na determinação da política ótima entre algoritmos de conformação cega de feixes, CMA (Algoritmo do Módulo Constante) e DD (Decisão Direta) em ambientes com multipercurso, ou seja, com diversas reflexões do mesmo sinal. Através de simulações destas propostas foi possível concluir que a AR pode ser eficaz para implementar uma política de chaveamento entre diferentes técnicas buscando sempre aproveitar características positivas de cada uma delas.


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  • A conformação de feixe, também conhecida como beamforming, é uma técnica bastante utilizada em diversas áreas. Com o auxílio de um arranjo de antenas, a conformação de feixe tem como objetivo minimizar a contribuição de interferentes de direções desconhecidas, enquanto captura o sinal desejado em uma dada direção. Nesta tese são propostas técnicas de conformação de feixe utilizando Aprendizagem por Reforço (AR) através do algoritmo Q-Learning, em arranjo de antenas. Uma das propostas é utilizar AR para encontrar a política ótima de seleção entre a conformação de feixe (CF) e o controle de potência (CP) a fim de aproveitar melhor as características individuais de cada uma delas para um determinado valor de Relação Sinal-Ruído Interferente (SINR). Outra proposta é utilizar AR na determinação da política ótima entre algoritmos de conformação cega de feixes, CMA (Algoritmo do Módulo Constante) e DD (Decisão Direta) em ambientes com multipercurso, ou seja, com diversas reflexões do mesmo sinal. Através de simulações destas propostas foi possível concluir que a AR pode ser eficaz para implementar uma política de chaveamento entre diferentes técnicas buscando sempre aproveitar características positivas de cada uma delas.

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  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • Algoritmo Modificado de PSO Matricial aplicado a Identificação de Sistemas com Análise de Convergência

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 06/07/2015

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  • Recentemente diversas técnicas de computação evolucionárias têm sido utilizadas em áreas como estimação de parâmetros de processos dinâmicos lineares e não lineares ou até sujeitos a incertezas. Isso motiva a utilização de algoritmos como o otimizador por nuvem de partículas (PSO) nas referidas áreas do conhecimento. Porém, pouco se sabe sobre a convergência desse algoritmo e, principalmente, as análises e estudos realizados têm se concentrado em resultados experimentais. Por isso, é objetivo deste trabalho propor uma nova estrutura para o PSO que permita analisar melhor a convergência do algoritmo de forma analítica. Para isso, o PSO é reestruturado para assumir uma forma matricial e reformulado como um sistema linear por partes. As partes serão analisadas de forma separada e será proposta a inserção de um fator de esquecimento que garante que a parte mais significativa deste sistema possua autovalores dentro do círculo de raio unitário. Também será realizada a análise da convergência do algoritmo como um todo, utilizando um critério de convergência quase certa, aplicável a sistemas chaveados. Na sequência, serão realizados testes experimentais de maneira a verificar o comportamento dos autovalores após a inserção do fator de esquecimento. Posteriormente, os algoritmos de identificação de parâmetros tradicionais serão combinados com o PSO matricial, de maneira a tornar os resultados da identificação tão bons ou melhores que a identificação apenas com o PSO ou, apenas com os algoritmos tradicionais. Os resultados mostram a convergência das partículas em uma região delimitada e que as funções obtidas após a combinação do algoritmo PSO matricial com os algoritmos convencionais, apresentam maior generalização para o sistema apresentado. As conclusões a que se chega é que a hibridização, apesar de limitar a busca por uma partícula mais apta do PSO, permite um desempenho mínimo para o algoritmo e ainda possibilita melhorar o resultado obtido com os algoritmos tradicionais, permitindo a representação do sistema aproximado em quantidades maiores de frequências.


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  • Recentemente diversas técnicas de computação evolucionárias têm sido utilizadas em áreas como estimação de parâmetros de processos dinâmicos lineares e não lineares ou até sujeitos a incertezas. Isso motiva a utilização de algoritmos como o otimizador por nuvem de partículas (PSO) nas referidas áreas do conhecimento. Porém, pouco se sabe sobre a convergência desse algoritmo e, principalmente, as análises e estudos realizados têm se concentrado em resultados experimentais. Por isso, é objetivo deste trabalho propor uma nova estrutura para o PSO que permita analisar melhor a convergência do algoritmo de forma analítica. Para isso, o PSO é reestruturado para assumir uma forma matricial e reformulado como um sistema linear por partes. As partes serão analisadas de forma separada e será proposta a inserção de um fator de esquecimento que garante que a parte mais significativa deste sistema possua autovalores dentro do círculo de raio unitário. Também será realizada a análise da convergência do algoritmo como um todo, utilizando um critério de convergência quase certa, aplicável a sistemas chaveados. Na sequência, serão realizados testes experimentais de maneira a verificar o comportamento dos autovalores após a inserção do fator de esquecimento. Posteriormente, os algoritmos de identificação de parâmetros tradicionais serão combinados com o PSO matricial, de maneira a tornar os resultados da identificação tão bons ou melhores que a identificação apenas com o PSO ou, apenas com os algoritmos tradicionais. Os resultados mostram a convergência das partículas em uma região delimitada e que as funções obtidas após a combinação do algoritmo PSO matricial com os algoritmos convencionais, apresentam maior generalização para o sistema apresentado. As conclusões a que se chega é que a hibridização, apesar de limitar a busca por uma partícula mais apta do PSO, permite um desempenho mínimo para o algoritmo e ainda possibilita melhorar o resultado obtido com os algoritmos tradicionais, permitindo a representação do sistema aproximado em quantidades maiores de frequências.

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  • MELINDA CESIANARA SILVA DA CRUZ
  • Metodologia de estimação de estados para tratamento de medições errôneas e registros não sincronizados em algoritmos de localização de faltas em linhas de transmissão.

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENEMAR ALENCAR DE SOUZA
  • DENIS VINICIUS COURY
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 17/07/2015
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  • O desempenho de algoritmos para localização de faltas em linhas de transmissão está diretamente relacionado à exatidão dos seus dados de entrada. Assim, fatores como erros nos parâmetros da linha de transmissão, falhas na sincronização de registros oscilográficos e erros em medições de tensão e de corrente podem influenciar de forma significativa as ferramentas que usam dados errôneos para indicar o local de defeitos. Este
    trabalho apresenta uma nova metodologia para localização de faltas em linhas de transmissão, baseada na teoria de estimação de estados, de forma a determinar o local mais provável de ocorrência de curtos-circuitos através da consideração de erros sistemáticos realísticos que podem estar presentes nas medições de tensão e de corrente. O algoritmo foi implementado em duas etapas: pré-falta e pós-falta. Na primeira etapa, admitindo dados não sincronizados, estima-se o ângulo de sincronização e os parâmetros de sequência
    positiva da linha de transmissão, e na segunda, estima-se a distância de falta. Além de calcular o valor mais provável para a distância de falta, a partir da consideração de erros nas medições, a variância associada a esta distância também é determinada, usando definições da teoria de erros. Essa é uma das principais contribuições deste trabalho, visto que, a partir o algoritmo proposto, é possível determinar uma região de provável incidência da falta, com aproximadamente 95,45% de confiança. Testes para avaliação e validação da
    metodologia foram realizados a partir de registros reais de falta e a partir de simulações de sistemas fictícios de transmissão no software ATP. Os resultados obtidos são relevantes para mostrar que o estimador de localização de faltas desenvolvido apresenta bom desempenho mesmo adotando variâncias realísticas.


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  • O desempenho de algoritmos para localização de faltas em linhas de transmissão está diretamente relacionado à exatidão dos seus dados de entrada. Assim, fatores como erros nos parâmetros da linha de transmissão, falhas na sincronização de registros oscilográficos e erros em medições de tensão e de corrente podem influenciar de forma significativa as ferramentas que usam dados errôneos para indicar o local de defeitos. Este
    trabalho apresenta uma nova metodologia para localização de faltas em linhas de transmissão, baseada na teoria de estimação de estados, de forma a determinar o local mais provável de ocorrência de curtos-circuitos através da consideração de erros sistemáticos realísticos que podem estar presentes nas medições de tensão e de corrente. O algoritmo foi implementado em duas etapas: pré-falta e pós-falta. Na primeira etapa, admitindo dados não sincronizados, estima-se o ângulo de sincronização e os parâmetros de sequência
    positiva da linha de transmissão, e na segunda, estima-se a distância de falta. Além de calcular o valor mais provável para a distância de falta, a partir da consideração de erros nas medições, a variância associada a esta distância também é determinada, usando definições da teoria de erros. Essa é uma das principais contribuições deste trabalho, visto que, a partir o algoritmo proposto, é possível determinar uma região de provável incidência da falta, com aproximadamente 95,45% de confiança. Testes para avaliação e validação da
    metodologia foram realizados a partir de registros reais de falta e a partir de simulações de sistemas fictícios de transmissão no software ATP. Os resultados obtidos são relevantes para mostrar que o estimador de localização de faltas desenvolvido apresenta bom desempenho mesmo adotando variâncias realísticas.

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  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • Registro Global de Nuvens de Pontos RGB-D em Tempo Real Usando Fluxo Óptico e Marcadores

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO MOTTA DE CARVALHO
  • JUSTO EMÍLIO ALVAREZ JÁCOBO
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • ROSIERY DA SILVA MAIA
  • Data: 31/07/2015

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  • O registro de nuvens de pontos capturadas por sensores de profundidade é uma importante etapa em aplicações de reconstrução 3D. Em diversos casos como localização e mapeamento para robótica ou realidade aumentada para entretenimento, o registro deve ser realizado não só com precisão estrita, como também na frequência de dados de aquisição do sensor. Com o objetivo de registrar nuvens de pontos de sensores RGB-D (p. ex. Microsoft Kinect), é proposto nesta tese o uso do algoritmo de fluxo óptico piramidal esparso para registro incremental a partir de dados de aparência e profundidade. O erro acumulado inerente ao processo incremental é posteriormente reduzido, através do uso de um marcador artificial e minimização de erro por otimização em grafo de poses. Resultados experimentais obtidos após o processamento de diversos conjuntos de dados RGB-D validam o sistema proposto por esta tese para aplicações de odometria visual, SLAM visual e digitalização de objetos em tempo real.


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  • O registro de nuvens de pontos capturadas por sensores de profundidade é uma importante etapa em aplicações de reconstrução 3D. Em diversos casos como localização e mapeamento para robótica ou realidade aumentada para entretenimento, o registro deve ser realizado não só com precisão estrita, como também na frequência de dados de aquisição do sensor. Com o objetivo de registrar nuvens de pontos de sensores RGB-D (p. ex. Microsoft Kinect), é proposto nesta tese o uso do algoritmo de fluxo óptico piramidal esparso para registro incremental a partir de dados de aparência e profundidade. O erro acumulado inerente ao processo incremental é posteriormente reduzido, através do uso de um marcador artificial e minimização de erro por otimização em grafo de poses. Resultados experimentais obtidos após o processamento de diversos conjuntos de dados RGB-D validam o sistema proposto por esta tese para aplicações de odometria visual, SLAM visual e digitalização de objetos em tempo real.

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  • HELTON MAIA PEIXOTO
  • Modelagem dos efeitos da irradiação luminosa no cérebro de camundongos e rastreamento de neurônios durante experimentos de microscopia de fluorescência

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • CICILIA RAQUEL MAIA LEITE
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • RICHARDSON NAVES LEAO
  • WILFREDO BLANCO FIGUEROLA
  • Data: 31/07/2015

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  • As proteínas fluorescentes constituem uma ferramenta fundamental em vários campos da biologia, pois permitem enxergar o desenvolvimento de estruturas e processos dinâmicos de células em tecido vivo, com o auxílio da microscopia de fluorescência. A Optogenética é outra técnica que atualmente ganha destaque na Neurociências e que, de forma geral, permite ativar/desativar neurônios a partir da irradiação luminosa de certos comprimentos de onda sobre as células que possuem canais iônicos sensíveis à luz, e ainda pode ser utilizada concomitantemente com as proteínas fluorescentes. Esta tese possui dois objetivos principais. Inicialmente, são estudados os efeitos da interação da luz e o cérebro de camundongos para aplicações em experimentos de Optogenética. Nesta etapa, são modelados, a partir de características do cérebro de camundongos e utilizando a teoria de Kulbelka-Munk, os efeitos de absorção e espalhamento da luz, em comprimentos de onda específicos, em função da distância de penetração no tecido cerebral. Além disso, são modeladas as variações de temperatura utilizando o método dos elementos finitos na resolução da equação de bioaquecimento de Pennes, com o auxílio do COMSOL Multiphysics Modeling Software 4.4, onde são simulados protocolos de estimulação luminosa, tipicamente utilizados em Optogenética. Posteriormente, são desenvolvidos algoritmos computacionais capazes de reduzir a exposição das células nervosas à irradiação luminosa necessária à visualização da fluorescência emitida por elas. Nesta etapa, são descritas as técnicas de processamento digital de imagens desenvolvidas para uso em microscopia de fluorescência, com o intuito de reduzir a exposição das amostras de cérebro à luz contínua, responsável pela excitação dos fluorocromos. As técnicas de processamento de imagens desenvolvidas e utilizadas são capazes de rastrear, em tempo real, uma região de interesse (ROI) e substituir a fluorescência emitida pelas células por uma máscara virtual, como resultado da sobreposição da ROI que está sendo rastreada e a informação de fluorescência previamente armazenada, mantendo a localização das células independentemente do tempo de exposição à luz fluorescente. Em resumo, esta tese pretende entender os efeitos da irradiação luminosa no cérebro, no contexto da Optogenética, além de fornecer uma ferramenta computacional que possa auxiliar certos experimentos em microscopia de fluorescência na redução do desvanecimento (bleaching) das amostras e dos danos (photodamage) causados ao tecido devido à intensa exposição das estruturas fluorescentes à luz.


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  • As proteínas fluorescentes constituem uma ferramenta fundamental em vários campos da biologia, pois permitem enxergar o desenvolvimento de estruturas e processos dinâmicos de células em tecido vivo, com o auxílio da microscopia de fluorescência. A Optogenética é outra técnica que atualmente ganha destaque na Neurociências e que, de forma geral, permite ativar/desativar neurônios a partir da irradiação luminosa de certos comprimentos de onda sobre as células que possuem canais iônicos sensíveis à luz, e ainda pode ser utilizada concomitantemente com as proteínas fluorescentes. Esta tese possui dois objetivos principais. Inicialmente, são estudados os efeitos da interação da luz e o cérebro de camundongos para aplicações em experimentos de Optogenética. Nesta etapa, são modelados, a partir de características do cérebro de camundongos e utilizando a teoria de Kulbelka-Munk, os efeitos de absorção e espalhamento da luz, em comprimentos de onda específicos, em função da distância de penetração no tecido cerebral. Além disso, são modeladas as variações de temperatura utilizando o método dos elementos finitos na resolução da equação de bioaquecimento de Pennes, com o auxílio do COMSOL Multiphysics Modeling Software 4.4, onde são simulados protocolos de estimulação luminosa, tipicamente utilizados em Optogenética. Posteriormente, são desenvolvidos algoritmos computacionais capazes de reduzir a exposição das células nervosas à irradiação luminosa necessária à visualização da fluorescência emitida por elas. Nesta etapa, são descritas as técnicas de processamento digital de imagens desenvolvidas para uso em microscopia de fluorescência, com o intuito de reduzir a exposição das amostras de cérebro à luz contínua, responsável pela excitação dos fluorocromos. As técnicas de processamento de imagens desenvolvidas e utilizadas são capazes de rastrear, em tempo real, uma região de interesse (ROI) e substituir a fluorescência emitida pelas células por uma máscara virtual, como resultado da sobreposição da ROI que está sendo rastreada e a informação de fluorescência previamente armazenada, mantendo a localização das células independentemente do tempo de exposição à luz fluorescente. Em resumo, esta tese pretende entender os efeitos da irradiação luminosa no cérebro, no contexto da Optogenética, além de fornecer uma ferramenta computacional que possa auxiliar certos experimentos em microscopia de fluorescência na redução do desvanecimento (bleaching) das amostras e dos danos (photodamage) causados ao tecido devido à intensa exposição das estruturas fluorescentes à luz.

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  • MARCIO VALERIO DE ARAUJO
  • Geração de padrão de marcha adaptável para uma órtese ativa de membros inferiores.
  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • DANILO ALVES PINTO NAGEM
  • WALLACE MOREIRA BESSA
  • ANFRANSERAI MORAIS DIAS
  • ANSELMO FRIZERA NETO
  • Data: 31/07/2015

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  • Atualmente com o crescente aumento de dispositivos robóticos destinados para aplicação na área de mobilidade de pessoas que sofreram algum tipo de lesão medular, se faz necessário desenvolver novas ferramentas para tornar tais equipamentos mais adaptáveis, seguros e autônomos. Para que as órteses robóticas que auxiliam na locomoção de pessoas paraplégicas possam desempenhar sua função, estas devem ser capazes de reproduzir os movimentos perdidos com o máximo de fidelidade e segurança em ambientes que eventualmente possam conter obstáculos de diferentes tipos como buracos, escadas e calçadas. As órteses robóticas para membros inferiores têm a capacidade de caminhar, subir e descer degraus, todavia, esses movimentos, na maioria das vezes, não se adaptam ao ambiente, sendo assim, para uma órtese robótica que foi projetada para subir um degrau com uma determinada altura ao se deparar com um degrau maior provavelmente não conseguirá realizar essa tarefa com a mesma segurança. Para solucionar esse e outros problemas, esse trabalho apresenta um Sistema de Auxílio à Locomoção (SAL) dotado de um planejador de passos e um gerador de referências angulares com características antropomórficas para a órtese robótica Ortholeg. O SAL utiliza dados antropométricos do usuário para gerar um padrão de marcha personalizado, dessa forma, a órtese em questão é capaz de adaptar o tamanho do passo para não colidir com obstáculos presentes no ambiente e transpor buracos com diversos tamanhos, subir e descer escadas e calçadas com diferentes valores de altura e comprimento. Para desenvolver o sistema de auxílio à locomoção foram adaptadas técnicas de planejamento de caminho, usadas a princípio em robôs bípedes. São apresentados vários experimentos que mostram a órtese Ortholeg realizando alguns movimentos com características antropomórficas para diferentes distâncias de caminhada e três tipos de obstáculos: degrau, buraco e calçada. A autonomia adquirida com a utilização do sistema de planejamento apresentado facilita a utilização de órteses robóticas como também garante uma maior segurança ao usuário.

     


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  • Atualmente com o crescente aumento de dispositivos robóticos destinados para aplicação na área de mobilidade de pessoas que sofreram algum tipo de lesão medular, se faz necessário desenvolver novas ferramentas para tornar tais equipamentos mais adaptáveis, seguros e autônomos. Para que as órteses robóticas que auxiliam na locomoção de pessoas paraplégicas possam desempenhar sua função, estas devem ser capazes de reproduzir os movimentos perdidos com o máximo de fidelidade e segurança em ambientes que eventualmente possam conter obstáculos de diferentes tipos como buracos, escadas e calçadas. As órteses robóticas para membros inferiores têm a capacidade de caminhar, subir e descer degraus, todavia, esses movimentos, na maioria das vezes, não se adaptam ao ambiente, sendo assim, para uma órtese robótica que foi projetada para subir um degrau com uma determinada altura ao se deparar com um degrau maior provavelmente não conseguirá realizar essa tarefa com a mesma segurança. Para solucionar esse e outros problemas, esse trabalho apresenta um Sistema de Auxílio à Locomoção (SAL) dotado de um planejador de passos e um gerador de referências angulares com características antropomórficas para a órtese robótica Ortholeg. O SAL utiliza dados antropométricos do usuário para gerar um padrão de marcha personalizado, dessa forma, a órtese em questão é capaz de adaptar o tamanho do passo para não colidir com obstáculos presentes no ambiente e transpor buracos com diversos tamanhos, subir e descer escadas e calçadas com diferentes valores de altura e comprimento. Para desenvolver o sistema de auxílio à locomoção foram adaptadas técnicas de planejamento de caminho, usadas a princípio em robôs bípedes. São apresentados vários experimentos que mostram a órtese Ortholeg realizando alguns movimentos com características antropomórficas para diferentes distâncias de caminhada e três tipos de obstáculos: degrau, buraco e calçada. A autonomia adquirida com a utilização do sistema de planejamento apresentado facilita a utilização de órteses robóticas como também garante uma maior segurança ao usuário.

     

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  • FELIPE DENIS MENDONCA DE OLIVEIRA
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    FTE-LEACH: UM PROTOCOLO ENERGETICAMENTE EFICIENTE E TOLERANTE A FALHAS APLICADO ÀS REDES INDUSTRIAIS DE SENSORES SEM FIO 

     

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CLAUDIA MARIA FERNANDES ARAÚJO RIBEIRO
  • KARLA DARLENE NEPOMUCENO RAMOS
  • Data: 03/08/2015
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  • Uma Rede de Sensores sem Fio (RSSF) consiste de dispositivos distribuídos em uma área com a finalidade de monitorar variáveis físicas, tais como temperatura, pressão, vibração, movimento e condições ambientais em locais onde as redes cabeadas seriam complicadas ou impraticáveis de serem implementadas, por exemplo, aplicações industriais de difícil acesso, monitoramento e controle de poços petrolíferos terrestres ou marítimos, no acompanhamento de extensas áreas de cultivo agrário e animal, entre outros.

                Para ser viável, uma RSSF deve possuir requisitos importantes, tais como baixo custo, baixa latência e, principalmente, baixo consumo de energia.  Entretanto, para garantir tais requisitos, essas redes sofrem limitação de recursos, além de, eventualmente, serem utilizadas em ambientes hostis, levando a altas taxas de falhas, tais como roteamentos segmentados, perda de mensagens, reduzindo a eficiência podendo chegar, inclusive, a comprometer a rede como um todo.

    Este trabalho tem por objetivo apresentar o FTE-LEACH, um protocolo de roteamento energeticamente eficiente e tolerante a falhas, mantendo a eficiência na comunicação e na disseminação de dados.  Tal protocolo foi desenvolvido baseado no padrão IEEE 802.15.4 e voltado às redes industriais com recursos energéticos limitados.  


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  • Uma Rede de Sensores sem Fio (RSSF) consiste de dispositivos distribuídos em uma área com a finalidade de monitorar variáveis físicas, tais como temperatura, pressão, vibração, movimento e condições ambientais em locais onde as redes cabeadas seriam complicadas ou impraticáveis de serem implementadas, por exemplo, aplicações industriais de difícil acesso, monitoramento e controle de poços petrolíferos terrestres ou marítimos, no acompanhamento de extensas áreas de cultivo agrário e animal, entre outros.

                Para ser viável, uma RSSF deve possuir requisitos importantes, tais como baixo custo, baixa latência e, principalmente, baixo consumo de energia.  Entretanto, para garantir tais requisitos, essas redes sofrem limitação de recursos, além de, eventualmente, serem utilizadas em ambientes hostis, levando a altas taxas de falhas, tais como roteamentos segmentados, perda de mensagens, reduzindo a eficiência podendo chegar, inclusive, a comprometer a rede como um todo.

    Este trabalho tem por objetivo apresentar o FTE-LEACH, um protocolo de roteamento energeticamente eficiente e tolerante a falhas, mantendo a eficiência na comunicação e na disseminação de dados.  Tal protocolo foi desenvolvido baseado no padrão IEEE 802.15.4 e voltado às redes industriais com recursos energéticos limitados.  

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  • FUAD MOUSSE ABINADER JUNIOR
  • Distributed Strategies for the Coexistence of Broadband Wireless Networks in Unlicensed Bands

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARCIO EDUARDO DA COSTA RODRIGUES
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • ANDRE NOLL BARRETO
  • TARCISIO FERREIRA MACIEL
  • Data: 21/08/2015

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  • A crescente demanda por tráfego de dados em redes de acesso de banda larga sem fio à Internet requer tanto o desenvolvimento de novas tecnologias de acesso mais eficientes quanto que novas faixas de frequência do espectro eletromagnético sejam alocadas para este fim. A introdução de um grande número de small cells em redes celulares aliado à adoção de forma complementar de tecnologias de Wireless Local Area Networks (WLAN) em faixas de espectro não-licensiadas tem se verificado como um dos conceitos mais promissores. Uma das alternativas dentro deste conceito é a introdução de small cells Long Term Evolution (LTE) operando em espectro não-licensiado Industrial, Science and Medical (ISM) de 5Gigahertz (GHz), numa abordagem conhecida como Unlicensed LTE (LTE-U). No entanto, a tecnologia de acesso de banda larga sem fio IEEE 802.11 (Wi-Fi) já se encontra bastante difundida e operando nessa faixa de espectro, o que pode acarretar problemas de desempenho derivados da coexistência de ambas as tecnologias na mesma faixa de espectro. Além disso, existe a necessidade de melhorar a operação do Wi-Fi para que possa suportar cenários com um grande número de redes vizinhas, cada uma com um grande número de nós (conhecido como "‘implantação densa"’). É sabido que o desempenho global das redes Wi-Fi cai de forma acentuada com o aumento de número de dós compartilhando o canal, e portanto mecanismos para aumentar sua eficiência espectral se fazem necessários. Este trabalho é dedicado ao problema da coexistência entre diferentes sistemas de acesso à banda larga sem fio operando nas mesmas faixas de espectro não-licensiado, e como resolver esses problemas por meio de algoritmos de coordenação distribuídos. O problema da coexistência entre redes diferentes (i.e. LTE e Wi-Fi) e o problema de coexistência entre diferentes redes da mesma tecnologia (i.e. múltiplas Overlapping Basic Subscriber Sets (OBSSs) Wi-Fi) é analisado qualitativamente e quantitativamente via simulação sistêmica, e suas principais questões a serem enfrentadas são identificadas. Com base nisso, soluções distribuídas de coordenação são propostas e avaliadas via simulação sistêmica tanto para o problema de coexistência inter-tecnologias como para o problema de coexistência intra-tecnologia. Os resultados das avaliações indicam que as soluções concebidas provêm ganhos significativos ante uma situação de coexistência sem coordenação distribuída.


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  • A crescente demanda por tráfego de dados em redes de acesso de banda larga sem fio à Internet requer tanto o desenvolvimento de novas tecnologias de acesso mais eficientes quanto que novas faixas de frequência do espectro eletromagnético sejam alocadas para este fim. A introdução de um grande número de small cells em redes celulares aliado à adoção de forma complementar de tecnologias de Wireless Local Area Networks (WLAN) em faixas de espectro não-licensiadas tem se verificado como um dos conceitos mais promissores. Uma das alternativas dentro deste conceito é a introdução de small cells Long Term Evolution (LTE) operando em espectro não-licensiado Industrial, Science and Medical (ISM) de 5Gigahertz (GHz), numa abordagem conhecida como Unlicensed LTE (LTE-U). No entanto, a tecnologia de acesso de banda larga sem fio IEEE 802.11 (Wi-Fi) já se encontra bastante difundida e operando nessa faixa de espectro, o que pode acarretar problemas de desempenho derivados da coexistência de ambas as tecnologias na mesma faixa de espectro. Além disso, existe a necessidade de melhorar a operação do Wi-Fi para que possa suportar cenários com um grande número de redes vizinhas, cada uma com um grande número de nós (conhecido como "‘implantação densa"’). É sabido que o desempenho global das redes Wi-Fi cai de forma acentuada com o aumento de número de dós compartilhando o canal, e portanto mecanismos para aumentar sua eficiência espectral se fazem necessários. Este trabalho é dedicado ao problema da coexistência entre diferentes sistemas de acesso à banda larga sem fio operando nas mesmas faixas de espectro não-licensiado, e como resolver esses problemas por meio de algoritmos de coordenação distribuídos. O problema da coexistência entre redes diferentes (i.e. LTE e Wi-Fi) e o problema de coexistência entre diferentes redes da mesma tecnologia (i.e. múltiplas Overlapping Basic Subscriber Sets (OBSSs) Wi-Fi) é analisado qualitativamente e quantitativamente via simulação sistêmica, e suas principais questões a serem enfrentadas são identificadas. Com base nisso, soluções distribuídas de coordenação são propostas e avaliadas via simulação sistêmica tanto para o problema de coexistência inter-tecnologias como para o problema de coexistência intra-tecnologia. Os resultados das avaliações indicam que as soluções concebidas provêm ganhos significativos ante uma situação de coexistência sem coordenação distribuída.

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  • LEANDRO LUTTIANE DA SILVA LINHARES
  • Critério de Correntropia no Treinamento de Redes Fuzzy Wavelet Neural Networks para Identificação de Sistemas Dinâmicos Não Lineares 

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MARCONI CAMARA RODRIGUES
  • JOSE MEDEIROS DE ARAUJO JUNIOR
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 03/09/2015

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  • O grande interesse pela identificação não linear de sistemas dinâmicos deve-se, principalmente, ao fato de que uma grande quantidade dos sistemas reais são complexos e precisam ter suas não linearidades consideradas para que seus modelos possam ser utilizados com sucesso em aplicações, por exemplo, de controle, predição, inferência, entre outros. O presente trabalho pretende analisar a aplicação das redes Fuzzy Wavelet Neural Network (FWNN) na identificação de sistemas não lineares sujeitos a ruídos e outliers. Esses elementos, geralmente, influenciam no procedimento de identificação, ocasionando interpretações errôneas em relação ao comportamento dinâmico do sistema. A FWNN combina em uma única estrutura a capacidade de lidar com incertezas da lógica fuzzy, as características de multirresolução da teoria wavelet e as habilidades de aprendizado e generalização das redes neurais artificiais. Normalmente, o aprendizado dessas redes é realizado por algum método baseado em gradiente, tendo o erro médio quadrático como função de custo. Este trabalho propõe a substituição dessa tradicional função por uma medida da Teoria da Informação, denominada correntropia. Esta medida de similaridade permite que momentos estatísticos de ordem superiores possam ser considerados durante o processo de treinamento. Por esta razão, ela se torna mais apropriada para distribuições de erro não gaussianas e faz com que o treinamento apresente menor sensibilidade à presença de outliers. Para avaliar esta substituição, modelos FWNN são obtidos na identificação de dois estudos de caso: um sistema real não linear, consistindo em um tanque de múltiplas seções, e um sistema simulado baseado em um modelo biomecânico da articulação do joelho humano. Os resultados obtidos demonstram que a utilização da correntropia como função custo no algoritmo da retropropagação do erro torna o procedimento de identificação utilizando redes FWNN mais robusto aos outliers. Entretanto, isto somente pode ser alcançado a partir do ajuste adequado da largura do kernel gaussiano da correntropia.


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  • O grande interesse pela identificação não linear de sistemas dinâmicos deve-se, principalmente, ao fato de que uma grande quantidade dos sistemas reais são complexos e precisam ter suas não linearidades consideradas para que seus modelos possam ser utilizados com sucesso em aplicações, por exemplo, de controle, predição, inferência, entre outros. O presente trabalho pretende analisar a aplicação das redes Fuzzy Wavelet Neural Network (FWNN) na identificação de sistemas não lineares sujeitos a ruídos e outliers. Esses elementos, geralmente, influenciam no procedimento de identificação, ocasionando interpretações errôneas em relação ao comportamento dinâmico do sistema. A FWNN combina em uma única estrutura a capacidade de lidar com incertezas da lógica fuzzy, as características de multirresolução da teoria wavelet e as habilidades de aprendizado e generalização das redes neurais artificiais. Normalmente, o aprendizado dessas redes é realizado por algum método baseado em gradiente, tendo o erro médio quadrático como função de custo. Este trabalho propõe a substituição dessa tradicional função por uma medida da Teoria da Informação, denominada correntropia. Esta medida de similaridade permite que momentos estatísticos de ordem superiores possam ser considerados durante o processo de treinamento. Por esta razão, ela se torna mais apropriada para distribuições de erro não gaussianas e faz com que o treinamento apresente menor sensibilidade à presença de outliers. Para avaliar esta substituição, modelos FWNN são obtidos na identificação de dois estudos de caso: um sistema real não linear, consistindo em um tanque de múltiplas seções, e um sistema simulado baseado em um modelo biomecânico da articulação do joelho humano. Os resultados obtidos demonstram que a utilização da correntropia como função custo no algoritmo da retropropagação do erro torna o procedimento de identificação utilizando redes FWNN mais robusto aos outliers. Entretanto, isto somente pode ser alcançado a partir do ajuste adequado da largura do kernel gaussiano da correntropia.

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  • CARLOS ALBERTO DE ALBUQUERQUE SILVA
  • IMPLEMENTAÇÃO DE UMA MATRIZ DE NEURÔNIOS DINAMICAMENTE RECONFIGURÁVEL PARA DESCRIÇÃO DE TOPOLOGIAS DE REDES NEURAIS ARTIFICIAIS MULTILAYER PERCEPTRONS

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DAVID SIMONETTI BARBALHO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • KARLA DARLENE NEPOMUCENO RAMOS
  • Data: 04/09/2015

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  • As Redes Neurais Artificiais (RNAs), que constituem uma das ramificações da Inteligência Artificial (IA), estão sendo empregadas como solução para vários problemas complexos, existentes nas mais diversas áreas. Para a solução destes problemas torna-se indispensável que sua implementação seja feita em hardware. Em meio as estratégias a serem adotadas e satisfeitas durante a fase de projeto e implementação das RNAs em hardware, as conexões entre os neurônios são as que necessitam de maior atenção. Recentemente, encontram-se RNAs implementadas tanto em circuitos integrados de aplicação específica (Application Specific Integrated Circuits - ASIC) quanto em circuitos integrados, configurados pelo usuário, a exemplo dos Field Programmable Gate Array (FPGAs), que possuem a capacidade de serem reconfigurados parcialmente, em tempo de execução, formando, portanto, um Sistema Parcialmente Reconfigurável (SPR), cujo emprego proporciona diversas vantagens, tais como: flexibilidade na implementação e redução de custos. Tem-se observado um aumento considerado no uso destes dispositivos para a implementação de RNAs. Diante do exposto, propõe-se a implementação de uma matriz de neurônios dinamicamente reconfigurável no FPGA Virtex 6 da Xilinx, descrita em linguagem de hardware e que possa absorver projetos baseados em plataforma de sistemas embarcados, dedicados ao controle distribuído de equipamentos normalmente utilizados na indústria. Propõe-se ainda, que a configuração das topologias das RNAs que possam vir a ser formadas, seja realizada via software.


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  • As Redes Neurais Artificiais (RNAs), que constituem uma das ramificações da Inteligência Artificial (IA), estão sendo empregadas como solução para vários problemas complexos, existentes nas mais diversas áreas. Para a solução destes problemas torna-se indispensável que sua implementação seja feita em hardware. Em meio as estratégias a serem adotadas e satisfeitas durante a fase de projeto e implementação das RNAs em hardware, as conexões entre os neurônios são as que necessitam de maior atenção. Recentemente, encontram-se RNAs implementadas tanto em circuitos integrados de aplicação específica (Application Specific Integrated Circuits - ASIC) quanto em circuitos integrados, configurados pelo usuário, a exemplo dos Field Programmable Gate Array (FPGAs), que possuem a capacidade de serem reconfigurados parcialmente, em tempo de execução, formando, portanto, um Sistema Parcialmente Reconfigurável (SPR), cujo emprego proporciona diversas vantagens, tais como: flexibilidade na implementação e redução de custos. Tem-se observado um aumento considerado no uso destes dispositivos para a implementação de RNAs. Diante do exposto, propõe-se a implementação de uma matriz de neurônios dinamicamente reconfigurável no FPGA Virtex 6 da Xilinx, descrita em linguagem de hardware e que possa absorver projetos baseados em plataforma de sistemas embarcados, dedicados ao controle distribuído de equipamentos normalmente utilizados na indústria. Propõe-se ainda, que a configuração das topologias das RNAs que possam vir a ser formadas, seja realizada via software.

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  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • Uso de Correntropia na Generalização de Funções Cicloestacionárias e Aplicações para a Extração de Características de Sinais Modulados

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • EDMAR CANDEIA GURJÃO
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • Data: 11/09/2015

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  • A extração de informações de sinais aleatórios é um problema frequente e relevante em muitas aplicações de processamento digital de sinais. Nos últimos anos, diferentes métodos têm sido utilizados para a parametrização de sinais ou obtenção de descritores eficientes de suas características. Quando os sinais aleatórios possuem propriedades es- tatísticas cicloestacionárias, as Funções de Autocorrelação Cíclica (CAF) e a Densidade Espectral Cíclica (SCD) podem ser utilizadas na obtenção de informações cicloestacioná- rias de segunda ordem. Entretanto, em sinais não-gaussianos, as informações cicloestaci- onárias de segunda ordem são fracas e, neste caso a análise cicloestacionária deve ocorrer sobre informações estatísticas de ordem superior. Este trabalho propõe uma nova ferra- menta matemática para a análise cicloestacionária de ordem superior baseada na função de correntropia. Especificamente, a teoria de análise cicloestacionária é revisitada sob um enfoque de teoria da informação, e as Funções de Correntropia Cíclica (CCF) e Densidade Espectral de Correntropia Cíclica (CCSD) são definidas. É comprovado analiticamente que a CCF contém informações de momentos cicloestacionários de segunda ordem e de ordem superior, sendo uma generalização da CAF. O desempenho dessas novas funções, na extração de características cicloestacionárias de ordem superior, é analisado em um cenário de comunicação sem fio com ruído não-gaussiano. 


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  • A extração de informações de sinais aleatórios é um problema frequente e relevante em muitas aplicações de processamento digital de sinais. Nos últimos anos, diferentes métodos têm sido utilizados para a parametrização de sinais ou obtenção de descritores eficientes de suas características. Quando os sinais aleatórios possuem propriedades es- tatísticas cicloestacionárias, as Funções de Autocorrelação Cíclica (CAF) e a Densidade Espectral Cíclica (SCD) podem ser utilizadas na obtenção de informações cicloestacioná- rias de segunda ordem. Entretanto, em sinais não-gaussianos, as informações cicloestaci- onárias de segunda ordem são fracas e, neste caso a análise cicloestacionária deve ocorrer sobre informações estatísticas de ordem superior. Este trabalho propõe uma nova ferra- menta matemática para a análise cicloestacionária de ordem superior baseada na função de correntropia. Especificamente, a teoria de análise cicloestacionária é revisitada sob um enfoque de teoria da informação, e as Funções de Correntropia Cíclica (CCF) e Densidade Espectral de Correntropia Cíclica (CCSD) são definidas. É comprovado analiticamente que a CCF contém informações de momentos cicloestacionários de segunda ordem e de ordem superior, sendo uma generalização da CAF. O desempenho dessas novas funções, na extração de características cicloestacionárias de ordem superior, é analisado em um cenário de comunicação sem fio com ruído não-gaussiano. 

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  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • Fuzzy Angel: Uma Arquitetura Distribuída de Telemedicina Para Monitoramento de Pacientes com Esclerose Lateral Amiotrófica

  • Orientador : GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 20/11/2015

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  • A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa caracterizada pela fraqueza muscular progressiva que leva o paciente à morte, geralmente devido a complicações respiratórias. Assim, ao passo que a doença progride o paciente precisará de ventilação não-invasiva (VNI) e monitoramento constante. Esta tese apresenta uma arquitetura distribuída para monitoramento domiciliar de ventilação noturna não-invasiva (VNNI) em pacientes com ELA. A implementação desta arquitetura utilizou um computador de placa única (Single Board Computer) e dispositivos móveis localizados na casa do paciente para mostrar mensagens de alerta para os cuidadores do paciente e um servidor web para monitoramento remoto pela equipe de saúde. A arquitetura utilizou um software baseado em lógica fuzzy e visão computacional para capturar os dados da tela do ventilador mecânico e gerar mensagens de alerta com instruções para os cuidadores. O experimento de monitoramento foi realizado com 29 pacientes por 7 horas contínuas diariamente durante 5 dias gerando um total de 126000 amostras para cada variável monitorada com uma taxa de amostragem de uma amostra por segundo. A arquitetura do sistema foi avaliada com relação a taxa de acerto para reconhecimento de caracteres e respectiva correção através de um algoritmo para detecção e correção de erros. Além disso, a equipe de saúde avaliou o sistema com relação aos intervalos de tempo em as mensagens de alertas foram geradas e se as estas estavam corretas. Dessa forma, o sistema apresentou uma média geral de acertos de 98,72%, e no pior caso 98,39%. Quanto às mensagens a serem geradas, o sistema também concordou em 100% com a avaliação geral, tendo havido discordância em apenas dois casos com um dos avaliadores.


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  • A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa caracterizada pela fraqueza muscular progressiva que leva o paciente à morte, geralmente devido a complicações respiratórias. Assim, ao passo que a doença progride o paciente precisará de ventilação não-invasiva (VNI) e monitoramento constante. Esta tese apresenta uma arquitetura distribuída para monitoramento domiciliar de ventilação noturna não-invasiva (VNNI) em pacientes com ELA. A implementação desta arquitetura utilizou um computador de placa única (Single Board Computer) e dispositivos móveis localizados na casa do paciente para mostrar mensagens de alerta para os cuidadores do paciente e um servidor web para monitoramento remoto pela equipe de saúde. A arquitetura utilizou um software baseado em lógica fuzzy e visão computacional para capturar os dados da tela do ventilador mecânico e gerar mensagens de alerta com instruções para os cuidadores. O experimento de monitoramento foi realizado com 29 pacientes por 7 horas contínuas diariamente durante 5 dias gerando um total de 126000 amostras para cada variável monitorada com uma taxa de amostragem de uma amostra por segundo. A arquitetura do sistema foi avaliada com relação a taxa de acerto para reconhecimento de caracteres e respectiva correção através de um algoritmo para detecção e correção de erros. Além disso, a equipe de saúde avaliou o sistema com relação aos intervalos de tempo em as mensagens de alertas foram geradas e se as estas estavam corretas. Dessa forma, o sistema apresentou uma média geral de acertos de 98,72%, e no pior caso 98,39%. Quanto às mensagens a serem geradas, o sistema também concordou em 100% com a avaliação geral, tendo havido discordância em apenas dois casos com um dos avaliadores.

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  • OTÁVIO PAULINO LAVOR
  • Bi Anisotropia em Antenas de Microfita Retangular e Estruturas Circulares Modificadas

     


  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • MARINALDO PINHEIRO DE SOUSA NETO
  • Data: 20/11/2015

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  • As antenas de microfita na sua forma mais simples são compostas por um plano de terra e um substrato dielétrico que sustenta uma fita condutora. Como estas antenas apresenta algumas limitações, este trabalho apresenta um estudo de substratos anisotrópicos, bem como alguns resultados em antenas de microfita com patch circular visando superar estas limitações, em especial nas aplicações em tecnologia 4G. Esses substratos anisotrópicos são aqueles em que permissividade elétrica e permeabilidade magnética possam ter a sua forma mais geral que é um tensor de ordem dois. O estudo consiste de uma análise teórica dos substratos, bem como o desenvolvimento de um formalismo matemático, o método da Linha de Transmissão Transversa, da aplicação destes substratos em antenas de microfita. Dentre os substratos utilizados neste estudo, estão os ferrimagnéticos e os Metamateriais, em que algumas miniaturizações são alcançadas. Para antenas com patch circular, são considerados arranjos e planos te terra modificados a fim de alcançar melhoria nos parâmetros, em especial ganho e largura de banda. São feitas diversas simulações e protótipos são construídos para que os valores medidos sejam comparados com os valores simulados.

     



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  • As antenas de microfita na sua forma mais simples são compostas por um plano de terra e um substrato dielétrico que sustenta uma fita condutora. Como estas antenas apresenta algumas limitações, este trabalho apresenta um estudo de substratos anisotrópicos, bem como alguns resultados em antenas de microfita com patch circular visando superar estas limitações, em especial nas aplicações em tecnologia 4G. Esses substratos anisotrópicos são aqueles em que permissividade elétrica e permeabilidade magnética possam ter a sua forma mais geral que é um tensor de ordem dois. O estudo consiste de uma análise teórica dos substratos, bem como o desenvolvimento de um formalismo matemático, o método da Linha de Transmissão Transversa, da aplicação destes substratos em antenas de microfita. Dentre os substratos utilizados neste estudo, estão os ferrimagnéticos e os Metamateriais, em que algumas miniaturizações são alcançadas. Para antenas com patch circular, são considerados arranjos e planos te terra modificados a fim de alcançar melhoria nos parâmetros, em especial ganho e largura de banda. São feitas diversas simulações e protótipos são construídos para que os valores medidos sejam comparados com os valores simulados.

     


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  • MARCELO HENRIQUE RAMALHO NOBRE
  • Contribuições em Escalonamento e Análise de Desempenho de Redes WirelessHART

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • CARLOS MANUEL DIAS VIEGAS
  • DANIEL GOUVEIA COSTA
  • IVAN MULLER
  • Data: 23/11/2015
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  • A comunicação sem fios é uma tendência no ambiente industrial atualmente e nessa tendência temos o WirelessHART como uma das principais tecnologias. Com essa situação, é natural que melhorias no desempenho sejam buscadas e um dos principais caminhos para isso passa pelo desenvolvimento de algoritmos de escalonamento e roteamento. Nesta tese é apresentado uma revisão da literatura sobre as principais soluções em escalonamento e roteamento desenvolvidas especificamente para a tecnologia WirelessHART. Além disso propõe um novo Algoritmo de escalonamento chamando Escalonamento Flow que visa melhorar aspectos de flexibilidade e de utilização do superframe. Para propósitos de validação, é desenvolvido e utilizado um módulo de simulação para o Network Simulator 3 (NS-3) que modela aspectos como posicionamento, atenuação de sinal e consumo de energia além de prover simulações mais exatas por meio de configurações de erro individuais para cada link.  Este módulo também possibilita a geração do superframe de escalonamento a partir do grafo de roteamento utilizando os algoritmos Flow e Han. Para a validação do novo algoritmo são realizados experimentos comparativos entre o algoritmo Han e algoritmo Flow, avaliando critérios de alocação de links, delay e taxa de ocupação de superframe. Para validação da camada física do módulo de simulação, o escalonamento e o roteamento são configurados estaticamente e são desenvolvidos experimentos de confiabilidade e consumo de energia com topologias validadas na literatura e com variações de probabilidades de erro.



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  • A comunicação sem fios é uma tendência no ambiente industrial atualmente e nessa tendência temos o WirelessHART como uma das principais tecnologias. Com essa situação, é natural que melhorias no desempenho sejam buscadas e um dos principais caminhos para isso passa pelo desenvolvimento de algoritmos de escalonamento e roteamento. Nesta tese é apresentado uma revisão da literatura sobre as principais soluções em escalonamento e roteamento desenvolvidas especificamente para a tecnologia WirelessHART. Além disso propõe um novo Algoritmo de escalonamento chamando Escalonamento Flow que visa melhorar aspectos de flexibilidade e de utilização do superframe. Para propósitos de validação, é desenvolvido e utilizado um módulo de simulação para o Network Simulator 3 (NS-3) que modela aspectos como posicionamento, atenuação de sinal e consumo de energia além de prover simulações mais exatas por meio de configurações de erro individuais para cada link.  Este módulo também possibilita a geração do superframe de escalonamento a partir do grafo de roteamento utilizando os algoritmos Flow e Han. Para a validação do novo algoritmo são realizados experimentos comparativos entre o algoritmo Han e algoritmo Flow, avaliando critérios de alocação de links, delay e taxa de ocupação de superframe. Para validação da camada física do módulo de simulação, o escalonamento e o roteamento são configurados estaticamente e são desenvolvidos experimentos de confiabilidade e consumo de energia com topologias validadas na literatura e com variações de probabilidades de erro.


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  • JOSE HAROLDO CAVALCANTE DE MORAIS
  • Evoluções nas modelagens de substratos artificiais (metamateriais) com práticas experimentais em antenas de microfita

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARINALDO PINHEIRO DE SOUSA NETO
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 01/12/2015

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  • Esse trabalho tem como objetivo apresentar configurações de substratos dielétricos inovadores projetados e fabricados a partir de estruturas metamateriais. Para isso, são avaliados diversos fatores que podem influenciar no seu desempenho. A princípio, foi feito um levantamento bibliográfico a respeito dos temas, que estão relacionados com as pesquisas sobre: materiais dielétricos, metamateriais e interferometria óptica. São estudados, pesquisados e desenvolvidos dois projetos experimentais propostos, que comprovam a eficiência de métodos, para se alcançar a permeabilidade magnética negativa na formação de metamateriais. O primeiro projeto é a produção de uma nova estrutura, com u anel ressoador triangular equilateral (Split Equilateral Triangle Resonator - SETR). O segundo projeto: aplica os princípios da interferometria óptica, especialmente, com o interferômetro de Fabry-Perot. Técnicas para obtenção dos dispositivos que complementam a placa metamaterial como substrato foram pesquisadas na literatura e exemplificadas principalmente por meio de simulações e medições. Foram feitas comparações, simulações e medições de estruturas convencionais e especiais. As experiências se concentram nas evoluções e modelagens de substratos metamateriais com aplicações em antenas de microfita. As melhorias de alguns parâmetros de desempenho de antenas também são relatadas. As simulações das antenas foram feitas nos programas computacionais comerciais. Os resultados medidos foram obtidos com um analisador vetorial de redes da Rhode and Schwarz modelo ZVB 14.


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  • Esse trabalho tem como objetivo apresentar configurações de substratos dielétricos inovadores projetados e fabricados a partir de estruturas metamateriais. Para isso, são avaliados diversos fatores que podem influenciar no seu desempenho. A princípio, foi feito um levantamento bibliográfico a respeito dos temas, que estão relacionados com as pesquisas sobre: materiais dielétricos, metamateriais e interferometria óptica. São estudados, pesquisados e desenvolvidos dois projetos experimentais propostos, que comprovam a eficiência de métodos, para se alcançar a permeabilidade magnética negativa na formação de metamateriais. O primeiro projeto é a produção de uma nova estrutura, com u anel ressoador triangular equilateral (Split Equilateral Triangle Resonator - SETR). O segundo projeto: aplica os princípios da interferometria óptica, especialmente, com o interferômetro de Fabry-Perot. Técnicas para obtenção dos dispositivos que complementam a placa metamaterial como substrato foram pesquisadas na literatura e exemplificadas principalmente por meio de simulações e medições. Foram feitas comparações, simulações e medições de estruturas convencionais e especiais. As experiências se concentram nas evoluções e modelagens de substratos metamateriais com aplicações em antenas de microfita. As melhorias de alguns parâmetros de desempenho de antenas também são relatadas. As simulações das antenas foram feitas nos programas computacionais comerciais. Os resultados medidos foram obtidos com um analisador vetorial de redes da Rhode and Schwarz modelo ZVB 14.

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  • JOSE MACEDO FIRMINO FILHO
  • LCD-OpenPACS: Sistema Integrado de Telerradiologia com Auxílio ao Diagnóstico de Câncer de Pulmão em Exames de Tomografia Computadorizada

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • BRUNO GOMES DE ARAUJO
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • KARILANY DANTAS COUTINHO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 04/12/2015

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  • O câncer de pulmão é uma das principais causas de morte no mundo. A sua alta taxa de mortalidade está relacionada com detecção da patologia em estágios avançados. De acordo com a literatura, a tomografia computadorizada (TC) é a modalidade de imagem mais indicada para a detecção precoce de nódulos pulmonares. No entanto, ela impacta diretamente na carga de trabalho dos radiologistas. Pesquisadores propuseram vários sistemas automatizados para auxiliar os radiologistas na detecção do câncer de pulmão. Entretanto, a utilização desses sistemas necessitava de alterações no fluxo de trabalho clínico e altos custos de implantação. Visando solucionar estas barreiras, o presente trabalho propõe uma nova abordagem para detecção de nódulos pulmonares, em exames de tomografia computadorizada (TC), baseado no descritor Histograma do Gradiente Orientada (HoG) e Máquina de Vetor de Suporte (SVM). Além disso, é proposto uma aplicação desta abordagem num sistema de telerradiologia, chamado LCD-OpenPACS, gratuito e código fonte aberto. Este sistema é uma extensão do sistema OpenPACS que é um sistema de comunicação e arquivamento de imagens médicas que possui código fonte aberto e multiplataforma desenvolvido pelo Laboratório de Inovação Tecnológica em Saúde (LAIS) do Hospital Universitário Onofre Lopes (HUOL). O método proposto é formado por cinco etapas: aquisição das imagens, segmentação, detecção de nódulos suspeitos, extração das características e classificação (eliminação de falsos positivos). O método proposto foi validado com 100 nódulos (identificados por, pelo menos, dois radiologistas) e 101 não nódulos (por exemplo, tecido, vasos sanguíneos e outras estruturas que não representavam nódulos cancerígenos) e apresentou uma sensibilidade de 98,03% com 9,6 falso positivo por caso em 0,18 s. O sistema detectou nódulos pulmonares cancerígenos (solitários, opacidade em vidro fosco e nódulos justavascular) entre 3 mm e 30 mm. Entretanto, a etapa de segmentação do sistema ainda não está apresentando resultados satisfatórios na presença de nódulos justapleurais e outras patologias graves que alteram a opacidade dos contornos pulmonares. As principais contribuições do presente trabalho foram o desenvolvimento do novo método de detecção de nódulos pulmonares e a proposta do sistema de telerradiologia que minimiza as alterações do fluxo de trabalho clínico e o custo de implantação, podendo ser utilizado pelo sistema de saúde brasileiro (SUS). Ainda são necessárias mais pesquisas para aperfeiçoar o sistema proposto, principalmente melhorar o processo de segmentação das imagens pulmonares. Como trabalhos futuros, propomos mensurar características dos nódulos (por exemplo, malignidade e volume), avaliar a evolução do tratamento oncológico e seu possível prognóstico.


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  • O câncer de pulmão é uma das principais causas de morte no mundo. A sua alta taxa de mortalidade está relacionada com detecção da patologia em estágios avançados. De acordo com a literatura, a tomografia computadorizada (TC) é a modalidade de imagem mais indicada para a detecção precoce de nódulos pulmonares. No entanto, ela impacta diretamente na carga de trabalho dos radiologistas. Pesquisadores propuseram vários sistemas automatizados para auxiliar os radiologistas na detecção do câncer de pulmão. Entretanto, a utilização desses sistemas necessitava de alterações no fluxo de trabalho clínico e altos custos de implantação. Visando solucionar estas barreiras, o presente trabalho propõe uma nova abordagem para detecção de nódulos pulmonares, em exames de tomografia computadorizada (TC), baseado no descritor Histograma do Gradiente Orientada (HoG) e Máquina de Vetor de Suporte (SVM). Além disso, é proposto uma aplicação desta abordagem num sistema de telerradiologia, chamado LCD-OpenPACS, gratuito e código fonte aberto. Este sistema é uma extensão do sistema OpenPACS que é um sistema de comunicação e arquivamento de imagens médicas que possui código fonte aberto e multiplataforma desenvolvido pelo Laboratório de Inovação Tecnológica em Saúde (LAIS) do Hospital Universitário Onofre Lopes (HUOL). O método proposto é formado por cinco etapas: aquisição das imagens, segmentação, detecção de nódulos suspeitos, extração das características e classificação (eliminação de falsos positivos). O método proposto foi validado com 100 nódulos (identificados por, pelo menos, dois radiologistas) e 101 não nódulos (por exemplo, tecido, vasos sanguíneos e outras estruturas que não representavam nódulos cancerígenos) e apresentou uma sensibilidade de 98,03% com 9,6 falso positivo por caso em 0,18 s. O sistema detectou nódulos pulmonares cancerígenos (solitários, opacidade em vidro fosco e nódulos justavascular) entre 3 mm e 30 mm. Entretanto, a etapa de segmentação do sistema ainda não está apresentando resultados satisfatórios na presença de nódulos justapleurais e outras patologias graves que alteram a opacidade dos contornos pulmonares. As principais contribuições do presente trabalho foram o desenvolvimento do novo método de detecção de nódulos pulmonares e a proposta do sistema de telerradiologia que minimiza as alterações do fluxo de trabalho clínico e o custo de implantação, podendo ser utilizado pelo sistema de saúde brasileiro (SUS). Ainda são necessárias mais pesquisas para aperfeiçoar o sistema proposto, principalmente melhorar o processo de segmentação das imagens pulmonares. Como trabalhos futuros, propomos mensurar características dos nódulos (por exemplo, malignidade e volume), avaliar a evolução do tratamento oncológico e seu possível prognóstico.

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  • RODRIGO SOARES SEMENTE
  • Estudo e Desenvolvimento de Algoritmos Criptográficos para Redes de Sensores Sem Fio, utilizando Técnicas de Programação Genética

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • FRANCISCO JOSÉ TARGINO VIDAL
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • KARLA DARLENE NEPOMUCENO RAMOS
  • Data: 07/12/2015

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  • A criptografia é a principal forma de obter a segurança em qualquer rede. Mesmo em redes com grandes restrições de consumo de energia, processamento e memória, como as Redes de Sensores Sem Fio isso não é diferente. Objetivando melhorar o desempenho da criptografia, a segurança e o tempo de vida nessas redes, será proposto um novo algoritmo criptográfico desenvolvido através da técnica de Programação Genética.
    Para o desenvolvimento de critérios de aptidão do algoritmo criptográfico pelo algoritmo de Programação Genética, nove algoritmos criptográficos diferentes foram testados: AES, Blowfish, DES, RC6, Skipjack, Twofish, T-DES, XTEA e XXTEA. A partir desses testes uma função de aptidão foi desenvolvida levando em conta o tempo de execução, o espaço ocupado em memória, desvio máximo, desvio irregular, coeficiente de correlação, e efeito avalanche.
    A partir do algoritmo de Programação Genética otimizado foi criado o CRYSEED, um algoritmo para dispositivos de 8-bits, otimizado pra Redes de Sensores Sem Fio, i.e. baixa complexidade, pouco consumo de memória e boa segurança para as aplicações de sensoriamento e instrumentação.
     
     

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  • A criptografia é a principal forma de obter a segurança em qualquer rede. Mesmo em redes com grandes restrições de consumo de energia, processamento e memória, como as Redes de Sensores Sem Fio isso não é diferente. Objetivando melhorar o desempenho da criptografia, a segurança e o tempo de vida nessas redes, será proposto um novo algoritmo criptográfico desenvolvido através da técnica de Programação Genética.
    Para o desenvolvimento de critérios de aptidão do algoritmo criptográfico pelo algoritmo de Programação Genética, nove algoritmos criptográficos diferentes foram testados: AES, Blowfish, DES, RC6, Skipjack, Twofish, T-DES, XTEA e XXTEA. A partir desses testes uma função de aptidão foi desenvolvida levando em conta o tempo de execução, o espaço ocupado em memória, desvio máximo, desvio irregular, coeficiente de correlação, e efeito avalanche.
    A partir do algoritmo de Programação Genética otimizado foi criado o CRYSEED, um algoritmo para dispositivos de 8-bits, otimizado pra Redes de Sensores Sem Fio, i.e. baixa complexidade, pouco consumo de memória e boa segurança para as aplicações de sensoriamento e instrumentação.
     
     
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  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Contribuições para Estratégia de Controle Aplicada à Geração Fotovoltaica Interconectada à Rede Elétrica

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • VALENTIN OBAC RODA
  • ANTONIO MARCUS NOGUEIRA LIMA
  • LEONARDO RODRIGUES LIMONGI
  • Data: 09/12/2015

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  • Atualmente, as fontes renováveis têm o papel de cooperar com a geração convencional, em decorrência da limitação do sistema na entrega da potência requerida, da necessidade da redução dos efeitos indesejados das fontes que utilizam combustíveis fosseis e a dificuldade de construção de novas linhas de transmissão e/ou distribuição. Esta cooperação se dá por meio da geração distribuída. Desta forma, este trabalho propõem uma estratégia de controle para a interconexão de um sistema PV (do inglês, Photovoltaic) de geração distribuída com uma rede elétrica trifásica, por meio de um filtro de conexão do tipo LCL. A compensação da qualidade de energia no ponto de acoplamento comum (PAC) é realizada garantindo-se que a rede elétrica forneça, ou consuma apenas potência ativa e que suas correntes possuam baixo teor harmônico. Diferentemente das técnicas tradicionais, que necessitam de esquemas para a detecção harmônica, utilizando à estratégia HEBS (do inglês, Harmonic Extractor-Based Strategies), a técnica utilizada realiza a compensação harmônica sem a utilização desses esquemas, controlando as correntes de saída do sistema de uma forma indireta a partir do uso da estratégia BEBS (do inglês, Balanced Energy-Based Schemes). Para que haja um efetivo controle da tensão do barramento CC (Corrente Contínua) é utilizado o controlador robusto em modo dual DSM-PI (Proporcional Integral Dual em Modo Deslizante). Para o controle das correntes são usados controladores de dupla sequencia (DSC) que realizam a compensação da componente fundamental, do quinto e do sétimo harmônico. As correntes de referência são alinhadas ao ângulo de fase do vetor tensão da rede elétrica, obtido a partir do uso de um SRF-PLL (do inglês, Synchronous Reference Frame Phase-Locked-Loop). Com o intuito de obter a máxima potência dos painéis fotovoltaicos é utilizado um algoritmo de MPPT sem a necessidade de adição de sensores. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de controle proposto.


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  • Atualmente, as fontes renováveis têm o papel de cooperar com a geração convencional, em decorrência da limitação do sistema na entrega da potência requerida, da necessidade da redução dos efeitos indesejados das fontes que utilizam combustíveis fosseis e a dificuldade de construção de novas linhas de transmissão e/ou distribuição. Esta cooperação se dá por meio da geração distribuída. Desta forma, este trabalho propõem uma estratégia de controle para a interconexão de um sistema PV (do inglês, Photovoltaic) de geração distribuída com uma rede elétrica trifásica, por meio de um filtro de conexão do tipo LCL. A compensação da qualidade de energia no ponto de acoplamento comum (PAC) é realizada garantindo-se que a rede elétrica forneça, ou consuma apenas potência ativa e que suas correntes possuam baixo teor harmônico. Diferentemente das técnicas tradicionais, que necessitam de esquemas para a detecção harmônica, utilizando à estratégia HEBS (do inglês, Harmonic Extractor-Based Strategies), a técnica utilizada realiza a compensação harmônica sem a utilização desses esquemas, controlando as correntes de saída do sistema de uma forma indireta a partir do uso da estratégia BEBS (do inglês, Balanced Energy-Based Schemes). Para que haja um efetivo controle da tensão do barramento CC (Corrente Contínua) é utilizado o controlador robusto em modo dual DSM-PI (Proporcional Integral Dual em Modo Deslizante). Para o controle das correntes são usados controladores de dupla sequencia (DSC) que realizam a compensação da componente fundamental, do quinto e do sétimo harmônico. As correntes de referência são alinhadas ao ângulo de fase do vetor tensão da rede elétrica, obtido a partir do uso de um SRF-PLL (do inglês, Synchronous Reference Frame Phase-Locked-Loop). Com o intuito de obter a máxima potência dos painéis fotovoltaicos é utilizado um algoritmo de MPPT sem a necessidade de adição de sensores. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de controle proposto.

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  • GILMARA LINHARES DE ARAUJO
  • Método Híbrido para Projeto de Superfícies Seletivas em Frequência

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • Data: 10/12/2015
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  • Esse trabalho apresenta uma técnica híbrida de projeto de superfícies seletivas em frequência, sobre uma camada dielétrica isotrópica, considerando diversas geometrias para os elementos das células unitárias. Especificamente, a técnica híbrida usa o método do circuito equivalente em conjunto com algoritmos genéticos, visando a síntese de estruturas com resposta singleband e dual-band. O método do circuito equivalente permite modelar a estrutura por meio de um circuito equivalente e também a obtenção de circuitos para diferentes geometrias. A partir da obtenção dos parâmetros desses circuitos, podem-se obter as características de transmissão e de reflexão das estruturas modeladas. Para obter a otimização das estruturas modeladas, de acordo com a resposta em frequência desejada, a ferramenta de otimização do Matlab optimtool mostrou-se de fácil utilização, permitindo explorar resultados importantes na análise de otimização. No trabalho, são apresentados resultados numéricos e experimentais para as características de transmissão de diferentes geometrias analisadas. Foram efetuadas comparações com resultados apresentados na literatura, tendo-se observado uma boa
    concordância nos casos analisados para estruturas com substratos isotrópicos.


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  • Esse trabalho apresenta uma técnica híbrida de projeto de superfícies seletivas em frequência, sobre uma camada dielétrica isotrópica, considerando diversas geometrias para os elementos das células unitárias. Especificamente, a técnica híbrida usa o método do circuito equivalente em conjunto com algoritmos genéticos, visando a síntese de estruturas com resposta singleband e dual-band. O método do circuito equivalente permite modelar a estrutura por meio de um circuito equivalente e também a obtenção de circuitos para diferentes geometrias. A partir da obtenção dos parâmetros desses circuitos, podem-se obter as características de transmissão e de reflexão das estruturas modeladas. Para obter a otimização das estruturas modeladas, de acordo com a resposta em frequência desejada, a ferramenta de otimização do Matlab optimtool mostrou-se de fácil utilização, permitindo explorar resultados importantes na análise de otimização. No trabalho, são apresentados resultados numéricos e experimentais para as características de transmissão de diferentes geometrias analisadas. Foram efetuadas comparações com resultados apresentados na literatura, tendo-se observado uma boa
    concordância nos casos analisados para estruturas com substratos isotrópicos.

2014
Dissertações
1
  • ANDRÉ SOFFIATTI
  • Estudo da Atenuação da Onda Eletromagnética em Meios Aquosos Utilizando Técnicas de Microondas

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 10/01/2014
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  • Este trabalho tem como objetivo principal investigar o comportamento da permissividade elétrica de materiais em meios aquosos por meio de método não invasivo. O problema analisado justifica-se na grande quantidade de alimentos que hoje apresentam esta característica de armazenagem, sendo de grande interesse a constante verificação de mudança de estado de conservação destes produtos. Assim, foi proposto um setup de medições e usando substâncias químicas conhecidas pode-se estudar o comportamento destes meios aquosos, sendo considerado nesta análise um meio de referência com uma permissividade elétrica conhecida. Este meio de referência é então aos poucos é modificado pela adição de uma das suas componentes e avaliado pela passagem de uma onda eletromagnética.


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  • Este trabalho tem como objetivo principal investigar o comportamento da permissividade elétrica de materiais em meios aquosos por meio de método não invasivo. O problema analisado justifica-se na grande quantidade de alimentos que hoje apresentam esta característica de armazenagem, sendo de grande interesse a constante verificação de mudança de estado de conservação destes produtos. Assim, foi proposto um setup de medições e usando substâncias químicas conhecidas pode-se estudar o comportamento destes meios aquosos, sendo considerado nesta análise um meio de referência com uma permissividade elétrica conhecida. Este meio de referência é então aos poucos é modificado pela adição de uma das suas componentes e avaliado pela passagem de uma onda eletromagnética.

2
  • AGNALDO SOUZA CRUZ
  • Medição da densidade óssea através de ondas eletromagnéticas e classificação por MVS

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • Data: 13/01/2014
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  • Esse trabalho apresenta uma proposta auxílio no diagnóstico da osteoporose por meio da medição a Densidade Mineral Óssea (DMO), sendo esta realizada por meio de ondas eletromagnéticas de sondagem associadas a um software para análise e classificação da DMO como alta ou baixa.


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  • Esse trabalho apresenta uma proposta auxílio no diagnóstico da osteoporose por meio da medição a Densidade Mineral Óssea (DMO), sendo esta realizada por meio de ondas eletromagnéticas de sondagem associadas a um software para análise e classificação da DMO como alta ou baixa.

3
  • CARLOS EDUARDO GOMES DE ARAUJO
  • Utilização de Computador de Baixo Custo para Integração de Tecnologias em Automação Residencial

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
  • SAMAHERNI MORAIS DIAS
  • JUAN MOISES MAURICIO VILLANUEVA
  • Data: 21/01/2014
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  • Automação residencial é uma tendência inevitável para as habitações, uma vez que prover uma residência de dispositivos que propiciem conforto ao ambiente de forma automática não é mais uma solução cara e futurista. Além disso, as residências deverão estar cada vez mais conectadas aos seus provedores de serviços para ter acesso de forma automática a produtos e serviços que, em breve, estarão disponíveis.
    Nesse trabalho é proposta a utilização de um computador do tipo placa única (single board computer) para desempenhar as funções de controle primário em um sistema simples de automação residencial para controle de iluminação, que utiliza duas tecnologias diferentes de comunicação sem fio. Será criada uma sintaxe de comandos única para controlar da mesma forma as duas tecnologias de automação residencial. Como contribuição, o trabalho pretende apresentar uma solução de baixo custo, de código aberto e que poderá ser utilizada de forma integrada com a maioria das soluções de automação residencial.


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  • Automação residencial é uma tendência inevitável para as habitações, uma vez que prover uma residência de dispositivos que propiciem conforto ao ambiente de forma automática não é mais uma solução cara e futurista. Além disso, as residências deverão estar cada vez mais conectadas aos seus provedores de serviços para ter acesso de forma automática a produtos e serviços que, em breve, estarão disponíveis.
    Nesse trabalho é proposta a utilização de um computador do tipo placa única (single board computer) para desempenhar as funções de controle primário em um sistema simples de automação residencial para controle de iluminação, que utiliza duas tecnologias diferentes de comunicação sem fio. Será criada uma sintaxe de comandos única para controlar da mesma forma as duas tecnologias de automação residencial. Como contribuição, o trabalho pretende apresentar uma solução de baixo custo, de código aberto e que poderá ser utilizada de forma integrada com a maioria das soluções de automação residencial.

4
  • RODRIGO LOPES BARRETO
  • Contribuições ao Método de Rastreamento da Máxima Potência em Sistemas Fotovoltaico.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO CABRAL CAVALCANTI
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • VALENTIN OBAC RODA
  • Data: 22/01/2014
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  • A escassez dos recursos naturais e a busca por fontes de energia alternativa, promovem
    uma rápida mudança na matriz energética mundial. Acredita-se que dentre as fontes de
    energia renováveis a energia solar é a mais promissora. Estudos apontam a energia solar
    como a tecnologia de maior taxa de crescimento na atualidade. Pesquisadores de todo o
    mundo buscam formas de viabilizar seu progresso, desenvolvendo tecnologias com maior
    eficiência e menor custo. Como forma de contribuir ao avanço mundial, neste trabalho
    é proposto o desenvolvimento de uma estratégia de rastreamento da máxima potência,
    baseado no método perturbação e observação, para sistemas fotovoltaicos. A estratégia
    de controle proposta é baseada no balanço de potência ativa do sistema, com número
    reduzido de sensores. Ela tambémpermite que o sistema fotovoltaico atue como regulador
    da qualidade de energia no ponto de conexão, compensando a distorção harmônica das
    correntes da rede e do fator de potência. Resultados de simulação são apresentados para
    validar a estratégia proposta.


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  • A escassez dos recursos naturais e a busca por fontes de energia alternativa, promovem
    uma rápida mudança na matriz energética mundial. Acredita-se que dentre as fontes de
    energia renováveis a energia solar é a mais promissora. Estudos apontam a energia solar
    como a tecnologia de maior taxa de crescimento na atualidade. Pesquisadores de todo o
    mundo buscam formas de viabilizar seu progresso, desenvolvendo tecnologias com maior
    eficiência e menor custo. Como forma de contribuir ao avanço mundial, neste trabalho
    é proposto o desenvolvimento de uma estratégia de rastreamento da máxima potência,
    baseado no método perturbação e observação, para sistemas fotovoltaicos. A estratégia
    de controle proposta é baseada no balanço de potência ativa do sistema, com número
    reduzido de sensores. Ela tambémpermite que o sistema fotovoltaico atue como regulador
    da qualidade de energia no ponto de conexão, compensando a distorção harmônica das
    correntes da rede e do fator de potência. Resultados de simulação são apresentados para
    validar a estratégia proposta.

5
  • EINSTEIN GOMES DOS SANTOS
  • Arquitetura de Software para Barcos Robóticos

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • RAFAEL VIDAL AROCA
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • Data: 23/01/2014
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  • O desenvolvimento de uma arquitetura de controle de alto nível para plataformas robóticas aquáticas autônomas destinadas a atuarem em diferentes ambientes aquáticos por longos períodos de tempo apresenta alguns desafios que precisam ser resolvidos, tais como, oferecer condições para se realizar uma navegação da forma mais otimizada possível, tornando esse ponto mais complexo quando a propulsão for oriunda somente da força do vento; dar suporte a telemetria, mesmo a plataforma estando em qualquer lugar a centenas de quilômetros da estação-base; identificar e desviar possíveis obstáculos, previsão de mal tempo e tomada de decisão quanto à segurança da embarcação; fornecer mecanismos para atuarem na remoção de cracas no casco da embarcação que dificultam a sua navegação, além de ser robusta a ponto de evitar o maior número de falhas possível. Caso ocorram, ter a capacidade de contorná-las e devolver a estabilidade ao sistema. Apesar de haver um número considerável de trabalhos publicados acerca do desenvolvimento de plataformas robóticas aquáticas autônomas, bem como, existir competições anuais com o intuito de estimular sua pesquisa, não se tem notícias de travessias oceânicas de embarcações totalmente autônomas, para por em prova a sua robustez. Diante disso, a partir do projeto N-Boat do Laboratório Natalnet do Departamento de Computação e Automação (DCA) da UFRN, que tem como objetivo capacitar um veleiro a navegar de forma autônoma e trocar dados com uma estação-base em qualquer ponto, no qual esteja atuando, pretende-se com esse estudo tornar viável o desenvolvimento dessas plataformas mais robustas e confiáveis quanto à navegação, telemetria e capacidade de operação por longos períodos de tempo, sem a intervenção do homem.


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  • O desenvolvimento de uma arquitetura de controle de alto nível para plataformas robóticas aquáticas autônomas destinadas a atuarem em diferentes ambientes aquáticos por longos períodos de tempo apresenta alguns desafios que precisam ser resolvidos, tais como, oferecer condições para se realizar uma navegação da forma mais otimizada possível, tornando esse ponto mais complexo quando a propulsão for oriunda somente da força do vento; dar suporte a telemetria, mesmo a plataforma estando em qualquer lugar a centenas de quilômetros da estação-base; identificar e desviar possíveis obstáculos, previsão de mal tempo e tomada de decisão quanto à segurança da embarcação; fornecer mecanismos para atuarem na remoção de cracas no casco da embarcação que dificultam a sua navegação, além de ser robusta a ponto de evitar o maior número de falhas possível. Caso ocorram, ter a capacidade de contorná-las e devolver a estabilidade ao sistema. Apesar de haver um número considerável de trabalhos publicados acerca do desenvolvimento de plataformas robóticas aquáticas autônomas, bem como, existir competições anuais com o intuito de estimular sua pesquisa, não se tem notícias de travessias oceânicas de embarcações totalmente autônomas, para por em prova a sua robustez. Diante disso, a partir do projeto N-Boat do Laboratório Natalnet do Departamento de Computação e Automação (DCA) da UFRN, que tem como objetivo capacitar um veleiro a navegar de forma autônoma e trocar dados com uma estação-base em qualquer ponto, no qual esteja atuando, pretende-se com esse estudo tornar viável o desenvolvimento dessas plataformas mais robustas e confiáveis quanto à navegação, telemetria e capacidade de operação por longos períodos de tempo, sem a intervenção do homem.

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  • GASPAR FONTINELI DANTAS JÚNIOR
  • CONTROLE PREDITIVO NÃO-LINEAR APLICADO AO CONTROLE DE GOLFADAS EM PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 23/01/2014
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  • A golfada é um regime instável do fluxo multifásico, com oscilações de pressão e vazão abruptas no processo de produção de petróleo, podendo ocasionar problemas tais como vibração no encanamento e alto nível de líquido nos separadores.  Pode ser classificada de acordo com seu local de ocorrência.  A mais severa destas, conhecida como golfada no riser, ocorre na tubulação vertical que alimenta a plataforma. Conhecida também como golfada severa, ela é capaz de causar bruscas oscilações na pressão, nas vazões do processo, vibração excessiva, inundação dos tanques separadores, produção limitada, parada não programada da plataforma, entre outros aspectos negativos que motivaram a produção deste trabalho.

    Uma solução viável para lidar com tal problema seria projetar um método efetivo para a remoção ou diminuição do regime, como um controlador. De acordo com a literatura, o controlador convencional PID não apresenta bons resultados devido ao alto grau de não linearidade do processo, o que impulsionou o desenvolvimento de técnicas avançadas de controle.  Dentre estas, o controlador preditivo, cuja ação de controle resulta da solução de um problema de otimização, além de ser uma técnica que apresenta robustez e pode incorporar restrições físicas e/ou de segurança.

    O objetivo deste trabalho é estudar a aplicação de uma técnica de controle preditivo não linear ao controle de golfada severa, visando controlar a quantidade de massa líquida no riser enquanto atuando na válvula de produção e, indiretamente, suprimir as oscilações de vazão e pressão, com fins de obter benefícios ambientais e econômicos. A técnica de controle preditivo proposta baseia-se no uso de aproximações lineares do modelo e na resolução repetida de um problema de otimização quadrática que proporciona soluções que melhoram a cada iteração. No caso em que a convergência desse algoritmo é satisfeita, os valores preditos das variáveis do processo são iguais àqueles que seriam obtidos pelo modelo não-linear original, garantindo que restrições nessas variáveis sejam satisfeitas ao longo do horizonte de predição. Um modelo matemático publicado recentemente na literatura, capaz de representar características da golfada severa em um poço real, é utilizado tanto para a simulação, quanto para projeto do controlador proposto, cujo desempenho é comparado ao de um controlador preditivo linear.


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  • A golfada é um regime instável do fluxo multifásico, com oscilações de pressão e vazão abruptas no processo de produção de petróleo, podendo ocasionar problemas tais como vibração no encanamento e alto nível de líquido nos separadores.  Pode ser classificada de acordo com seu local de ocorrência.  A mais severa destas, conhecida como golfada no riser, ocorre na tubulação vertical que alimenta a plataforma. Conhecida também como golfada severa, ela é capaz de causar bruscas oscilações na pressão, nas vazões do processo, vibração excessiva, inundação dos tanques separadores, produção limitada, parada não programada da plataforma, entre outros aspectos negativos que motivaram a produção deste trabalho.

    Uma solução viável para lidar com tal problema seria projetar um método efetivo para a remoção ou diminuição do regime, como um controlador. De acordo com a literatura, o controlador convencional PID não apresenta bons resultados devido ao alto grau de não linearidade do processo, o que impulsionou o desenvolvimento de técnicas avançadas de controle.  Dentre estas, o controlador preditivo, cuja ação de controle resulta da solução de um problema de otimização, além de ser uma técnica que apresenta robustez e pode incorporar restrições físicas e/ou de segurança.

    O objetivo deste trabalho é estudar a aplicação de uma técnica de controle preditivo não linear ao controle de golfada severa, visando controlar a quantidade de massa líquida no riser enquanto atuando na válvula de produção e, indiretamente, suprimir as oscilações de vazão e pressão, com fins de obter benefícios ambientais e econômicos. A técnica de controle preditivo proposta baseia-se no uso de aproximações lineares do modelo e na resolução repetida de um problema de otimização quadrática que proporciona soluções que melhoram a cada iteração. No caso em que a convergência desse algoritmo é satisfeita, os valores preditos das variáveis do processo são iguais àqueles que seriam obtidos pelo modelo não-linear original, garantindo que restrições nessas variáveis sejam satisfeitas ao longo do horizonte de predição. Um modelo matemático publicado recentemente na literatura, capaz de representar características da golfada severa em um poço real, é utilizado tanto para a simulação, quanto para projeto do controlador proposto, cujo desempenho é comparado ao de um controlador preditivo linear.

7
  • JOSE ROMULO VIEIRA LIRA
  • Desenvolvimento de um Rastreador Solar do Tipo Polar com Ajuste do Ângulo de Inclinação.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • FRANCISCO DE ASSIS DOS SANTOS NEVES
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 23/01/2014
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  • O aproveitamento da energia solar para geração de energia elétrica tem apresentado
    um crescente interesse nos últimos anos. Nestes sistemas, a conversão de energia solar
    em elétrica é realizada por módulos fotovoltaicos, instalados em estruturas fixas, com
    inclinação determinada em função da latitude do local de instalação. O uso de estruturas
    móveis, com rastreamento solar, tem possibilitado o incremento da produção da energia
    gerada. Neste trabalho, é apresentada a proposta de construção de um rastreador solar,
    que será desenvolvido no Laboratório de Eletrônica de Potência e Energias Renováveis,
    localizado na UFRN. O rastreador proposto é do tipo polar, com rastreamento diário no
    sentido leste-oeste e ajuste do ângulo de inclinação manual nos períodos sazonais, no
    sentido norte-sul. O projeto do rastreador consiste no desenvolvimento de uma estrutura
    mecânica dotada de um sistema de controle de posição. A comprovação do aumento da
    energia produzida é obtida a partir da comparação dos resultados obtidos na estrutura
    rastreada, frente a uma fixa equivalente.


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  • O aproveitamento da energia solar para geração de energia elétrica tem apresentado
    um crescente interesse nos últimos anos. Nestes sistemas, a conversão de energia solar
    em elétrica é realizada por módulos fotovoltaicos, instalados em estruturas fixas, com
    inclinação determinada em função da latitude do local de instalação. O uso de estruturas
    móveis, com rastreamento solar, tem possibilitado o incremento da produção da energia
    gerada. Neste trabalho, é apresentada a proposta de construção de um rastreador solar,
    que será desenvolvido no Laboratório de Eletrônica de Potência e Energias Renováveis,
    localizado na UFRN. O rastreador proposto é do tipo polar, com rastreamento diário no
    sentido leste-oeste e ajuste do ângulo de inclinação manual nos períodos sazonais, no
    sentido norte-sul. O projeto do rastreador consiste no desenvolvimento de uma estrutura
    mecânica dotada de um sistema de controle de posição. A comprovação do aumento da
    energia produzida é obtida a partir da comparação dos resultados obtidos na estrutura
    rastreada, frente a uma fixa equivalente.

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  • RAFAELLA CRISTIANNE ALVES DO NASCIMENTO
  • Localização de Robôs Móveis em Ambientes Fechados em Tempo Real Utilizando Câmeras Montadas no Teto

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • ROSIERY DA SILVA MAIA
  • Data: 23/01/2014
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  • Propomos um sistema de localização de robôs móveis em ambientes fechados utilizando a técnica de visão global. Uma aplicação pode ser em museus virtuais, que podem ser acessados por usuários do mundo inteiro, usando um avatar robótico, possibilitando ainda a esses mesmos usuários a oportunidade de estabelecer uma presença virtual dentro do museu real, a através de uma plataforma robótica móvel colocada dentro do espaço físico real, permitindo a esse usuário locomover-se virtualmente dentro do museu real. O sistema aqui proposto visa melhorar o processo de localização desse guia robótico dentro do ambiente interno, já que os sensores instalados no mesmo acumulam erros, sem contar o fato de que as constantes mudanças ocorridas nesse tipo de ambiente acaba muitas vezes por introduzir ainda mais erros, ou mesmo até invalidar os dados obtidos devido a um total bloqueio de um determinado sensor. Por ser um método de localização que só leva em considerações informações do momento atual, a localização de robôs através de imagens adequa-se bem a esse tipo de ambiente. Além disso ela proporciona também resultados mais acurados em tempo real.


  • Mostrar Abstract
  • Propomos um sistema de localização de robôs móveis em ambientes fechados utilizando a técnica de visão global. Uma aplicação pode ser em museus virtuais, que podem ser acessados por usuários do mundo inteiro, usando um avatar robótico, possibilitando ainda a esses mesmos usuários a oportunidade de estabelecer uma presença virtual dentro do museu real, a através de uma plataforma robótica móvel colocada dentro do espaço físico real, permitindo a esse usuário locomover-se virtualmente dentro do museu real. O sistema aqui proposto visa melhorar o processo de localização desse guia robótico dentro do ambiente interno, já que os sensores instalados no mesmo acumulam erros, sem contar o fato de que as constantes mudanças ocorridas nesse tipo de ambiente acaba muitas vezes por introduzir ainda mais erros, ou mesmo até invalidar os dados obtidos devido a um total bloqueio de um determinado sensor. Por ser um método de localização que só leva em considerações informações do momento atual, a localização de robôs através de imagens adequa-se bem a esse tipo de ambiente. Além disso ela proporciona também resultados mais acurados em tempo real.

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  • DEMÉTRIOS ARAÚJO MAGALHÃES COUTINHO
  • Implementação Paralela Escalável e Eficiente do Algoritmo Simplex Padrão na Arquitetura Multicore

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL ALOISE
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 24/01/2014
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  • Este trabalho apresenta uma implementação paralela escalável e eficiente do algoritmo simplex padrão na arquitetura de processadores multicore para resolver problemas de programação linear de grande escala. Apresenta-se um esquema geral explicando como foi paralelizado cada passo do algoritmo simplex padrão apontando pontos importantes da implementação paralela. A paralelização proposta é apresentada com destaque para os conceitos de paralelismo utilizados. Foram realizadas análises de desempenho, através da comparação dos tempos sequenciais utilizando o Simplex tableau e Simplex do CPLEX R da IBM . A análise de escalabilidade foi feita com problemas de diferentes dimensões, encontrando evidências de que o algoritmo simplex padrão tem melhor eficiência paralela para problemas com mais variáveis do que restrições. Para apoiar essas afirmações, este trabalho apresenta resultados de vários experimentos numa máquina de memória compartilhada com 24 núcleos.


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  • Este trabalho apresenta uma implementação paralela escalável e eficiente do algoritmo simplex padrão na arquitetura de processadores multicore para resolver problemas de programação linear de grande escala. Apresenta-se um esquema geral explicando como foi paralelizado cada passo do algoritmo simplex padrão apontando pontos importantes da implementação paralela. A paralelização proposta é apresentada com destaque para os conceitos de paralelismo utilizados. Foram realizadas análises de desempenho, através da comparação dos tempos sequenciais utilizando o Simplex tableau e Simplex do CPLEX R da IBM . A análise de escalabilidade foi feita com problemas de diferentes dimensões, encontrando evidências de que o algoritmo simplex padrão tem melhor eficiência paralela para problemas com mais variáveis do que restrições. Para apoiar essas afirmações, este trabalho apresenta resultados de vários experimentos numa máquina de memória compartilhada com 24 núcleos.

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  • RIVALDO RODRIGUES MACHADO JUNIOR
  • Desenvolvimento de um middleware para comunicação via web services e sua aplicação em sistemas de aquisição de dados industriais

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • FERNANDO MENEZES MATOS
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 24/01/2014
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  • O controle de processos industriais têm se tornado cada vez mais complexo devido à diversidade de equipamentos de chão-de-fábrica, exigência na qualidade e concorrência de mercado. Tal complexidade exige que, uma grande quantidade de dados seja tratada pelos três níveis de controle de processo: dispositivos de campo, sistemas de controle e software para gerenciamento. Utilizar de forma efetiva os dados presentes em cada um desses níveis é de fundamental importância para indústria.

    Muitos dos sistemas computacionais industriais de hoje são compostos de sistemas distribuídos de software, escritos em uma grande variedade de linguagens de programa- ção e desenvolvidos para plataformas especificas. Desta forma, cada vez mais, pequenas e grandes empresas aplicam um investimento significativo para manter ou até mesmo re- escrever seus sistemas para diferentes plataformas. Além disso, é raro que um sistema de software seja executado em completo isolamento. Na área de automação industrial é comum que sistemas de software interajam com outros sistemas em diferentes máquinas e até mesmo escritos em diferentes linguagens. Tendo isto em vista, interoperabilidade não é apenas um desafio a longo prazo, mas também uma exigência do contexto atual de produção de software industriais.

    Este trabalho visa propor uma solução de middleware para comunicação de aplica- ções via web service, além de apresentar um estudo de caso aplicando a solução desen- volvida a um sistema integrado para captura de dados industriais, permitindo assim que tais dados sejam disponibilizados de maneira simplificada e independente de plataforma através da rede.


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  • O controle de processos industriais têm se tornado cada vez mais complexo devido à diversidade de equipamentos de chão-de-fábrica, exigência na qualidade e concorrência de mercado. Tal complexidade exige que, uma grande quantidade de dados seja tratada pelos três níveis de controle de processo: dispositivos de campo, sistemas de controle e software para gerenciamento. Utilizar de forma efetiva os dados presentes em cada um desses níveis é de fundamental importância para indústria.

    Muitos dos sistemas computacionais industriais de hoje são compostos de sistemas distribuídos de software, escritos em uma grande variedade de linguagens de programa- ção e desenvolvidos para plataformas especificas. Desta forma, cada vez mais, pequenas e grandes empresas aplicam um investimento significativo para manter ou até mesmo re- escrever seus sistemas para diferentes plataformas. Além disso, é raro que um sistema de software seja executado em completo isolamento. Na área de automação industrial é comum que sistemas de software interajam com outros sistemas em diferentes máquinas e até mesmo escritos em diferentes linguagens. Tendo isto em vista, interoperabilidade não é apenas um desafio a longo prazo, mas também uma exigência do contexto atual de produção de software industriais.

    Este trabalho visa propor uma solução de middleware para comunicação de aplica- ções via web service, além de apresentar um estudo de caso aplicando a solução desen- volvida a um sistema integrado para captura de dados industriais, permitindo assim que tais dados sejam disponibilizados de maneira simplificada e independente de plataforma através da rede.

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  • THIAGO DE OLIVEIRA ALVES ROCHA
  • Estratégia de Controle Robusto para interconexão de Sistemas PV Trifásicos à Rede
    Elétrica.

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • ALEXANDRE CUNHA OLIVEIRA
  • LEONARDO RODRIGUES LIMONGI
  • Data: 24/01/2014
  • Visualizar Dissertação/Tese  
  • Mostrar Resumo
  • Atualmente há uma grande preocupação em relação a substituição das fontes não
    renováveis pelas fontes renováveis na geração de energia elétrica. Isto ocorre devido a
    limitação do modelo tradicional e da crescente demanda. Com o desenvolvimento dos
    conversores de potência e a eficácia dos esquemas de controle, as fontes renováveis têm
    sido interligadas na rede elétrica, em um modelo de geração distribuída. Neste sentido,
    este trabalho apresenta uma estratégia de controle não convencional, com a utilização de
    um controlador robusto, para a interconexão de sistemas fotovoltaicos com à rede elétrica
    trifásica. A compensação da qualidade de energia no ponto de acoplamento comum
    (PAC) é realizada pela estratégia proposta. As técnicas tradicionais utilizam detecção de
    harmônicos, já neste trabalho o controle das correntes é feita de uma forma indireta sem a
    necessidade desta detecção. Na estratégia indireta é de grande importância que o controle
    da tensão do barramento CC seja efetuado de uma forma que não haja grandes flutuações,
    e que a banda passante do controlador em regime permanente seja baixa para que as
    correntes da rede não tenham um alto THD. Por este motivo é utilizado um controlador
    em modo dual DSM-PI, que durante o transitório se comporta como um controlador em
    modo deslizante SM-PI, e em regime se comporta como um PI convencional. A corrente
    é alinhada ao ângulo de fase do vetor tensão da rede elétrica, obtido a partir do uso de
    um PLL. Esta aproximação permite regular o fluxo de potência ativa, juntamente com
    a compensação dos harmônicos e também promover a correção do fator de potência no
    ponto de acoplamento comum. Para o controle das correntes é usado um controlador dupla
    sequencia, que utiliza o princípio do modelo interno. Resultados de simulação são
    apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de controle proposto.


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  • Atualmente há uma grande preocupação em relação a substituição das fontes não
    renováveis pelas fontes renováveis na geração de energia elétrica. Isto ocorre devido a
    limitação do modelo tradicional e da crescente demanda. Com o desenvolvimento dos
    conversores de potência e a eficácia dos esquemas de controle, as fontes renováveis têm
    sido interligadas na rede elétrica, em um modelo de geração distribuída. Neste sentido,
    este trabalho apresenta uma estratégia de controle não convencional, com a utilização de
    um controlador robusto, para a interconexão de sistemas fotovoltaicos com à rede elétrica
    trifásica. A compensação da qualidade de energia no ponto de acoplamento comum
    (PAC) é realizada pela estratégia proposta. As técnicas tradicionais utilizam detecção de
    harmônicos, já neste trabalho o controle das correntes é feita de uma forma indireta sem a
    necessidade desta detecção. Na estratégia indireta é de grande importância que o controle
    da tensão do barramento CC seja efetuado de uma forma que não haja grandes flutuações,
    e que a banda passante do controlador em regime permanente seja baixa para que as
    correntes da rede não tenham um alto THD. Por este motivo é utilizado um controlador
    em modo dual DSM-PI, que durante o transitório se comporta como um controlador em
    modo deslizante SM-PI, e em regime se comporta como um PI convencional. A corrente
    é alinhada ao ângulo de fase do vetor tensão da rede elétrica, obtido a partir do uso de
    um PLL. Esta aproximação permite regular o fluxo de potência ativa, juntamente com
    a compensação dos harmônicos e também promover a correção do fator de potência no
    ponto de acoplamento comum. Para o controle das correntes é usado um controlador dupla
    sequencia, que utiliza o princípio do modelo interno. Resultados de simulação são
    apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de controle proposto.

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  • LEONARDO VALE DE ARAUJO
  • Anemômetro Baseado em Sensor Termorresistivo com Controle de Temperatura Utilizando Linearização por Realimentação

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • VALENTIN OBAC RODA
  • RAIMUNDO CARLOS SILVÉRIO FREIRE
  • Data: 24/01/2014

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho propõe-se uma nova arquitetura de um anemômetro a fio quente com controle de temperatura através de uma linearização por realimentação da tensão, para um sensor termorresistivo. Um estudo sobre o comportamento do sensor é apresentado, onde o foco está na equação característica, na equação de balanço de energia e no comportamento do sensor em malha aberta. Apresenta-se o modelo do sensor desenvolvido através do Simulink e a arquitetura WB-CTA desenvolvida com o intuito de realizar uma comparação com a arquitetura proposta. A arquitetura proposta nesse trabalho tem como principal objetivo linearizar a relação entrada/saída do sensor e com isso aplicar técnicas de controle convencionais para obter um erro em regime permanente nulo e reduzir o tempo de resposta do sistema. Para este trabalho os resultados das simulações são apresentados e discutidos.


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  • Neste trabalho propõe-se uma nova arquitetura de um anemômetro a fio quente com controle de temperatura através de uma linearização por realimentação da tensão, para um sensor termorresistivo. Um estudo sobre o comportamento do sensor é apresentado, onde o foco está na equação característica, na equação de balanço de energia e no comportamento do sensor em malha aberta. Apresenta-se o modelo do sensor desenvolvido através do Simulink e a arquitetura WB-CTA desenvolvida com o intuito de realizar uma comparação com a arquitetura proposta. A arquitetura proposta nesse trabalho tem como principal objetivo linearizar a relação entrada/saída do sensor e com isso aplicar técnicas de controle convencionais para obter um erro em regime permanente nulo e reduzir o tempo de resposta do sistema. Para este trabalho os resultados das simulações são apresentados e discutidos.

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  • LUIZ HENRIQUE RODRIGUES DA SILVA
  • Desenvolvimento de solução para SLAM utilizando visão de teto

  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • ANDRE MACEDO SANTANA
  • Data: 24/01/2014
  • Visualizar Dissertação/Tese  
  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho visa mostrar uma abordagem pouco explorada do problema de mapeamento e
    localização simultâneos (SLAM), com fim de mapear um ambiente fechado utilizando uma plataforma
    robótica munida de uma câmera voltada para o teto (ascendente) e de odometria para as rodas.
    As marcas utilizadas nesta abordagem são manchas luminosas causadas pelas luminárias no teto.
    Este trabalho visa desenvolver uma aplicação para o filtro de kalman estendido para o SLAM com um
    modelo de observação desenvolvido. Diversos testes e programas foram desenvolvidos para realização
    do SLAM, são apresentados em detalhes. Como objeto principal do trabalho são apresentados os
    testes de SLAM. O desafio reside na convergência do mapa construído pelo robô.

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  • Este trabalho visa mostrar uma abordagem pouco explorada do problema de mapeamento e
    localização simultâneos (SLAM), com fim de mapear um ambiente fechado utilizando uma plataforma
    robótica munida de uma câmera voltada para o teto (ascendente) e de odometria para as rodas.
    As marcas utilizadas nesta abordagem são manchas luminosas causadas pelas luminárias no teto.
    Este trabalho visa desenvolver uma aplicação para o filtro de kalman estendido para o SLAM com um
    modelo de observação desenvolvido. Diversos testes e programas foram desenvolvidos para realização
    do SLAM, são apresentados em detalhes. Como objeto principal do trabalho são apresentados os
    testes de SLAM. O desafio reside na convergência do mapa construído pelo robô.
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  • ANDRÉ TAVARES DA SILVA
  • Controle de posição com restrição à orientação de um Veículo Aéreo Não-Tripulado tipo Quadrirrotor

  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • Data: 24/01/2014
  • Visualizar Dissertação/Tese  
  • Mostrar Resumo
  • Quadrirrotores são veículos aéreos compostos por quatro hélices montadas sobre quatro
    motores em uma disposição em cruz ou x, sendo que, nessa estrutura, os motores
    sobre o mesmo braço giram no mesmo sentido e os do outro braço em sentido oposto.
    Ao girar,cada hélice gera empuxo vertical para cima. O controle é feito variando-se a
    velocidade de rotação de cada motor. Dentre as vantagens desse tipo de veículo pode-se
    citar a simplicidade mecânica de construção, o alto grau de manobrabilidade que possui e
    a capacidade de pousos e decolagens verticais.

    A modelagem e o controle de quadrirrotores tem sido um desafio devido a problemas
    como não-linearidades e acoplamento entre variáveis. Várias estratégias já foram desenvolvidas
    para o controle desse tipo de veículo, desde as de controle clássico como as mais
    modernas.

    Há aplicações de supervisão aérea em que uma câmera é fixada no veículo de forma
    a apontar para a frente, onde é desejado que o quadrirrotor procure se movimentar a
    uma altitude fixa em direção ao alvo também apontando para a frente, o que impõe uma
    restrição artificial de movimento, pois não é desejado que se movimente lateralmente, mas
    apenas para frente ou para trás. Tal restrição é semelhante àquela existente de maneira
    natural em robôs movidos a rodas com acionamento diferencial, que também não podem
    se movimentar lateralmente, mas devido ao atrito das rodas. Portanto, uma estratégia de
    controle de posição semelhante à usada nesse tipo de robôs poderia ser adaptada para
    robôs aéreos do tipo quadrirrotor.

    Este trabalho apresenta e discute algumas estratégias de controle de posição e orientação
    de quadrirrotores encontradas na literatura e propõe uma estratégia baseada no
    controle dinâmico de robôs móveis com acionamento diferencial, o chamado controle por
    referência variável. A validade da estratégia proposta é comprovada através de simulações
    computacionais.


  • Mostrar Abstract
  • Quadrirrotores são veículos aéreos compostos por quatro hélices montadas sobre quatro
    motores em uma disposição em cruz ou x, sendo que, nessa estrutura, os motores
    sobre o mesmo braço giram no mesmo sentido e os do outro braço em sentido oposto.
    Ao girar,cada hélice gera empuxo vertical para cima. O controle é feito variando-se a
    velocidade de rotação de cada motor. Dentre as vantagens desse tipo de veículo pode-se
    citar a simplicidade mecânica de construção, o alto grau de manobrabilidade que possui e
    a capacidade de pousos e decolagens verticais.

    A modelagem e o controle de quadrirrotores tem sido um desafio devido a problemas
    como não-linearidades e acoplamento entre variáveis. Várias estratégias já foram desenvolvidas
    para o controle desse tipo de veículo, desde as de controle clássico como as mais
    modernas.

    Há aplicações de supervisão aérea em que uma câmera é fixada no veículo de forma
    a apontar para a frente, onde é desejado que o quadrirrotor procure se movimentar a
    uma altitude fixa em direção ao alvo também apontando para a frente, o que impõe uma
    restrição artificial de movimento, pois não é desejado que se movimente lateralmente, mas
    apenas para frente ou para trás. Tal restrição é semelhante àquela existente de maneira
    natural em robôs movidos a rodas com acionamento diferencial, que também não podem
    se movimentar lateralmente, mas devido ao atrito das rodas. Portanto, uma estratégia de
    controle de posição semelhante à usada nesse tipo de robôs poderia ser adaptada para
    robôs aéreos do tipo quadrirrotor.

    Este trabalho apresenta e discute algumas estratégias de controle de posição e orientação
    de quadrirrotores encontradas na literatura e propõe uma estratégia baseada no
    controle dinâmico de robôs móveis com acionamento diferencial, o chamado controle por
    referência variável. A validade da estratégia proposta é comprovada através de simulações
    computacionais.

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  • TALIS LINCOLN FONSECA BARBALHO
  • Um estudo e análise do teste de emissões otoacústicas realizadas através de uma plataforma móvel
  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • FABIANA CRISTINA MENDONCA DE ARAUJO
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • CICILIA RAQUEL MAIA LEITE
  • Data: 27/01/2014
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  • Mostrar Resumo
  • Até meados da década de 70, acreditava-se que a orelha era um orgão
    passivo, por receber o sinal sonoro e o transformar em impulsos nervosos, para
    então serem enviados ao cérebro. Entretanto, David T. Kemp, descobriu em 1977,
    através de um microfone amplificador, que existiam tons e ecos sendo emitidos
    de dentro da orelha, esses sons foram então chamados de emissões otoacústicas.
    Com o passar dos anos e o avanço tecnólogico, foram realizados mais testes com
    diferentes pessoas e foi identificado que a presença dos mesmos estavam
    diretamente ligados a saúde auditiva humana, enquanto que a ausência dos sinais
    só acontecem em orelhas com algum problema.
     
    Então foi criado o Exame de Emissões Otoacústicas para que pudesse ser
    realizado logo nos primeiros dias de vida da criança, ou até no máximo com 6
    meses de vida, pois determinados problemas se não forem superados podem
    causar danos neurológicos permanentes nessa área da audição. Devido a
    importância do exame na prevenção de doenças auditivas, este exame tornou-se
    obrigatório em todo território nacional em 2010, através da Lei 12.303/10.
     
    Depois que a Lei foi aprovada no Brasil, foi necessário a compra de muitos
    equipamentos para tornar possível a realização do exame nas grandes
    maternidades públicas do país, mas o aparelho custa entre R$ 20.000,00
    e R$ 30.000,00 reais.
     
    Contudo, este trabalho está inserido ao projeto otoleitor, aprovado no edital
    FINEP de tecnologia assistiva de 2010. O projeto propõe a realização do teste de
    emissões otoacústicas via uma plataforma móvel, ou seja, um celular. O nosso
    trabalho se insere neste contexto na medida que realizamos um estudo sobre os
    tipos de emissões otoacústicas, geração dos sinais adequados e depois uma
    análise das respostas  dos sinais obtidos que serão disponibilizados para equipe
    médica.

  • Mostrar Abstract
  • Até meados da década de 70, acreditava-se que a orelha era um orgão
    passivo, por receber o sinal sonoro e o transformar em impulsos nervosos, para
    então serem enviados ao cérebro. Entretanto, David T. Kemp, descobriu em 1977,
    através de um microfone amplificador, que existiam tons e ecos sendo emitidos
    de dentro da orelha, esses sons foram então chamados de emissões otoacústicas.
    Com o passar dos anos e o avanço tecnólogico, foram realizados mais testes com
    diferentes pessoas e foi identificado que a presença dos mesmos estavam
    diretamente ligados a saúde auditiva humana, enquanto que a ausência dos sinais
    só acontecem em orelhas com algum problema.
     
    Então foi criado o Exame de Emissões Otoacústicas para que pudesse ser
    realizado logo nos primeiros dias de vida da criança, ou até no máximo com 6
    meses de vida, pois determinados problemas se não forem superados podem
    causar danos neurológicos permanentes nessa área da audição. Devido a
    importância do exame na prevenção de doenças auditivas, este exame tornou-se
    obrigatório em todo território nacional em 2010, através da Lei 12.303/10.
     
    Depois que a Lei foi aprovada no Brasil, foi necessário a compra de muitos
    equipamentos para tornar possível a realização do exame nas grandes
    maternidades públicas do país, mas o aparelho custa entre R$ 20.000,00
    e R$ 30.000,00 reais.
     
    Contudo, este trabalho está inserido ao projeto otoleitor, aprovado no edital
    FINEP de tecnologia assistiva de 2010. O projeto propõe a realização do teste de
    emissões otoacústicas via uma plataforma móvel, ou seja, um celular. O nosso
    trabalho se insere neste contexto na medida que realizamos um estudo sobre os
    tipos de emissões otoacústicas, geração dos sinais adequados e depois uma
    análise das respostas  dos sinais obtidos que serão disponibilizados para equipe
    médica.
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  • LUCAS COSTA PEREIRA CAVALCANTE
  •  Avaliação de Desempenho da Codificação Wavelet em Canais Seletivos em Frequência

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • LUIZ GONZAGA DE QUEIROZ SILVEIRA JUNIOR
  • ERNESTO LEITE PINTO
  • Data: 14/02/2014
  • Visualizar Dissertação/Tese  
  • Mostrar Resumo
  • A codificação wavelet surgiu como uma técnica de codificação de canal alternativa para minimizar os efeitos destrutivos dos canais de comunicação sem fio caracterizados pelo desvanecimento. Diferente de técnicas clássicas de codificação, nas quais o ganho de codificação surge através da adição de uma redundância controlada a informação, a robustez conseguida pela codificação wavelet contra os efeitos do desvanecimento ocorre em função de uma diversidade temporal gerada sobre a informação transmitida. Até o momento, o desempenho da codificação wavelet foi investigado apenas em canais de comunicação sujeito a desvanecimento plano variante no tempo. Este trabalho avalia o desempenho da codificação wavelet, em termos de probabilidade de erro de bit, sobre canais de comunicação com desvanecimento Rayleigh variante no tempo e seletivo em frequência. Através de simulação computacional, apresenta-se nesse trabalho resultados numéricos que demonstram a eficiência dessa técnica no combate à interferência inter-simbólica, característica destes cenários de comunicação.


  • Mostrar Abstract
  • A codificação wavelet surgiu como uma técnica de codificação de canal alternativa para minimizar os efeitos destrutivos dos canais de comunicação sem fio caracterizados pelo desvanecimento. Diferente de técnicas clássicas de codificação, nas quais o ganho de codificação surge através da adição de uma redundância controlada a informação, a robustez conseguida pela codificação wavelet contra os efeitos do desvanecimento ocorre em função de uma diversidade temporal gerada sobre a informação transmitida. Até o momento, o desempenho da codificação wavelet foi investigado apenas em canais de comunicação sujeito a desvanecimento plano variante no tempo. Este trabalho avalia o desempenho da codificação wavelet, em termos de probabilidade de erro de bit, sobre canais de comunicação com desvanecimento Rayleigh variante no tempo e seletivo em frequência. Através de simulação computacional, apresenta-se nesse trabalho resultados numéricos que demonstram a eficiência dessa técnica no combate à interferência inter-simbólica, característica destes cenários de comunicação.

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  • TIAGO FERNANDO BARBOSA DE SOUSA
  • Equalização Neural Aplicada a Sistemas com Modulação Bidimensional em Fibra Óptica

  • Orientador : MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • SILVIO JOSE BEZERRA
  • VICENTE IDALBERTO BECERRA SABLON
  • Data: 28/02/2014
  • Visualizar Dissertação/Tese  
  • Mostrar Resumo
  • A fibra óptica é um dos meios de comunicação mais utilizados atualmente, principalmente devido ao fato da taxa de transmissão de dados desses sistemas excederem as de todos os outros meios de comunicação digital. Apesar da grande vantagem, existem problemas que impedem o total aproveitamento do canal  óptico: com o aumento da velocidade de transmissão e das distâncias envolvidas, os dados ficam sujeitos a interferência intersimbólica não-linear, causadas pelos fenômenos de dispersão na fibra. Para solucionar esse problema podem ser utilizados equalizadores adaptativos, que compensam respostas não ideais do canal, com o intuito de restaurar o sinal que foi transmitido. Neste trabalho é feito o estudo de uma proposta baseada em redes neurais artificiais, um equalizador neural aplicado a sistemas de comunicação óptica. A proposta é validada através de um canal óptico simulado e é feita a comparação com outras técnicas de equalização adaptativa.


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  • A fibra óptica é um dos meios de comunicação mais utilizados atualmente, principalmente devido ao fato da taxa de transmissão de dados desses sistemas excederem as de todos os outros meios de comunicação digital. Apesar da grande vantagem, existem problemas que impedem o total aproveitamento do canal  óptico: com o aumento da velocidade de transmissão e das distâncias envolvidas, os dados ficam sujeitos a interferência intersimbólica não-linear, causadas pelos fenômenos de dispersão na fibra. Para solucionar esse problema podem ser utilizados equalizadores adaptativos, que compensam respostas não ideais do canal, com o intuito de restaurar o sinal que foi transmitido. Neste trabalho é feito o estudo de uma proposta baseada em redes neurais artificiais, um equalizador neural aplicado a sistemas de comunicação óptica. A proposta é validada através de um canal óptico simulado e é feita a comparação com outras técnicas de equalização adaptativa.

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  • JAN'' ERIK MONT'' GOMERY PINTO
  • Aplicação Prática de Método de Sintonia de Controladores PID Utilizando o Método do Relé com Histerese

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 16/05/2014

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  • Os campos de pesquisa e desenvolvimento de softwares envolvendo a sintonia PID de controladores, ainda é uma área ativa dentro do meio acadêmico e industrial. Tudo isso devido à larga utilização de controladores PID na indústria (96% de todos os controladores na indústria ainda é PID). Ter controladores bem sintonizados e com ferramentas que possam acompanhar seus desempenhos ao longo do tempo com a possibilidade de ressintonizá-los, ou ainda auto-sintonizá-los, passar a ser um item quase que obrigatório para manter processos com alta produtividade e baixo custo. Já que em um mundo globalizado, o nível mais acirrado de concorrência entre as empresas, atualmente, está no custeio e na produtividade. Apesar de existirem diversas novas técnicas e ferramentas que fazem sintonia PID, neste trabalho exploraremos a sintonia PID utilizando o método do relé, devido a sua boa aceitação no ambiente industrial. Além disto, abordaremos algumas técnicas de avaliação de malhas de controle, tais como IAE, ISE, Goodhart, variância do sinal de controle e índice de Harris, pois são necessários para sugerir novas sintonias PID para as malhas de controle com baixo desempenho. Será proposto neste trabalho uma ferramenta de sintonia e auto-sintonia PID (usando o método do relé), bem como um ferramenta para avaliação de malhas de controle de uma forma mais prática. Em especial, será destacado o método do relé com histerese. Este método tem apresentado sintonias com desempenhos satisfatórios quando aplicados às plantas didáticas, simuladas e real.


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  • Os campos de pesquisa e desenvolvimento de softwares envolvendo a sintonia PID de controladores, ainda é uma área ativa dentro do meio acadêmico e industrial. Tudo isso devido à larga utilização de controladores PID na indústria (96% de todos os controladores na indústria ainda é PID). Ter controladores bem sintonizados e com ferramentas que possam acompanhar seus desempenhos ao longo do tempo com a possibilidade de ressintonizá-los, ou ainda auto-sintonizá-los, passar a ser um item quase que obrigatório para manter processos com alta produtividade e baixo custo. Já que em um mundo globalizado, o nível mais acirrado de concorrência entre as empresas, atualmente, está no custeio e na produtividade. Apesar de existirem diversas novas técnicas e ferramentas que fazem sintonia PID, neste trabalho exploraremos a sintonia PID utilizando o método do relé, devido a sua boa aceitação no ambiente industrial. Além disto, abordaremos algumas técnicas de avaliação de malhas de controle, tais como IAE, ISE, Goodhart, variância do sinal de controle e índice de Harris, pois são necessários para sugerir novas sintonias PID para as malhas de controle com baixo desempenho. Será proposto neste trabalho uma ferramenta de sintonia e auto-sintonia PID (usando o método do relé), bem como um ferramenta para avaliação de malhas de controle de uma forma mais prática. Em especial, será destacado o método do relé com histerese. Este método tem apresentado sintonias com desempenhos satisfatórios quando aplicados às plantas didáticas, simuladas e real.

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  • RODRIGO PRADO DE MEDEIROS
  • Proteção Diferencial de Transformadores de Potência Utilizando a Transformada Wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • KLEBER MELO E SILVA
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • Data: 26/05/2014
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  • Cerca de 10% das faltas envolvendo o sistema elétrico ocorrem em transformadores de potência. Portanto, a proteção aplicada aos transformadores de potência é essencial para garantir o funcionamento contínuo desse dispositivo e a eficiência do sistema elétrico. Dentre as funções de proteção aplicadas em transformadores, a proteção diferencial aparece como um dos principais esquemas, apresentando confiável discriminação entre faltas internas e faltas externas ou condições de carregamento nominal do sistema. Porém, a principal dificuldade dos métodos de proteção convencional consiste na demora para detecção dos eventos. Contudo, faltas internas, faltas externas e os demais eventos apresentam transitórios, podendo ser apropriadamente analisados pela transformada wavelet. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um esquema de proteção diferencial de transformadores baseado na transformada wavelet para detecção e identificação de faltas externas, faltas internas e energização do transformador usando a energia dos coeficientes wavelets das correntes diferenciais. Os resultados revelam as vantagens da utilização da transformada wavelet na proteção diferencial em relação à proteção convencional, uma vez que ela provê confiabilidade e rapidez na detecção desses eventos.


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  • Cerca de 10% das faltas envolvendo o sistema elétrico ocorrem em transformadores de potência. Portanto, a proteção aplicada aos transformadores de potência é essencial para garantir o funcionamento contínuo desse dispositivo e a eficiência do sistema elétrico. Dentre as funções de proteção aplicadas em transformadores, a proteção diferencial aparece como um dos principais esquemas, apresentando confiável discriminação entre faltas internas e faltas externas ou condições de carregamento nominal do sistema. Porém, a principal dificuldade dos métodos de proteção convencional consiste na demora para detecção dos eventos. Contudo, faltas internas, faltas externas e os demais eventos apresentam transitórios, podendo ser apropriadamente analisados pela transformada wavelet. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um esquema de proteção diferencial de transformadores baseado na transformada wavelet para detecção e identificação de faltas externas, faltas internas e energização do transformador usando a energia dos coeficientes wavelets das correntes diferenciais. Os resultados revelam as vantagens da utilização da transformada wavelet na proteção diferencial em relação à proteção convencional, uma vez que ela provê confiabilidade e rapidez na detecção desses eventos.

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  • FILIPE EMANUEL VIEIRA TAVEIROS
  • Sistema de Conversão de Energia Eólica Baseado no Gerador de Indução Duplamente Alimentado: Análise e Contribuição ao Controle da Máquina

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • FRANCISCO KLEBER DE ARAÚJO LIMA
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • LUCIANO SALES BARROS
  • Data: 28/05/2014

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  • A humanidade encontra-se numa época de desenvolvimento tecnológico sem precedentes.
    A ciência alcançou e continua alcançando conquistas que permitem compreender cada vez mais o universo e as leis que o regem e, também, tentar coexistir sem destruir o planeta em que vivemos. Um dos principais desafios do século XXI é buscar e incrementar a gama de fontes de energias limpas, renováveis e capazes de sustentar nosso crescimento e estilo de vida. É dever de cada pesquisador dedicar-se e contribuir nesta corrida energética. Neste contexto, a energia eólica se apresenta como uma das grandes promessas para o futuro da geração elétrica. Apesar de ser um pouco mais antiga que outras fontes de energia renovável, a geração eólica ainda apresenta um vasto campo para melhoramento. O desenvolvimento de novas técnicas de controle do gerador juntamente com o desenvolvimento de laboratórios de pesquisa especializados em geração eólica formam um dos pontos chave para aumentar o rendimento, a eficiência e a confiabilidade do sistema. O controle apropriado do esquema de conversores back-to-back permite que as turbinas eólicas baseadas no gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) operem no modo de velocidade variável, cujos benefícios incluem máxima extração de potência, injeção de potência reativa e redução de estresse mecânico. O conversor do lado do rotor fornece controle de potência ativa e reativa injetada na rede, enquanto que o conversor do lado da rede fornece o controle da tensão no link CC e fluxo de potência bi-direcional. A estrutura de controle convencional utiliza controladores PI com compensação feed-forward dos termos de acoplamento cruzado. Como desvantagens, esta técnica de controle apresenta sensibilidade a incertezas do modelo e, também, a compensação de termos dinâmicos acoplados resulta em uma estratégia de controle concorrente. Por isso, para superar estes problemas e eliminar os termos de acoplamento cruzado, é utilizado uma estrutura de controle robusta com realimentação de estados baseada no princípio do modelo interno,
    visando melhorar o acionamento do gerador bem como o seu comportamento dinâmico durante variações abruptas na velocidade do vento. O desempenho da técnica de controle proposta para o controle do gerador DFIG será comparado ao da abordagem de controle convencional sob condições de vento estáveis e rajadas. Um emulador de turbina eólica foi desenvolvido para recriar em laboratório uma condição realista e submeter o gerador a várias condições de velocidade do vento.


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  • A humanidade encontra-se numa época de desenvolvimento tecnológico sem precedentes.
    A ciência alcançou e continua alcançando conquistas que permitem compreender cada vez mais o universo e as leis que o regem e, também, tentar coexistir sem destruir o planeta em que vivemos. Um dos principais desafios do século XXI é buscar e incrementar a gama de fontes de energias limpas, renováveis e capazes de sustentar nosso crescimento e estilo de vida. É dever de cada pesquisador dedicar-se e contribuir nesta corrida energética. Neste contexto, a energia eólica se apresenta como uma das grandes promessas para o futuro da geração elétrica. Apesar de ser um pouco mais antiga que outras fontes de energia renovável, a geração eólica ainda apresenta um vasto campo para melhoramento. O desenvolvimento de novas técnicas de controle do gerador juntamente com o desenvolvimento de laboratórios de pesquisa especializados em geração eólica formam um dos pontos chave para aumentar o rendimento, a eficiência e a confiabilidade do sistema. O controle apropriado do esquema de conversores back-to-back permite que as turbinas eólicas baseadas no gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) operem no modo de velocidade variável, cujos benefícios incluem máxima extração de potência, injeção de potência reativa e redução de estresse mecânico. O conversor do lado do rotor fornece controle de potência ativa e reativa injetada na rede, enquanto que o conversor do lado da rede fornece o controle da tensão no link CC e fluxo de potência bi-direcional. A estrutura de controle convencional utiliza controladores PI com compensação feed-forward dos termos de acoplamento cruzado. Como desvantagens, esta técnica de controle apresenta sensibilidade a incertezas do modelo e, também, a compensação de termos dinâmicos acoplados resulta em uma estratégia de controle concorrente. Por isso, para superar estes problemas e eliminar os termos de acoplamento cruzado, é utilizado uma estrutura de controle robusta com realimentação de estados baseada no princípio do modelo interno,
    visando melhorar o acionamento do gerador bem como o seu comportamento dinâmico durante variações abruptas na velocidade do vento. O desempenho da técnica de controle proposta para o controle do gerador DFIG será comparado ao da abordagem de controle convencional sob condições de vento estáveis e rajadas. Um emulador de turbina eólica foi desenvolvido para recriar em laboratório uma condição realista e submeter o gerador a várias condições de velocidade do vento.

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  • FRANCISCO CARLOS GURGEL DA SILVA SEGUNDO
  • Análise e Projeto de Superfícies Seletivas em Frequência Multibanda e Banda Larga

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 05/06/2014

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  • Superfícies seletivas em frequência (Frequency Selective Surface - FSS) são usadas frequentemente em diversas aplicações em telecomunicações. Algumas dessas aplicações podem exigir que essas estruturas tenham resposta com múltiplas bandas de ressonância. Outras aplicações exigem que as FSS tenham resposta em frequência larga, para atender aos requisitos necessários. Para projetar FSS com essas características existem inúmeras técnicas usadas na literatura. Assim, o propósito deste trabalho é analisar algumas técnicas utilizadas e projetar FSS multibanda e/ou banda larga selecionando técnicas simples em termos de construção e que ocupem o menor espaço possível, visando aplicações práticas.


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  • Superfícies seletivas em frequência (Frequency Selective Surface - FSS) são usadas frequentemente em diversas aplicações em telecomunicações. Algumas dessas aplicações podem exigir que essas estruturas tenham resposta com múltiplas bandas de ressonância. Outras aplicações exigem que as FSS tenham resposta em frequência larga, para atender aos requisitos necessários. Para projetar FSS com essas características existem inúmeras técnicas usadas na literatura. Assim, o propósito deste trabalho é analisar algumas técnicas utilizadas e projetar FSS multibanda e/ou banda larga selecionando técnicas simples em termos de construção e que ocupem o menor espaço possível, visando aplicações práticas.

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  • TIAGO DOS SANTOS BEZERRA
  • Predição de Séries Temporais de Parâmetros em Redes HSPA – WCDMA

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • VICENTE ANGELO DE SOUSA JUNIOR
  • Data: 10/06/2014
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  • Com o crescimento das demandas de tráfego de dados em redes de terceira geração (3G), as operadoras de telefonia móvel têm atentado para o direcionamento dos recursos em infraestrutura nos locais onde se identifica maior necessidade. Estes locais geralmente são os grandes centros urbanos com maior densidade de usuários da rede. O direcionamento desses investimentos tem o objetivo de manter a qualidade do serviço prestado nestas regiões. Esse trabalho apresenta uma proposta para predição de séries temporais em rede HSPA – WCDMA dos parâmetros CQI (Channel Quality Indicator), Ec/Io (Energy per chip/Interference), a taxa de retransmissão e a taxa de transmissão (throughput) na camada física. A coleta dos valores dos parâmetros da rede em pleno funcionamento foi realizada através um drive tests em área predefinida numa capital brasileira. Os modelos sugeridos para predição das séries temporais foram os de Autoregressão, Método de Alisamento Exponencial Adaptativo Trigg and Leach e ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average). Com a realização das predições das séries temporais será efetuada uma análise comparativa para identificação do modelo mais adequado para cada parâmetro.


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  • Com o crescimento das demandas de tráfego de dados em redes de terceira geração (3G), as operadoras de telefonia móvel têm atentado para o direcionamento dos recursos em infraestrutura nos locais onde se identifica maior necessidade. Estes locais geralmente são os grandes centros urbanos com maior densidade de usuários da rede. O direcionamento desses investimentos tem o objetivo de manter a qualidade do serviço prestado nestas regiões. Esse trabalho apresenta uma proposta para predição de séries temporais em rede HSPA – WCDMA dos parâmetros CQI (Channel Quality Indicator), Ec/Io (Energy per chip/Interference), a taxa de retransmissão e a taxa de transmissão (throughput) na camada física. A coleta dos valores dos parâmetros da rede em pleno funcionamento foi realizada através um drive tests em área predefinida numa capital brasileira. Os modelos sugeridos para predição das séries temporais foram os de Autoregressão, Método de Alisamento Exponencial Adaptativo Trigg and Leach e ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average). Com a realização das predições das séries temporais será efetuada uma análise comparativa para identificação do modelo mais adequado para cada parâmetro.

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  • ARTHUR DIEGO DE LIRA LIMA
  • Arquiteturas Eficientes para Sensoriamento Espectral e Classificação Automática de Modulações Usando Características Cicloestacionárias

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • EDMAR CANDEIA GURJÃO
  • Data: 28/06/2014

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  • Técnicas que exploram as características cicloestacionárias dos sinais de rádio têm sido largamente investigadas nos últimos anos para aplicações em sensoriamento espectral, sobretudo em ambientes de comunicação com baixa relação sinal-ruído, ou com ruído não-estacionário. Entretanto, as assinaturas cicloestacionárias de sinais modulados também têm sido investigadas, em trabalhos recentes, como medidas de classificação de formatos de modulações. Em particular, uma assinatura cicloestacionária denominada perfil-alfa, obtida como uma projeção da função de Densidade de Correlação Espectral (SCD - Spectral Correlation Density), tem se mostrado promissora na classificação automática de modulações (AMC). Neste trabalho, propomos o uso do perfil-alfa reduzido, obtido por uma aproximação do perfil-alfa de sinais modulados, como medida para uma estratégia de classificação de modulações por correlação. Adicionalmente, utilizamos uma Rede Neural Artificial do tipo Multilayer Perceptron para avaliar a qualidade do classificador. O desempenho da técnica de classificação baseada em perfil-alfa reduzido e correlação foi avaliado por simulação computacional em um ambiente de comunicação caracterizado pelo ruído aditivo gaussiano branco (AWGN). Os resultados numéricos de desempenho obtidos neste trabalho demonstram a eficiência da técnica proposta.


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  • Técnicas que exploram as características cicloestacionárias dos sinais de rádio têm sido largamente investigadas nos últimos anos para aplicações em sensoriamento espectral, sobretudo em ambientes de comunicação com baixa relação sinal-ruído, ou com ruído não-estacionário. Entretanto, as assinaturas cicloestacionárias de sinais modulados também têm sido investigadas, em trabalhos recentes, como medidas de classificação de formatos de modulações. Em particular, uma assinatura cicloestacionária denominada perfil-alfa, obtida como uma projeção da função de Densidade de Correlação Espectral (SCD - Spectral Correlation Density), tem se mostrado promissora na classificação automática de modulações (AMC). Neste trabalho, propomos o uso do perfil-alfa reduzido, obtido por uma aproximação do perfil-alfa de sinais modulados, como medida para uma estratégia de classificação de modulações por correlação. Adicionalmente, utilizamos uma Rede Neural Artificial do tipo Multilayer Perceptron para avaliar a qualidade do classificador. O desempenho da técnica de classificação baseada em perfil-alfa reduzido e correlação foi avaliado por simulação computacional em um ambiente de comunicação caracterizado pelo ruído aditivo gaussiano branco (AWGN). Os resultados numéricos de desempenho obtidos neste trabalho demonstram a eficiência da técnica proposta.

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  • DANIEL ENOS CAVALCANTI RODRIGUES DE MACEDO
  • Br-IndustrialExpert: um framework para análise de dependabilidade de processos industriais

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • BRUNO SIELLY JALES COSTA
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 04/07/2014

  • Mostrar Resumo
  •  A demanda por desenvolvimento de novas ferramentas para suporte ao projeto, monitoramento, manutenção e comissionamento de processos industriais é permanente. A complexidade do ambiente industrial exige que estas ferramentas sejam flexíveis para fornecer dados valiosos no planejamento inicial e na frase de projeto. Mais que isso, é conhecido que processos industriais têm requisitos rigorosos para dependabilidade (confiabilidade e disponibilidade), desde que falhas podem causar perda econômica, danos ambientais e por pessoas em risco. Assim, esse trabalho apresenta uma ferramenta que é capaz de estimar a dependabilidade de processos industriais modelados como um grafo. A ferramenta transforma uma estrutura de grafo (representando o processo industrial) em um modelo de Árvore de Falhas para analisar a dependabilidade do processo. Estudos da dependabilidade de diferentes processos são conduzidos para validar a proposta.


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  •  A demanda por desenvolvimento de novas ferramentas para suporte ao projeto, monitoramento, manutenção e comissionamento de processos industriais é permanente. A complexidade do ambiente industrial exige que estas ferramentas sejam flexíveis para fornecer dados valiosos no planejamento inicial e na frase de projeto. Mais que isso, é conhecido que processos industriais têm requisitos rigorosos para dependabilidade (confiabilidade e disponibilidade), desde que falhas podem causar perda econômica, danos ambientais e por pessoas em risco. Assim, esse trabalho apresenta uma ferramenta que é capaz de estimar a dependabilidade de processos industriais modelados como um grafo. A ferramenta transforma uma estrutura de grafo (representando o processo industrial) em um modelo de Árvore de Falhas para analisar a dependabilidade do processo. Estudos da dependabilidade de diferentes processos são conduzidos para validar a proposta.

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  • ERNANO ARRAIS JUNIOR
  • Estratégia de Conversor para Interligação de Sistemas de Geração Eólica à Rede Elétrica

  • Orientador : VALENTIN OBAC RODA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALENTIN OBAC RODA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • FRANCISCO DE ASSIS DOS SANTOS NEVES
  • Data: 11/07/2014
  • Visualizar Dissertação/Tese  
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  • Existem diversas topologias de conversores de potência aplicadas a sistemas de geração de energia eólica. Os conversores permitem a geração de energia com turbinas eólicas em condições de velocidade variável do vento, possibilitando um aproveitamento de forma mais eficaz das forças do vento. A utilização dos conversores possibilita o controle efetivo da potência injetada na rede, seja de maneira parcial, no caso de utilização de conversores parciais, ou controle total, no caso de utilização de conversores completos. O alto desempenho dos conversores vem sendo cada vez mais necessário, principalmente quando se busca a elevação da capacidade de geração de potência por parte das turbinas eólicas, o que fez surgir diversas novas topologias de conversores, sejam conversores paralelos ou multiníveis. O conversor na configuração back-to-back é um dos mais utilizados no mercado atualmente, devido à sua estrutura simples, com poucos componentes, contribuindo assim para um desempenho robusto e confiável. Neste trabalho, propõe-se a implementação de um sistema de cogeração eólica utilizando um gerador síncrono a ímã permanente (PMSG) associado a um conversor de potência na topologia back-to-back, de maneira a injetar potência ativa em um sistema elétrico de potência. A estratégia do controle da potência ativa fornecida pela cogeração à rede elétrica é baseada na filosofia do controle indireto.


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  • Existem diversas topologias de conversores de potência aplicadas a sistemas de geração de energia eólica. Os conversores permitem a geração de energia com turbinas eólicas em condições de velocidade variável do vento, possibilitando um aproveitamento de forma mais eficaz das forças do vento. A utilização dos conversores possibilita o controle efetivo da potência injetada na rede, seja de maneira parcial, no caso de utilização de conversores parciais, ou controle total, no caso de utilização de conversores completos. O alto desempenho dos conversores vem sendo cada vez mais necessário, principalmente quando se busca a elevação da capacidade de geração de potência por parte das turbinas eólicas, o que fez surgir diversas novas topologias de conversores, sejam conversores paralelos ou multiníveis. O conversor na configuração back-to-back é um dos mais utilizados no mercado atualmente, devido à sua estrutura simples, com poucos componentes, contribuindo assim para um desempenho robusto e confiável. Neste trabalho, propõe-se a implementação de um sistema de cogeração eólica utilizando um gerador síncrono a ímã permanente (PMSG) associado a um conversor de potência na topologia back-to-back, de maneira a injetar potência ativa em um sistema elétrico de potência. A estratégia do controle da potência ativa fornecida pela cogeração à rede elétrica é baseada na filosofia do controle indireto.

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  • DIEGO VINICIUS CIRILO DO NASCIMENTO
  • Implementação em FPGA de módulo de efeito de reverberação

  • Orientador : VALENTIN OBAC RODA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • EMERSON CARLOS PEDRINO
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • VALENTIN OBAC RODA
  • Data: 04/08/2014

  • Mostrar Resumo
  • O efeito de reverberação ocorre pela reflexão do som nas superfícies adjacentes à fonte
    sonora durante sua propagação até o ouvinte e a resposta ao impulso de um ambiente
    representa suas características de reverberação. Por ser dependente do ambiente, a reverberação
    leva ao ouvinte características do espaço onde o som está sendo reproduzido e
    comumente sua ausência não soa como “natural”. Como nem sempre é possível ter características
    desejáveis de reverberação em gravações, métodos para reverberação artificial vêm
    sendo desenvolvidos há décadas, sempre buscando implementações mais eficientes e mais
    fiéis aos ambientes reais. Neste trabalho é apresentada uma implementação em FPGA
    (Field Programmable Gate Array) de uma estrutura de reverberação digital de áudio clássica,
    usando filtros allpass, baseada na proposta de Manfred Schroeder, demonstrando a
    utilização de hardware reconfigurável como plataforma de desenvolvimento e implementação
    de efeitos digitais de áudio, com foco nas características de modularidade e de reuso.


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  • O efeito de reverberação ocorre pela reflexão do som nas superfícies adjacentes à fonte
    sonora durante sua propagação até o ouvinte e a resposta ao impulso de um ambiente
    representa suas características de reverberação. Por ser dependente do ambiente, a reverberação
    leva ao ouvinte características do espaço onde o som está sendo reproduzido e
    comumente sua ausência não soa como “natural”. Como nem sempre é possível ter características
    desejáveis de reverberação em gravações, métodos para reverberação artificial vêm
    sendo desenvolvidos há décadas, sempre buscando implementações mais eficientes e mais
    fiéis aos ambientes reais. Neste trabalho é apresentada uma implementação em FPGA
    (Field Programmable Gate Array) de uma estrutura de reverberação digital de áudio clássica,
    usando filtros allpass, baseada na proposta de Manfred Schroeder, demonstrando a
    utilização de hardware reconfigurável como plataforma de desenvolvimento e implementação
    de efeitos digitais de áudio, com foco nas características de modularidade e de reuso.

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  • SAMUEL DE PAIVA REGO
  • Implementação da infra-estrutura e protocolo de comunicação para tratamento e disponibilização de dados do projeto ePoste

  • Orientador : VALENTIN OBAC RODA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VALENTIN OBAC RODA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • EMERSON CARLOS PEDRINO
  • Data: 08/12/2014

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  • O projeto “ePoste” é um sistema de monitoramento por comunicação sem fio que tem
    por objetivo sensorear e atuar em um ou vários pontos de iluminação pública. O presente
    trabalho consistiu na elaboração da estrutura e do protocolo de comunicação do projeto
    ePoste e também o tratamento de dados para detecção de eventos nos sensores localizados
    nos postes. Anteriormente a comunicação com os sensores era local, e quando
    havia a necessidade de coleta de dados ou atuação nestes dispositivos, o operador tinha
    que se deslocar até o alcance da rede local. De posse disso, a proposta tem o interesse
    de aumentar a dinamicidade do sistema, chegando a possíveis integrações com sistemas
    já existentes para gestão de iluminação. É levado em consideração a mesma tecnologia
    de comunicação já existentes entre os sensores, utilizando o protocolo ZigBee operando
    sobre rede mesh, onde a comunicação com essa rede é feita pela internet através de um
    gateway. O protocolo desenvolvido, trata da formação de quadro em nível mais baixo,
    onde se define início, tamanho, e checagem de erros, utilizado na comunicação entre o
    sensor, concentrador e servidor; e também o protocolo de nível mais alto, tratando-se de
    um serviço que utiliza atributos de nomes para atender requisições GET e POST sob o
    protocolo HTTP, implementado no servidor de dados, estando disponível para a comunicação
    com os sistemas clientes, no caso, sistemas de gerenciamento de iluminação.


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  • O projeto “ePoste” é um sistema de monitoramento por comunicação sem fio que tem
    por objetivo sensorear e atuar em um ou vários pontos de iluminação pública. O presente
    trabalho consistiu na elaboração da estrutura e do protocolo de comunicação do projeto
    ePoste e também o tratamento de dados para detecção de eventos nos sensores localizados
    nos postes. Anteriormente a comunicação com os sensores era local, e quando
    havia a necessidade de coleta de dados ou atuação nestes dispositivos, o operador tinha
    que se deslocar até o alcance da rede local. De posse disso, a proposta tem o interesse
    de aumentar a dinamicidade do sistema, chegando a possíveis integrações com sistemas
    já existentes para gestão de iluminação. É levado em consideração a mesma tecnologia
    de comunicação já existentes entre os sensores, utilizando o protocolo ZigBee operando
    sobre rede mesh, onde a comunicação com essa rede é feita pela internet através de um
    gateway. O protocolo desenvolvido, trata da formação de quadro em nível mais baixo,
    onde se define início, tamanho, e checagem de erros, utilizado na comunicação entre o
    sensor, concentrador e servidor; e também o protocolo de nível mais alto, tratando-se de
    um serviço que utiliza atributos de nomes para atender requisições GET e POST sob o
    protocolo HTTP, implementado no servidor de dados, estando disponível para a comunicação
    com os sistemas clientes, no caso, sistemas de gerenciamento de iluminação.

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  • CARLOS ANTONIO MENDES DA COSTA JUNIOR
  • Especificações e Projeto de um Front-End UHF Multipadrão Integrado em Tecnologia CMOS 130 nm

  • Orientador : SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO AUGUSTO LISBOA DE SOUZA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 10/12/2014

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  • Atuando na área de microeletrônica, o projeto a ser desenvolvido nesse mestrado pretende melhorar o atual transponder dos satélites pertencentes ao Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCD), aprimorando sua tecnologia e reduzindo seu consumo de potência e seu tamanho em, no mínimo, uma escala de dez.

    O SBCD é um sistema pertencente ao Programa Espacial Brasileiro e que começou a ser arquitetado ainda no início da década de 90, sendo inicializado com o lançamento bem sucedido do primeiro satélite brasileiro, o Satélite de Coleta de Dados-1, em 1993. O sistema consiste em centenas de Plataformas de Coletas de Dados (PCDs) espalhadas pelo território brasileiro e que têm a função de coletar dados ambientais, tais como temperatura, umidade relativa do ar, velocidade e direção do vento, precipitação de chuva, dentre outros, e enviá-los periodicamente aos satélites brasileiros de baixa orbita terrestre. Esses, por sua vez, retransmitem, a cada passagem sob o nosso território, todos os dados recebidos de centenas de PCDs para as estações terrenas de recepção de Cuiabá e Alcântara, que reenviam os dados para serem processados no Centro de Missão de Coleta de Dados, no INPE-CRN de Natal-RN. Todas as informações adquiridas pelo sistema são distribuídas gratuitamente para importantes usuários, como a Agência de Nacional de Águas (ANA) e a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). O link de subida e decida do sinal são respectivamente 401,625 MHz e 2.267,52 MHz, utilizando uma modulação BPSK modificada para melhorar a detecção do sinal.

    Atualmente o repetidor utilizado nos satélites SCD-1, SCD-2, CBERS-2b e CBERS-3 são construídos com componentes totalmente discretos e quase de forma artesanal. O intuito desse trabalho é assim permitir a integração dos principais componentes do receptor do transponder, gerando mais confiabilidade, mais simplicidade, além da redução do consumo de energia e do tamanho físico do circuito. Além desses objetivos, o projeto virá também com a intenção de validar tecnologias espaciais críticas como a proteção de circuitos integrados contra radiação cósmica.

    O Amplificador de Baixo Ruído (do inglês Low Noise Amplifier - LNA) e o Misturador (do inglês Mixer) serão os componentes a serem integrados no chip. O trabalho será divido em 3 etapas principais, sendo a primeira a análise de literatura e cálculos iniciais dos circuitos, seguidas pelas simulações em ferramentas de design auxiliado por computador (CAD) e pelos testes elétricos do circuito integrado (CI), uma vez que esse for produzido.

    O produto final desse trabalho deverá ser utilizado em todos os futuros satélites do SBCD. Em especial, esse projeto almeja estar presente nos nano-satélites (NS) da constelação ConaSat, projeto do INPE-CRN que pretende consolidar o sistema de coleta de dados brasileiro de forma mais econômica e eficiente que os pequenos satélites hoje utilizados.


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  • Atuando na área de microeletrônica, o projeto a ser desenvolvido nesse mestrado pretende melhorar o atual transponder dos satélites pertencentes ao Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCD), aprimorando sua tecnologia e reduzindo seu consumo de potência e seu tamanho em, no mínimo, uma escala de dez.

    O SBCD é um sistema pertencente ao Programa Espacial Brasileiro e que começou a ser arquitetado ainda no início da década de 90, sendo inicializado com o lançamento bem sucedido do primeiro satélite brasileiro, o Satélite de Coleta de Dados-1, em 1993. O sistema consiste em centenas de Plataformas de Coletas de Dados (PCDs) espalhadas pelo território brasileiro e que têm a função de coletar dados ambientais, tais como temperatura, umidade relativa do ar, velocidade e direção do vento, precipitação de chuva, dentre outros, e enviá-los periodicamente aos satélites brasileiros de baixa orbita terrestre. Esses, por sua vez, retransmitem, a cada passagem sob o nosso território, todos os dados recebidos de centenas de PCDs para as estações terrenas de recepção de Cuiabá e Alcântara, que reenviam os dados para serem processados no Centro de Missão de Coleta de Dados, no INPE-CRN de Natal-RN. Todas as informações adquiridas pelo sistema são distribuídas gratuitamente para importantes usuários, como a Agência de Nacional de Águas (ANA) e a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). O link de subida e decida do sinal são respectivamente 401,625 MHz e 2.267,52 MHz, utilizando uma modulação BPSK modificada para melhorar a detecção do sinal.

    Atualmente o repetidor utilizado nos satélites SCD-1, SCD-2, CBERS-2b e CBERS-3 são construídos com componentes totalmente discretos e quase de forma artesanal. O intuito desse trabalho é assim permitir a integração dos principais componentes do receptor do transponder, gerando mais confiabilidade, mais simplicidade, além da redução do consumo de energia e do tamanho físico do circuito. Além desses objetivos, o projeto virá também com a intenção de validar tecnologias espaciais críticas como a proteção de circuitos integrados contra radiação cósmica.

    O Amplificador de Baixo Ruído (do inglês Low Noise Amplifier - LNA) e o Misturador (do inglês Mixer) serão os componentes a serem integrados no chip. O trabalho será divido em 3 etapas principais, sendo a primeira a análise de literatura e cálculos iniciais dos circuitos, seguidas pelas simulações em ferramentas de design auxiliado por computador (CAD) e pelos testes elétricos do circuito integrado (CI), uma vez que esse for produzido.

    O produto final desse trabalho deverá ser utilizado em todos os futuros satélites do SBCD. Em especial, esse projeto almeja estar presente nos nano-satélites (NS) da constelação ConaSat, projeto do INPE-CRN que pretende consolidar o sistema de coleta de dados brasileiro de forma mais econômica e eficiente que os pequenos satélites hoje utilizados.

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  • BETOVEN OLIVEIRA DE ANDRADE
  • Estudo de Arranjos de Antenas de Microfita com Patch Quase-fractal para Comunicações Sem Fio

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • WELLINGTON CANDEIA DE ARAUJO
  • Data: 11/12/2014

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  • Nesta dissertação, são apresentadas duas antenas de microfita e dois arranjos para aplicações em sistemas de comunicação sem fio multibanda. Inicialmente, foi estudada uma antena e um arranjo linear constituído por dois elementos idênticos ao da antena isolada. A forma de ambas as estruturas baseia-se na geometria fractal e tem comportamento de banda múltipla. Em seguida uma nova antena é analisada e um novo arranjo igual à estrutura inicial, mas com o plano de terra truncado, a fim de obter melhores larguras de banda e perda de retorno. Para alimentar as estruturas foi utilizada linha de transmissão de microfita. No projeto das estruturas planares utilizou-se o software HFSS para a simulação. Em seguida foram construídas e feitas medições dos parâmetros eletromagnéticos como impedância de entrada e perda de retorno, usando o analisador vetorial de redes do laboratório de telecomunicações da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com os simulados e mostraram que o primeiro arranjo melhorou a perda de retorno, fez surgir uma quarta banda de frequência e aumentou a diretividade em relação à antena isolada. Os dois primeiros benefícios não são comumente encontrados na literatura. Quanto às estruturas com planos de terra truncados, a técnica produziu um melhor casamento de impedância e melhor largura de banda e perda de retorno em todas as bandas de frequência com relação às estruturas iniciais com planos de terra cheios. Além disso, estas estruturas apresentaram uma melhor distribuição das bandas ao longo da faixa, o que pode facilitar um ajuste das mesmas para frequências específicas. Deste modo, espera-se que as estruturas planares apresentadas neste trabalho, em especial os arranjos, possam ser adequadas a aplicações específicas em comunicações sem fio, onde multibandas e sinais banda larga de transmissão são exigidos.


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  • Nesta dissertação, são apresentadas duas antenas de microfita e dois arranjos para aplicações em sistemas de comunicação sem fio multibanda. Inicialmente, foi estudada uma antena e um arranjo linear constituído por dois elementos idênticos ao da antena isolada. A forma de ambas as estruturas baseia-se na geometria fractal e tem comportamento de banda múltipla. Em seguida uma nova antena é analisada e um novo arranjo igual à estrutura inicial, mas com o plano de terra truncado, a fim de obter melhores larguras de banda e perda de retorno. Para alimentar as estruturas foi utilizada linha de transmissão de microfita. No projeto das estruturas planares utilizou-se o software HFSS para a simulação. Em seguida foram construídas e feitas medições dos parâmetros eletromagnéticos como impedância de entrada e perda de retorno, usando o analisador vetorial de redes do laboratório de telecomunicações da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com os simulados e mostraram que o primeiro arranjo melhorou a perda de retorno, fez surgir uma quarta banda de frequência e aumentou a diretividade em relação à antena isolada. Os dois primeiros benefícios não são comumente encontrados na literatura. Quanto às estruturas com planos de terra truncados, a técnica produziu um melhor casamento de impedância e melhor largura de banda e perda de retorno em todas as bandas de frequência com relação às estruturas iniciais com planos de terra cheios. Além disso, estas estruturas apresentaram uma melhor distribuição das bandas ao longo da faixa, o que pode facilitar um ajuste das mesmas para frequências específicas. Deste modo, espera-se que as estruturas planares apresentadas neste trabalho, em especial os arranjos, possam ser adequadas a aplicações específicas em comunicações sem fio, onde multibandas e sinais banda larga de transmissão são exigidos.

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  • GUSTAVO FERNANDES DE LIMA
  • Proposta de Tecnologia para Controle de Velocidade de PIGs Instrumentados Utilizando
    Lógica Fuzzy

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FRANCISCO DE ASSIS OLIVEIRA FONTES
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 16/12/2014

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  • O controle de velocidade de PIGs instrumentados é necessário, dentro da indústria de petróleo e gás, para permitir uma inspeção de dutos de melhor qualidade e maior segurança. Isto só é possível quando esses PIGs mantêm uma velocidade baixa durante a operação de inspeção de dutos, na procura de defeitos como corrosão, trincas e amassamentos. Este trabalho tem por objetivo propor uma tecnologia para o controle de velocidade de PIGs instrumentados utilizando uma válvula by-pass acionada por uma solenoide. Essa válvula tem a capacidade de controlar o diferencial de pressão atuante no corpo do PIG. E controlar o diferencial de pressão significa controlar a velocidade desse PIG. Uma bancada de testes foi montada em escala reduzida para simulação de situações de “tiro” e de aceleração sofridos pelos PIGs. A bancada permitiu estudar as reações das pressões a montante e a jusante da válvula by-pass. A lógica Fuzzy foi utilizada para determinar os tempos de abertura e fechamento dessa válvula, com objetivo de controlar o diferencial de pressão. Os testes na bancada mostraram uma redução substancial no valor do diferencial de pressão atuante no PIG após a ocorrência do “tiro”. Também ocorreu uma redução no tempo em que o diferencial de pressão vai ao máximo e retorna ao valor de referência predefinido. Os resultados obtidos permitem concluir que é possível controlar o diferencial de pressão atuante no PIG, assim também a velocidade, utilizando a lógica Fuzzy, atuando na abertura e fechamento da válvula by-pass proposta.


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  • O controle de velocidade de PIGs instrumentados é necessário, dentro da indústria de petróleo e gás, para permitir uma inspeção de dutos de melhor qualidade e maior segurança. Isto só é possível quando esses PIGs mantêm uma velocidade baixa durante a operação de inspeção de dutos, na procura de defeitos como corrosão, trincas e amassamentos. Este trabalho tem por objetivo propor uma tecnologia para o controle de velocidade de PIGs instrumentados utilizando uma válvula by-pass acionada por uma solenoide. Essa válvula tem a capacidade de controlar o diferencial de pressão atuante no corpo do PIG. E controlar o diferencial de pressão significa controlar a velocidade desse PIG. Uma bancada de testes foi montada em escala reduzida para simulação de situações de “tiro” e de aceleração sofridos pelos PIGs. A bancada permitiu estudar as reações das pressões a montante e a jusante da válvula by-pass. A lógica Fuzzy foi utilizada para determinar os tempos de abertura e fechamento dessa válvula, com objetivo de controlar o diferencial de pressão. Os testes na bancada mostraram uma redução substancial no valor do diferencial de pressão atuante no PIG após a ocorrência do “tiro”. Também ocorreu uma redução no tempo em que o diferencial de pressão vai ao máximo e retorna ao valor de referência predefinido. Os resultados obtidos permitem concluir que é possível controlar o diferencial de pressão atuante no PIG, assim também a velocidade, utilizando a lógica Fuzzy, atuando na abertura e fechamento da válvula by-pass proposta.

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  • ALESSANDRO ASSI MARRO
  • Modelo para Reconstrução 3D de Cenas baseado em Imagens

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • Data: 22/12/2014

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  • Reconstrução 3D é o processo pelo qual se faz possível a obtenção de um modelo gráfico detalhado em três dimensões de alguma cena objetivada. Este modelo faz uso de sequências de imagens, utilizadas para mapear uma cena, para poder adquirir de forma automatizada informações sobre a profundidade de pontos característicos, ou como comumente chamados features. Esses pontos são portanto destacados utilizando-se alguma técnica computacional sobre as imagens que compõem o dataset utilizado. Utilizando pontos característicos SURF (Speeded-Up Robust Features), restrições de formação de mosaicos de imagens e técnicas de Visão Computacional, este trabalho procura propor um modelo quase completo para obtenção de informações 3D sobre pontos principais detectados pelo sistema. Ao termino da aplicação do sistema proposto sobre sequências de imagens é objetivada a aquisição de três importantes informações: a posição 3D dos pontos característicos; as matrizes de rotação e translação relativas entre as imagens; o estudo que relaciona a baseline entre as imagens adjacentes e o erro de precisão do ponto 3D encontrado. Resultados de implementações são mostrados indicando resultados consistentes. O sistema proposto também segue restrições de Software livre, o que é uma contribuição significativa para esta área de aplicação.


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  • Reconstrução 3D é o processo pelo qual se faz possível a obtenção de um modelo gráfico detalhado em três dimensões de alguma cena objetivada. Este modelo faz uso de sequências de imagens, utilizadas para mapear uma cena, para poder adquirir de forma automatizada informações sobre a profundidade de pontos característicos, ou como comumente chamados features. Esses pontos são portanto destacados utilizando-se alguma técnica computacional sobre as imagens que compõem o dataset utilizado. Utilizando pontos característicos SURF (Speeded-Up Robust Features), restrições de formação de mosaicos de imagens e técnicas de Visão Computacional, este trabalho procura propor um modelo quase completo para obtenção de informações 3D sobre pontos principais detectados pelo sistema. Ao termino da aplicação do sistema proposto sobre sequências de imagens é objetivada a aquisição de três importantes informações: a posição 3D dos pontos característicos; as matrizes de rotação e translação relativas entre as imagens; o estudo que relaciona a baseline entre as imagens adjacentes e o erro de precisão do ponto 3D encontrado. Resultados de implementações são mostrados indicando resultados consistentes. O sistema proposto também segue restrições de Software livre, o que é uma contribuição significativa para esta área de aplicação.

Teses
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  • BRUNO GOMES DE ARAUJO
  • C-LPS: Linha de Produtos de Software Baseada em Aspectos para Desenvolvimento e Certificação de Sistemas de Registro Eletrônico de Saúde

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • HELIO ROBERTO HEKIS
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Data: 20/01/2014
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  • A Certificação de Software está se tornando uma prática comum nos projetos de desenvolvimento de software. Ela permite que sistemas sejam testados e validados, garantindo que estejam em conformidade com os requisitos especificados e critérios estabelecidos, agregando, desta forma, maior qualidade aos produtos finais. O Conselho Federal de Medicina (CFM) em cooperativa com a Sociedade Brasileira de Informática em Saúde (SBIS) já utilizam esta prática, certificando Sistemas de Registro Eletrônico em Saúde (S-RES) antes de serem executados em ambiente hospitalar e na saúde de maneira geral. Devido boa parte do processo de certificação ser realizado de forma manual, acaba se tornando em um processo custoso, além de necessitar de profissionais com conhecimentos específicos para cada tipo de sistema. Visando isto, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta, chamada de C-LPS, capaz de auxiliar o processo de certificação através de técnicas de Programação Orientada a Aspectos, Teste de Software e OCL. A ferramenta permite a geração de sistemas através do conceito de Linhas de Produtos de Software, incorporando facilmente as regras de certificação estabelecidas, desta forma, automatizando o processo de Certificação do sistema gerado. Como estudo de caso, será utilizado um sistema de Prontuário Eletrônico de Pacientes para validar a ferramenta.


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  • A Certificação de Software está se tornando uma prática comum nos projetos de desenvolvimento de software. Ela permite que sistemas sejam testados e validados, garantindo que estejam em conformidade com os requisitos especificados e critérios estabelecidos, agregando, desta forma, maior qualidade aos produtos finais. O Conselho Federal de Medicina (CFM) em cooperativa com a Sociedade Brasileira de Informática em Saúde (SBIS) já utilizam esta prática, certificando Sistemas de Registro Eletrônico em Saúde (S-RES) antes de serem executados em ambiente hospitalar e na saúde de maneira geral. Devido boa parte do processo de certificação ser realizado de forma manual, acaba se tornando em um processo custoso, além de necessitar de profissionais com conhecimentos específicos para cada tipo de sistema. Visando isto, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta, chamada de C-LPS, capaz de auxiliar o processo de certificação através de técnicas de Programação Orientada a Aspectos, Teste de Software e OCL. A ferramenta permite a geração de sistemas através do conceito de Linhas de Produtos de Software, incorporando facilmente as regras de certificação estabelecidas, desta forma, automatizando o processo de Certificação do sistema gerado. Como estudo de caso, será utilizado um sistema de Prontuário Eletrônico de Pacientes para validar a ferramenta.

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  • ÍCARO LINS LEITÃO DA CUNHA
  • Revisitando o Problema de Visibilidade para Visualização Tridimensional

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RICARDO CORDEIRO DE FARIAS
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • Data: 22/01/2014
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  • Nós revisitamos o problema de visibilidade, que visa determinar um conjunto de primitivas potencialmente visíveis em um conjunto de dados gemétricos representados por uma estrutura de dados, por exemplo uma malha de polígonos ou de triângulos, propondo uma solução para acelerar o processamento em aplicações em visualização tridimensional. Introduzimos uma estrutura enxuta, no sentido de abstração e redução de dados, que pode ser usada para aplicações on-line e interativas. O problema de visibilidade é especialmente importante na visualização 3D de cenas representadas por grande volume de dados, em que não é interessante manter todos os polígonos da cena em memória, pois implicaria em um maior tempo gasto na renderização, ou sendo até mesmo impossível mantê-los todos em volumes imensos de dados. 
    Nestes casos, dada uma posição e uma direção de visualização, o objetivo principal é determinar e carregar o mínimo possível de primitivas (polígonos) da cena, visando acelerar a etapa de renderização. Para este propósito, nosso algoritmo executa o corte de primitivas (culling) usando um paradigma híbrido baseado em dois modelos conhecidos. A cena é subdividida em células de uma grade, sendo associada a cada uma dessas células as primitivas pertencentes a elas, e finalmente determinado o conjunto de primitivas potencialmente visíveis. A novidade é o uso da triangulação J1 para criar a subdivisão em grade. Escolhemos esta estrutura devido às suas características relevantes de adaptatividade e algebrismo (facilidade de cálculos). Os resultados mostram uma melhoria substancial sobre os métodos tradicionais quando aplicados separadamente. O método introduzido neste trabalho pode ser usado em dispositivos sem processador dedicado ou com baixo poder de processamento, como telefones celulares ou dispositivos com display embarcado ou ainda para visualizar dados através da Internet, tal como em aplicações de museus virtuais.


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  • Nós revisitamos o problema de visibilidade, que visa determinar um conjunto de primitivas potencialmente visíveis em um conjunto de dados gemétricos representados por uma estrutura de dados, por exemplo uma malha de polígonos ou de triângulos, propondo uma solução para acelerar o processamento em aplicações em visualização tridimensional. Introduzimos uma estrutura enxuta, no sentido de abstração e redução de dados, que pode ser usada para aplicações on-line e interativas. O problema de visibilidade é especialmente importante na visualização 3D de cenas representadas por grande volume de dados, em que não é interessante manter todos os polígonos da cena em memória, pois implicaria em um maior tempo gasto na renderização, ou sendo até mesmo impossível mantê-los todos em volumes imensos de dados. 
    Nestes casos, dada uma posição e uma direção de visualização, o objetivo principal é determinar e carregar o mínimo possível de primitivas (polígonos) da cena, visando acelerar a etapa de renderização. Para este propósito, nosso algoritmo executa o corte de primitivas (culling) usando um paradigma híbrido baseado em dois modelos conhecidos. A cena é subdividida em células de uma grade, sendo associada a cada uma dessas células as primitivas pertencentes a elas, e finalmente determinado o conjunto de primitivas potencialmente visíveis. A novidade é o uso da triangulação J1 para criar a subdivisão em grade. Escolhemos esta estrutura devido às suas características relevantes de adaptatividade e algebrismo (facilidade de cálculos). Os resultados mostram uma melhoria substancial sobre os métodos tradicionais quando aplicados separadamente. O método introduzido neste trabalho pode ser usado em dispositivos sem processador dedicado ou com baixo poder de processamento, como telefones celulares ou dispositivos com display embarcado ou ainda para visualizar dados através da Internet, tal como em aplicações de museus virtuais.

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  • MARCELO RIBEIRO DA SILVA
  • Otimização de Superfícies Seletivas de Frequência com Elementos Pré-Fractais Utilizando Rede Neural MLP e Algoritmos de Busca Populacional


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • Data: 27/01/2014
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  • Esta tese propõe metodologias de projeto para superfícies seletivas de frequência (FSSs) compostas por arranjos periódicos de patches metálicos pré-fractais impressos em camadas dielétricas simples (FR4, RT/duroid). As formas apresentadas pelas geometrias correspondentes à ilha de Sierpinski e ao fractal T são exploradas para o projeto simples de filtros espaciais rejeita-faixa eficientes com aplicações na faixa de micro-ondas. Resultados iniciais são discutidos em termos do efeito eletromagnético decorrente da variação de parâmetros como, número de iterações fractais (ou nível do fractal), fator de iteração fractal, e periodicidade da FSS, dependendo do elemento pré-fractal utilizado (ilha de Sierpinski ou fractal T). As propriedades de transmissão destes arranjos periódicos propostos são investigadas através de simulações realizadas pelos programas comerciais Ansoft DesignerTM e Ansoft HFSSTM, que executam métodos de onda completa. Para validar a metodologia empregada, protótipos de FSS são selecionados para fabricação e medição. Os resultados obtidos apontam características interessantes para filtros espaciais de FSS, tais como: estrutura compacta, com maiores fatores de compressão de frequência; além de respostas estáveis em frequência com relação à incidência oblíqua de ondas planas. Esta tese aborda ainda, como enfoque principal, a aplicação de uma técnica alternativa de otimização eletromagnética (EM) para análise e síntese de FSSs com motivos fractais. Em exemplos de aplicação desta técnica, elementos pré-fractais de Vicsek e Sierpinski são usados no projeto ótimo das estruturas de FSS. Baseada em ferramentas de inteligência computacional, a técnica proposta supera o alto custo computacional proveniente das análises paramétricas de onda completa. Para este fim, são desenvolvidos modelos rápidos e precisos de rede neural do tipo perceptron de múltiplas camadas (MLP) utilizando diferentes parâmetros como variáveis de entrada do projeto. Estes modelos de rede neural têm como objetivo calcular a função custo nas iterações dos algoritmos de busca populacional. O algoritmo genético contínuo (GA), a otimização por enxame de partículas (PSO), e o algoritmo das abelhas (BA), são usados para a otimização das FSSs com valores específicos de frequência de ressonância e largura de banda. O desempenho destes algoritmos é comparado em termos do custo computacional e da convergência numérica.  Resultados consistentes podem ser verificados através da excelente concordância obtida entre simulações e medições referentes aos protótipos de FSS construídos com uma dada iteração fractal.


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  • Esta tese propõe metodologias de projeto para superfícies seletivas de frequência (FSSs) compostas por arranjos periódicos de patches metálicos pré-fractais impressos em camadas dielétricas simples (FR4, RT/duroid). As formas apresentadas pelas geometrias correspondentes à ilha de Sierpinski e ao fractal T são exploradas para o projeto simples de filtros espaciais rejeita-faixa eficientes com aplicações na faixa de micro-ondas. Resultados iniciais são discutidos em termos do efeito eletromagnético decorrente da variação de parâmetros como, número de iterações fractais (ou nível do fractal), fator de iteração fractal, e periodicidade da FSS, dependendo do elemento pré-fractal utilizado (ilha de Sierpinski ou fractal T). As propriedades de transmissão destes arranjos periódicos propostos são investigadas através de simulações realizadas pelos programas comerciais Ansoft DesignerTM e Ansoft HFSSTM, que executam métodos de onda completa. Para validar a metodologia empregada, protótipos de FSS são selecionados para fabricação e medição. Os resultados obtidos apontam características interessantes para filtros espaciais de FSS, tais como: estrutura compacta, com maiores fatores de compressão de frequência; além de respostas estáveis em frequência com relação à incidência oblíqua de ondas planas. Esta tese aborda ainda, como enfoque principal, a aplicação de uma técnica alternativa de otimização eletromagnética (EM) para análise e síntese de FSSs com motivos fractais. Em exemplos de aplicação desta técnica, elementos pré-fractais de Vicsek e Sierpinski são usados no projeto ótimo das estruturas de FSS. Baseada em ferramentas de inteligência computacional, a técnica proposta supera o alto custo computacional proveniente das análises paramétricas de onda completa. Para este fim, são desenvolvidos modelos rápidos e precisos de rede neural do tipo perceptron de múltiplas camadas (MLP) utilizando diferentes parâmetros como variáveis de entrada do projeto. Estes modelos de rede neural têm como objetivo calcular a função custo nas iterações dos algoritmos de busca populacional. O algoritmo genético contínuo (GA), a otimização por enxame de partículas (PSO), e o algoritmo das abelhas (BA), são usados para a otimização das FSSs com valores específicos de frequência de ressonância e largura de banda. O desempenho destes algoritmos é comparado em termos do custo computacional e da convergência numérica.  Resultados consistentes podem ser verificados através da excelente concordância obtida entre simulações e medições referentes aos protótipos de FSS construídos com uma dada iteração fractal.

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  • LEONARDO MARTINS CAETANO
  • Materiais Supercondutores HTS para Arranjos de Antenas e Aplicação de PBG para Micro-ondas

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUGO MICHEL CAMARA DE AZEVEDO MAIA
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 27/01/2014
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  • Atualmente as antenas de microfita lineares e planares têm despertado interesses devido as suas características e vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas. Na área de comunicações sem fio à necessidade de antenas desse tipo, tem se tornado cada vez mais utilizada devido ao intenso desenvolvimento, que necessita de antenas que operem em multifrequências e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido às perdas no dielétrico geradas pela irradiação. Outra limitação é a degradação do diagrama de irradiação devido à geração de ondas de superfície no substrato. Outras técnicas estão sendo desenvolvidas para minimizar esta limitação de banda, como é o caso do estudo de materiais do tipo PBG – Photonic Band Gap, para compor o material dielétrico. Este trabalho tem como objetivo principal o estudo dos arranjos de antenas de microfita com patch retangular supercondutor. É apresentado um estudo das principais teorias que explicam o fenômeno microscópico e macroscópico da supercondutividade.  As teorias BCS, equações de London e modelo dos Dois Fluidos, são as teorias usadas nas aplicações dos supercondutores, nas antenas e arranjos de antenas de microfita. Os arranjos de fase são analisados em configurações lineares e planares. São obtidos os fatores de arranjos para estas configurações, e os critérios da fase e do espaçamento entre os elementos que compõem os arranjos, ao qual serão examinados, com o objetivo de minimizar as perdas no material, comparados com condutores normais. A antena com patch retangular, constituída de material supercondutor, com a temperatura crítica a 160K tem a fórmula química é SnBaCaCuOy. A análise é feita através do método dinâmico da Linha de Transmissão Transversa (LTT), desenvolvido por H.C.C.Fernandes, no domínio da transformada de Fourier (FTD). O método LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos dos componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva, usando-se a impedância do supercondutor na função Didática de Green, da estrutura. A eficiência dessas técnicas será investigada através de simulações realizadas pelo Ansoft HFSS, utilizado na análise precisa do comportamento eletromagnético dos respectivos arranjos de antenas linear e planar, através do método dos elementos finitos (FEM). São obtidos resultados da frequência de ressonância em função dos parâmetros da antena, utilizando material supercondutor, diagramas de radiação no Plano-E e no Plano-H, para os arranjos de fase de antenas nas configurações lineares e planares, bem como os seus respectivos ganhos.


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  • Atualmente as antenas de microfita lineares e planares têm despertado interesses devido as suas características e vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas. Na área de comunicações sem fio à necessidade de antenas desse tipo, tem se tornado cada vez mais utilizada devido ao intenso desenvolvimento, que necessita de antenas que operem em multifrequências e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido às perdas no dielétrico geradas pela irradiação. Outra limitação é a degradação do diagrama de irradiação devido à geração de ondas de superfície no substrato. Outras técnicas estão sendo desenvolvidas para minimizar esta limitação de banda, como é o caso do estudo de materiais do tipo PBG – Photonic Band Gap, para compor o material dielétrico. Este trabalho tem como objetivo principal o estudo dos arranjos de antenas de microfita com patch retangular supercondutor. É apresentado um estudo das principais teorias que explicam o fenômeno microscópico e macroscópico da supercondutividade.  As teorias BCS, equações de London e modelo dos Dois Fluidos, são as teorias usadas nas aplicações dos supercondutores, nas antenas e arranjos de antenas de microfita. Os arranjos de fase são analisados em configurações lineares e planares. São obtidos os fatores de arranjos para estas configurações, e os critérios da fase e do espaçamento entre os elementos que compõem os arranjos, ao qual serão examinados, com o objetivo de minimizar as perdas no material, comparados com condutores normais. A antena com patch retangular, constituída de material supercondutor, com a temperatura crítica a 160K tem a fórmula química é SnBaCaCuOy. A análise é feita através do método dinâmico da Linha de Transmissão Transversa (LTT), desenvolvido por H.C.C.Fernandes, no domínio da transformada de Fourier (FTD). O método LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos dos componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva, usando-se a impedância do supercondutor na função Didática de Green, da estrutura. A eficiência dessas técnicas será investigada através de simulações realizadas pelo Ansoft HFSS, utilizado na análise precisa do comportamento eletromagnético dos respectivos arranjos de antenas linear e planar, através do método dos elementos finitos (FEM). São obtidos resultados da frequência de ressonância em função dos parâmetros da antena, utilizando material supercondutor, diagramas de radiação no Plano-E e no Plano-H, para os arranjos de fase de antenas nas configurações lineares e planares, bem como os seus respectivos ganhos.

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  • RAPHAELA GALHARDO FERNANDES LIMA
  • Modelagem Semântica de Processos Industriais Com Aplicações

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • VANJA MARIA DE FRANCA BEZERRA
  • CLAUDIA MARIA FERNANDES ARAÚJO RIBEIRO
  • RAIMUNDO SANTOS MOURA
  • Data: 21/02/2014
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  • Este trabalho propõe uma ontologia orientada ao domínio de automação industrial, com o objetivo de modelagem semântica. Com o objetivo de estruturar conhecimento envolvido no contexto de processos industriais, esta tese propõe uma ontologia de domínio, denominada OntoAut, que modela conceitualmente dos elementos envolvidos na descrição de porcessos industriais. Para validar a ontologia proposta são apresentados diversas aplicações. Na primeira, são modelados conceitualmente dois processos típiocs: tratamento DEA (Dietanolamina) e forno industrial. Na segunda aplicação, utiliza-se a ontologia para realizar uma filtragem semântica de de alarmes, que aliada a analises de correlações, determina relações temporais entre alarmes de um processo industrial. Na terceira aplicação, utiliza-se a ontologia para modelagem e análise de custo de construção e operação de processos. Na quarta aplicação,  a ontologia é adotada para para analisar a confiabilidade de uma planta industrial.


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  • Este trabalho propõe uma ontologia orientada ao domínio de automação industrial, com o objetivo de modelagem semântica. Com o objetivo de estruturar conhecimento envolvido no contexto de processos industriais, esta tese propõe uma ontologia de domínio, denominada OntoAut, que modela conceitualmente dos elementos envolvidos na descrição de porcessos industriais. Para validar a ontologia proposta são apresentados diversas aplicações. Na primeira, são modelados conceitualmente dois processos típiocs: tratamento DEA (Dietanolamina) e forno industrial. Na segunda aplicação, utiliza-se a ontologia para realizar uma filtragem semântica de de alarmes, que aliada a analises de correlações, determina relações temporais entre alarmes de um processo industrial. Na terceira aplicação, utiliza-se a ontologia para modelagem e análise de custo de construção e operação de processos. Na quarta aplicação,  a ontologia é adotada para para analisar a confiabilidade de uma planta industrial.

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  • VALDEZ ARAGAO DE ALMEIDA FILHO
  • Aplicação de Superfícies Seletivas em Frequência para Melhoria de Resposta de Arranjos de Antenas Planares

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ROBSON HEBRAICO CIPRIANO MANICOBA
  • Data: 12/03/2014
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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar como a aplicação de superfícies seletivas em frequência (FSS) em arranjos de antenas planares se torna uma alternativa interessante para se obter características de radiação desejadas, a partir de alterações em parâmetros de radiação dos arranjos, tais como largura de banda, ganho e diretividade. Além de analisar esses parâmetros, também é feito o estudo do acoplamento mútuo entre os elementos do arranjo. Para realizar tal estudo, foi projetado um arranjo de antenas de microfita, com dois elementos do tipo patch, alimentado por uma rede de alimentação. Outra modificação feita no arranjo foi a utilização do plano de terra truncado, com o objetivo de aumentar a largura de banda e miniaturizar os elementos do arranjo. Para poder estudar o comportamento das superfícies seletivas em frequência aplicadas em arranjos de antenas, foram propostos três layouts diferentes. O primeiro layout consiste em utilizar a FSS como superstrato (acima do arranjo). O segundo consiste em utilizar a FSS como elemento refletor (abaixo do arranjo). O terceiro layout consiste em colocar o arranjo entre duas camadas de FSS, tanto em cima quanto abaixo. Resultados numéricos e experimentais para cada uma das configurações propostas são apresentados.


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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar como a aplicação de superfícies seletivas em frequência (FSS) em arranjos de antenas planares se torna uma alternativa interessante para se obter características de radiação desejadas, a partir de alterações em parâmetros de radiação dos arranjos, tais como largura de banda, ganho e diretividade. Além de analisar esses parâmetros, também é feito o estudo do acoplamento mútuo entre os elementos do arranjo. Para realizar tal estudo, foi projetado um arranjo de antenas de microfita, com dois elementos do tipo patch, alimentado por uma rede de alimentação. Outra modificação feita no arranjo foi a utilização do plano de terra truncado, com o objetivo de aumentar a largura de banda e miniaturizar os elementos do arranjo. Para poder estudar o comportamento das superfícies seletivas em frequência aplicadas em arranjos de antenas, foram propostos três layouts diferentes. O primeiro layout consiste em utilizar a FSS como superstrato (acima do arranjo). O segundo consiste em utilizar a FSS como elemento refletor (abaixo do arranjo). O terceiro layout consiste em colocar o arranjo entre duas camadas de FSS, tanto em cima quanto abaixo. Resultados numéricos e experimentais para cada uma das configurações propostas são apresentados.

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  • WELLINGTON CANDEIA DE ARAUJO
  • Síntese de Superfícies Seletivas de Frequência através de Técnicas de Computação Natural 

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 17/03/2014
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  • As superfícies seletivas de frequência (FSS) têm sido objeto de intensa pesquisa nas duas últimas décadas, sendo utilizadas em diversas aplicações que vão desde sistemas de micro-ondas e antenas até aplicações em radomes e comunicações via satélite. Uma superfície seletiva de freqüência é um arranjo periódico que se constitui de elementos tipo patch ou abertura, ou mesmo por uma combinação de ambos, e exibe reflexão ou transmissão total na freqüência ressonante, se comportando dessa maneira como um filtro rejeita-faixa ou passa-faixa. Neste trabalho é realizada uma investigação numérica e experimental, consistindo do projeto, simulação computacional, construção e medição de estruturas de FSS. Esta FSS é estudada experimentalmente e suas características eletromagnéticas são medidas e simuladas através de programas de computador, equipamentos e técnicas de otimização. Estas estruturas são bastante complexas requerendo uma análise por técnicas de onda completa, como o método das diferenças finitas no domínio do tempo ou método dos elementos finitos. Para superar os custos computacionais e de tempo das técnicas de onda completa, podem ser utilizadas como alternativa as técnicas de computação natural. Algumas características como robustez, generalização, adaptabilidade e rápida convergência contribuem para o aumento significativo do emprego destas técnicas em aplicações na área de comunicações moveis. A modelagem das FSS citadas é realizada com redes neurais artificiais de múltiplas camadas, com o algoritmo de Levenberg-Marquardt para aprendizagem e treinamento. Os modelos neurocomputacionais desenvolvidos para as FSS proveem excelentes resultados e em concordância com valores obtidos através de medições em laboratório. A necessidade de estruturas com comportamento eletromagnético adequado em dispositivos de micro-ondas tem sido bastante estudada pelos pesquisadores da área. Essas estruturas requerem, em sua análise de características espectrais, técnicas rigorosas e elevada complexidade computacional em sua implementação. O objetivo desse trabalho consiste no projeto de FSSs através de redes neurais artificiais e outros algoritmos de computação natural selecionados, com aplicações na faixa de micro-ondas. A precisão dessa técnica é realizada experimentalmente e comparada com simulações efetuadas pelos softwares comerciais Ansoft Designer e Ansoft HFSS, utilizados na análise numérica do comportamento eletromagnético das FSSs através do Método dos Momentos (MoM) e do Método dos Elementos Finitos (FEM), respectivamente. Nesta tese um estudo bibliográfico em teoria de FSSs é realizado, bem como o estudo das redes neurais artificiais, algoritmos genéticos e outros algoritmos de otimização natural. Este estudo analisa também a solução da arquitetura de rede adequada aos projetos, algoritmos de treinamento, parâmetros dos algoritmos como número de neurônios nas camadas e quantidade de camadas das redes, bem como os parâmetros e funções adequadas para os algoritmos de otimização.


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  • As superfícies seletivas de frequência (FSS) têm sido objeto de intensa pesquisa nas duas últimas décadas, sendo utilizadas em diversas aplicações que vão desde sistemas de micro-ondas e antenas até aplicações em radomes e comunicações via satélite. Uma superfície seletiva de freqüência é um arranjo periódico que se constitui de elementos tipo patch ou abertura, ou mesmo por uma combinação de ambos, e exibe reflexão ou transmissão total na freqüência ressonante, se comportando dessa maneira como um filtro rejeita-faixa ou passa-faixa. Neste trabalho é realizada uma investigação numérica e experimental, consistindo do projeto, simulação computacional, construção e medição de estruturas de FSS. Esta FSS é estudada experimentalmente e suas características eletromagnéticas são medidas e simuladas através de programas de computador, equipamentos e técnicas de otimização. Estas estruturas são bastante complexas requerendo uma análise por técnicas de onda completa, como o método das diferenças finitas no domínio do tempo ou método dos elementos finitos. Para superar os custos computacionais e de tempo das técnicas de onda completa, podem ser utilizadas como alternativa as técnicas de computação natural. Algumas características como robustez, generalização, adaptabilidade e rápida convergência contribuem para o aumento significativo do emprego destas técnicas em aplicações na área de comunicações moveis. A modelagem das FSS citadas é realizada com redes neurais artificiais de múltiplas camadas, com o algoritmo de Levenberg-Marquardt para aprendizagem e treinamento. Os modelos neurocomputacionais desenvolvidos para as FSS proveem excelentes resultados e em concordância com valores obtidos através de medições em laboratório. A necessidade de estruturas com comportamento eletromagnético adequado em dispositivos de micro-ondas tem sido bastante estudada pelos pesquisadores da área. Essas estruturas requerem, em sua análise de características espectrais, técnicas rigorosas e elevada complexidade computacional em sua implementação. O objetivo desse trabalho consiste no projeto de FSSs através de redes neurais artificiais e outros algoritmos de computação natural selecionados, com aplicações na faixa de micro-ondas. A precisão dessa técnica é realizada experimentalmente e comparada com simulações efetuadas pelos softwares comerciais Ansoft Designer e Ansoft HFSS, utilizados na análise numérica do comportamento eletromagnético das FSSs através do Método dos Momentos (MoM) e do Método dos Elementos Finitos (FEM), respectivamente. Nesta tese um estudo bibliográfico em teoria de FSSs é realizado, bem como o estudo das redes neurais artificiais, algoritmos genéticos e outros algoritmos de otimização natural. Este estudo analisa também a solução da arquitetura de rede adequada aos projetos, algoritmos de treinamento, parâmetros dos algoritmos como número de neurônios nas camadas e quantidade de camadas das redes, bem como os parâmetros e funções adequadas para os algoritmos de otimização.

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  • VINICIUS SAMUEL VALERIO DE SOUZA
  • WI-BIO: REDES DE MONITORAMENTO DE PACIENTES EM AMBIENTES DE AUTOMAÇÃO HOSPITALAR UTILIZANDO O PADRÃO IEEE 802.11

  • Orientador : GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MARCOS CESAR MADRUGA ALVES PINHEIRO
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • RAIMUNDO VIEGAS JUNIOR
  • Data: 17/03/2014
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  • O monitoramento de pacientes tende a sofrer uma depreciação nos próximos anos em
    virtude da escassez de recursos físicos e humanos nos hospitais. Diante disso, diversos
    trabalhos definem alternativas à melhoria desse monitoramento utilizando redes sem-fio.
    Nesses trabalhos, a rede é usada apenas para transferir dados gerados por sensores
    médicos, não existindo convivência com o tráfego presente na rede de dados do hospital.
    Esse aspecto, todavia, deve ser evitado, uma vez que existem demandas pela integração
    entre aplicações de usuário e de monitoramento de pacientes. Sendo assim, este artigo
    define um sistema de monitoramento de pacientes denominado Wi-Bio, voltado ao
    estabelecimento de redes IEEE 802.11 de monitoramento de pacientes que permitam o
    tráfego gerado por aplicações de usuário. A validação formal do Wi-Bio foi feita mediante o
    projeto de redes de Petri e sua análise de desempenho foi feita mediante simulações
    realizadas na ferramenta Network Simulator 2. A adoção dessa abordagem é justificada pelo
    fato das redes de Petri permitirem a verificação da correção lógica dos sistemas projetados,
    enquanto as simulações permitem uma análise comportamental do Wi-Bio em cenários de
    sobrecarga, onde diversos pacientes são monitorados. Os resultados atestaram a validade
    das redes de Petri projetadas e mostraram que o Wi-Bio é capaz de cumprir as metas
    temporais impostas pelos sensores médicos, promovendo uma integração eficiente entre o
    tráfego presente nas redes de dados e de monitoramento de pacientes. Conforme descrito,
    o Wi-Bio cumpriu seus objetivos, o que motiva trabalhos futuros visando complementar os
    resultados obtidos.


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  • O monitoramento de pacientes tende a sofrer uma depreciação nos próximos anos em
    virtude da escassez de recursos físicos e humanos nos hospitais. Diante disso, diversos
    trabalhos definem alternativas à melhoria desse monitoramento utilizando redes sem-fio.
    Nesses trabalhos, a rede é usada apenas para transferir dados gerados por sensores
    médicos, não existindo convivência com o tráfego presente na rede de dados do hospital.
    Esse aspecto, todavia, deve ser evitado, uma vez que existem demandas pela integração
    entre aplicações de usuário e de monitoramento de pacientes. Sendo assim, este artigo
    define um sistema de monitoramento de pacientes denominado Wi-Bio, voltado ao
    estabelecimento de redes IEEE 802.11 de monitoramento de pacientes que permitam o
    tráfego gerado por aplicações de usuário. A validação formal do Wi-Bio foi feita mediante o
    projeto de redes de Petri e sua análise de desempenho foi feita mediante simulações
    realizadas na ferramenta Network Simulator 2. A adoção dessa abordagem é justificada pelo
    fato das redes de Petri permitirem a verificação da correção lógica dos sistemas projetados,
    enquanto as simulações permitem uma análise comportamental do Wi-Bio em cenários de
    sobrecarga, onde diversos pacientes são monitorados. Os resultados atestaram a validade
    das redes de Petri projetadas e mostraram que o Wi-Bio é capaz de cumprir as metas
    temporais impostas pelos sensores médicos, promovendo uma integração eficiente entre o
    tráfego presente nas redes de dados e de monitoramento de pacientes. Conforme descrito,
    o Wi-Bio cumpriu seus objetivos, o que motiva trabalhos futuros visando complementar os
    resultados obtidos.

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  • JOSE MEDEIROS DE ARAUJO JUNIOR
  • Identificação Não Linear Usando uma Rede Fuzzy Wavelet Neural Network Modificada

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OTACILIO DA MOTA ALMEIDA
  • TAKASHI YONEYAMA
  • Data: 24/03/2014
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  • Nas últimas décadas, as redes neurais têm se estabelecido como uma das principais ferramentas para a identificação de sistemas não lineares. Entre os diversos tipos de redes utilizadas em identificação, uma que se pode destacar é a rede neural wavelet (ou Wavelet Neural Network - WNN). Esta rede combina as características de multirresolução da teoria wavelet com a capacidade de aprendizado e generalização das redes neurais, fornecendo modelos mais exatos do que os obtidos pelas redes tradicionais. Uma evolução das redes WNN consiste em combinar a estrutura Neuro-Fuzzy ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems) com estas redes, gerando-se a estrutura Fuzzy Wavelet Neural Network- FWNN.  Essa rede é muito similar às redes ANFIS, com a diferença de que os tradicionais polinômios presentes nos consequentes desta rede são substituídos por redes WNN. O presente trabalho realiza a identificação de sistemas dinâmicos não lineares a partir de uma rede FWNN modificada. Na estrutura proposta, somente funções wavelets são utilizadas nos consequentes. Desta forma, é possível obter uma simplificação da estrutura, diminuindo o número de parâmetros ajustáveis da rede. Para avaliar a performance da rede FWNN com essa modificação, é realizada uma análise de desempenho, verificando-se as vantagens, desvantagens e o custo-benefício quando comparada com outras estruturas FWNNs existentes na literatura. As avaliações são realizadas a partir da identificação de dois sistemas simulados tradicionalmente encontrados na literatura e um sistema real não linear, consistindo de um tanque de multisseções e não linear. Por fim, a rede foi utilizada para inferir valores de temperatura e umidade no interior de uma incubadora neonatal. A execução dessas análises baseia-se em vários critérios, tais como: erro médio quadrático, número de épocas de treinamento, número de parâmetros ajustáveis, variância do erro médio quadrático, entre outros. Os resultados encontrados demonstram a capacidade de generalização da estrutura modificada, apesar da simplificação realizada.


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  • Nas últimas décadas, as redes neurais têm se estabelecido como uma das principais ferramentas para a identificação de sistemas não lineares. Entre os diversos tipos de redes utilizadas em identificação, uma que se pode destacar é a rede neural wavelet (ou Wavelet Neural Network - WNN). Esta rede combina as características de multirresolução da teoria wavelet com a capacidade de aprendizado e generalização das redes neurais, fornecendo modelos mais exatos do que os obtidos pelas redes tradicionais. Uma evolução das redes WNN consiste em combinar a estrutura Neuro-Fuzzy ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems) com estas redes, gerando-se a estrutura Fuzzy Wavelet Neural Network- FWNN.  Essa rede é muito similar às redes ANFIS, com a diferença de que os tradicionais polinômios presentes nos consequentes desta rede são substituídos por redes WNN. O presente trabalho realiza a identificação de sistemas dinâmicos não lineares a partir de uma rede FWNN modificada. Na estrutura proposta, somente funções wavelets são utilizadas nos consequentes. Desta forma, é possível obter uma simplificação da estrutura, diminuindo o número de parâmetros ajustáveis da rede. Para avaliar a performance da rede FWNN com essa modificação, é realizada uma análise de desempenho, verificando-se as vantagens, desvantagens e o custo-benefício quando comparada com outras estruturas FWNNs existentes na literatura. As avaliações são realizadas a partir da identificação de dois sistemas simulados tradicionalmente encontrados na literatura e um sistema real não linear, consistindo de um tanque de multisseções e não linear. Por fim, a rede foi utilizada para inferir valores de temperatura e umidade no interior de uma incubadora neonatal. A execução dessas análises baseia-se em vários critérios, tais como: erro médio quadrático, número de épocas de treinamento, número de parâmetros ajustáveis, variância do erro médio quadrático, entre outros. Os resultados encontrados demonstram a capacidade de generalização da estrutura modificada, apesar da simplificação realizada.

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  • GLEYDSON DE AZEVEDO FERREIRA LIMA
  • Uma Abordagem para Evolução e Reconciliação de Linhas de Produtos de Software Clonadas
  • Orientador : SERGIO VIANNA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SERGIO VIANNA FIALHO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • EDUARDO HENRIQUE DA SILVA ARANHA
  • UIRA KULESZA
  • PAULO HENRIQUE MONTEIRO BORBA
  • VANDER RAMOS ALVES
  • Data: 31/03/2014
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  • Linhas de produtos de software promovem a reutilização em larga escala através do desenvolvimento de famílias de sistemas que:
    (i) compartilham um núcleo comum de características previamente implementadas; e (ii) permitem a seleção e customização das características variáveis, as quais determinam os comportamentos distintos de cada membro ou produto da família de sistema.  Por razões de time-to-market e flexibilidade, a indústria de software tem adotado, com frequência, a técnica de clonagem como mecanismo de criação de produtos ou de novas linhas de produtos.  Apesar das suas vantagens, a técnica de clonagem traz dificuldades para a evolução e reconciliação de características de linhas de produto de software devido aos possíveis conflitos de integração das mudanças realizadas no código da linha de produto de software original, denominada Source, e a da linha de produto clonada, denominada Target.  Esta tese de doutorado propõe uma abordagem para evolução e reconciliação de produtos clonadas baseada na adoção de técnicas de mineração de repositórios de software. A abordagem promove a identificação de
    diferentes tipos de conflitos - léxicos, estruturais e semânticos - que podem ocorrer durante a integração de características ou tarefas de desenvolvimento da linha de produto original para a linha de produto clonada. O trabalho apresenta os resultados de um estudo empírico de caracterização dos tipos de conflitos de integração de código em diferentes evoluções de duas linhas de produto de software de sistemas de informação web. Os resultados do estudo demonstram o potencial da abordagem na resolução automática ou semi-automática de vários dos conflitos existentes, reduzindo assim os custos de evolução e reconciliação de linhas de produto de software clonadas.


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  • Linhas de produtos de software promovem a reutilização em larga escala através do desenvolvimento de famílias de sistemas que:
    (i) compartilham um núcleo comum de características previamente implementadas; e (ii) permitem a seleção e customização das características variáveis, as quais determinam os comportamentos distintos de cada membro ou produto da família de sistema.  Por razões de time-to-market e flexibilidade, a indústria de software tem adotado, com frequência, a técnica de clonagem como mecanismo de criação de produtos ou de novas linhas de produtos.  Apesar das suas vantagens, a técnica de clonagem traz dificuldades para a evolução e reconciliação de características de linhas de produto de software devido aos possíveis conflitos de integração das mudanças realizadas no código da linha de produto de software original, denominada Source, e a da linha de produto clonada, denominada Target.  Esta tese de doutorado propõe uma abordagem para evolução e reconciliação de produtos clonadas baseada na adoção de técnicas de mineração de repositórios de software. A abordagem promove a identificação de
    diferentes tipos de conflitos - léxicos, estruturais e semânticos - que podem ocorrer durante a integração de características ou tarefas de desenvolvimento da linha de produto original para a linha de produto clonada. O trabalho apresenta os resultados de um estudo empírico de caracterização dos tipos de conflitos de integração de código em diferentes evoluções de duas linhas de produto de software de sistemas de informação web. Os resultados do estudo demonstram o potencial da abordagem na resolução automática ou semi-automática de vários dos conflitos existentes, reduzindo assim os custos de evolução e reconciliação de linhas de produto de software clonadas.

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  • MARINALDO PINHEIRO DE SOUSA NETO
  • Um Estudo de Metamaterial em Antenas de Microfita

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • ROBERTO RANNIERE CAVALCANTE DE FRANCA
  • Data: 25/04/2014
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  • Os metamateriais tem atraído uma grande atenção nas ultimas décadas, principalmente devido as suas propriedades eletromagnéticas não encontradas na natureza. Desde que os metamateriais passaram a ser sintetizado através da inserção de inclusões artificialmente fabricadas num meio host especificado, isto propicia ao pesquisador uma larga coleção de parâmetros independentes, tal como as propriedades eletromagnéticas do material host. Foi realizada uma investigação das propriedades dos Ressoadores em anel e dos metamateriais. Esta Tese de Doutorado apresenta uma análise teórica, numérico-computacional e experimental, utilizando o formalismo de onda completa através da aplicação do método da Linha de Transmissão Transversa – LTT, e o uso do software Ansoft HFSS, das características ressonantes, campos, diagramas de irradiação, perdas de retorno, ganho, diretividade, densidades de corrente,  de diferentes antenas de microfita com patch retangular utilizando substrato metamaterial, assim como é demonstrado com sucesso a utilização prática dessas estruturas em antenas fabricadas em laboratório. 


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  • Os metamateriais tem atraído uma grande atenção nas ultimas décadas, principalmente devido as suas propriedades eletromagnéticas não encontradas na natureza. Desde que os metamateriais passaram a ser sintetizado através da inserção de inclusões artificialmente fabricadas num meio host especificado, isto propicia ao pesquisador uma larga coleção de parâmetros independentes, tal como as propriedades eletromagnéticas do material host. Foi realizada uma investigação das propriedades dos Ressoadores em anel e dos metamateriais. Esta Tese de Doutorado apresenta uma análise teórica, numérico-computacional e experimental, utilizando o formalismo de onda completa através da aplicação do método da Linha de Transmissão Transversa – LTT, e o uso do software Ansoft HFSS, das características ressonantes, campos, diagramas de irradiação, perdas de retorno, ganho, diretividade, densidades de corrente,  de diferentes antenas de microfita com patch retangular utilizando substrato metamaterial, assim como é demonstrado com sucesso a utilização prática dessas estruturas em antenas fabricadas em laboratório. 

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  • GUSTAVO ARAÚJO CAVALCANTE
  •  Desenvolvimento de Circuitos Planares sobre Substratos Têxteis


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • SILVIO ERNESTO BARBIN
  • Data: 28/04/2014

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  • A utilização de materiais flexíveis para o desenvolvimento de circuitos planares é uma das características mais desejadas e estudadas, ultimamente, pelos pesquisadores, pois essa maleabilidade do substrato proporciona aplicações antes impossíveis, devido à rigidez dos substratos normalmente utilizados o que dificultava a adequação dos circuitos em superfícies irregulares. O constante interesse nos últimos anos por dispositivos mais leves, cada vez mais compactos, flexíveis e com custo reduzido, levou a uma nova linha de pesquisa de grande interesse tanto do ponto de vista acadêmico quanto tecnológico que é o estudo e desenvolvimento de substratos têxteis que possam ser aplicados no desenvolvimento de circuitos planares, para aplicações nas áreas de segurança, biomédica e telecomunicações. Este trabalho propõem o desenvolvimento de circuitos planares (antenas, superfícies seletivas de frequência – FSS e filtros planares) utilizando tecidos (lona, jeans e brin santista) como substrato dielétrico e o tecido Pure Copper Polyester Taffeta Fabric, tecido de cobre puro, altamente condutivo, leve e flexível comercialmente vendido como material condutivo. As características elétricas dos tecidos (permissividade elétrica e tangente de perda) foram caracterizadas utilizando o método de linha de transmissão (guia de onda retangular) e comparadas com os encontrados na literatura. As estruturas foram analisadas utilizando os softwares comerciais Ansoft Designer, Ansoft HFSS ambos da empresa Ansys e para efeito de comparação foi utilizado o Método Iterativo das Ondas (WCIP). Para efeito de validação foram construídos e medidos vários protótipos de antenas, FSS e filtros planares sendo possível constatar uma excelente concordância entre os resultados simulados e medidos.




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  • A utilização de materiais flexíveis para o desenvolvimento de circuitos planares é uma das características mais desejadas e estudadas, ultimamente, pelos pesquisadores, pois essa maleabilidade do substrato proporciona aplicações antes impossíveis, devido à rigidez dos substratos normalmente utilizados o que dificultava a adequação dos circuitos em superfícies irregulares. O constante interesse nos últimos anos por dispositivos mais leves, cada vez mais compactos, flexíveis e com custo reduzido, levou a uma nova linha de pesquisa de grande interesse tanto do ponto de vista acadêmico quanto tecnológico que é o estudo e desenvolvimento de substratos têxteis que possam ser aplicados no desenvolvimento de circuitos planares, para aplicações nas áreas de segurança, biomédica e telecomunicações. Este trabalho propõem o desenvolvimento de circuitos planares (antenas, superfícies seletivas de frequência – FSS e filtros planares) utilizando tecidos (lona, jeans e brin santista) como substrato dielétrico e o tecido Pure Copper Polyester Taffeta Fabric, tecido de cobre puro, altamente condutivo, leve e flexível comercialmente vendido como material condutivo. As características elétricas dos tecidos (permissividade elétrica e tangente de perda) foram caracterizadas utilizando o método de linha de transmissão (guia de onda retangular) e comparadas com os encontrados na literatura. As estruturas foram analisadas utilizando os softwares comerciais Ansoft Designer, Ansoft HFSS ambos da empresa Ansys e para efeito de comparação foi utilizado o Método Iterativo das Ondas (WCIP). Para efeito de validação foram construídos e medidos vários protótipos de antenas, FSS e filtros planares sendo possível constatar uma excelente concordância entre os resultados simulados e medidos.



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  • BRUNO SIELLY JALES COSTA
  • Detecção e Diagnóstico de Falhas Não-supervisionados Baseados em Estimativa de Densidade Recursiva e Classificador Fuzzy Auto-evolutivo

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANIEL ALOISE
  • MARLEY MARIA BERNARDES REBUZZI VELLASCO
  • PLAMEN ANGELOV
  • Data: 13/05/2014
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  • Este trabalho propõe um algoritmo de dois estágios para detecção e identificação de falhas, em tempo real, de plantas industriais. A proposta baseia-se na análise de características selecionadas utilizando estimativa de densidade recursiva e um novo algoritmo evolutivo de classificação. Mais especificamente, a abordagem proposta para detecção é baseada no conceito de densidade no espaço de dados, o que difere da tradicional função densidade de probabilidade, porém, sendo uma medida bastante útil na detecção de anormalidades/outliers. Tal densidade pode ser expressa por uma função de Cauchy e calculada recursivamente, o que torna o algoritmo computacionalmente eficiente, em termos de processamento e memória, e, dessa maneira, apropriado para aplicações on-line. O estágio de identificação/diagnóstico é realizado por um classificador baseado em regras fuzzy capaz de se auto-desenvolver (evolutivo), chamado de AutoClass, e introduzido neste trabalho. Uma propriedade importante do AutoClass é que ele é capaz de aprender a partir "do zero". Tanto as regras fuzzy, quanto o número de classes para o algoritmo não necessitam de pré-especificação (o número de classes pode crescer, com os rótulos de classe sendo adicionados pelo processo de aprendizagem on-line), de maneira totalmente não-supervisionada. Nos casos em que uma base de regras inicial existe, AutoClass pode evoluir/desenvolver a partir dela, baseado nos dados adquiridos posteriormente. De modo a validar a proposta, o trabalho apresenta resultados experimentais de simulação e de aplicações industriais reais, onde o sinal de controle e erro são utilizados como características para os estágios de detecção e identificação, porém a abordagem é genérica, e o número de características selecionadas pode ser significantemente maior, devido à metodologia computationalmente eficiente adotada, uma vez que cálculos mais complexos e armazenamento de dados antigos, não são necessários. Os resultados obtidos são significativamente melhores que os gerados pelas abordagens tradicionais.


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  • Este trabalho propõe um algoritmo de dois estágios para detecção e identificação de falhas, em tempo real, de plantas industriais. A proposta baseia-se na análise de características selecionadas utilizando estimativa de densidade recursiva e um novo algoritmo evolutivo de classificação. Mais especificamente, a abordagem proposta para detecção é baseada no conceito de densidade no espaço de dados, o que difere da tradicional função densidade de probabilidade, porém, sendo uma medida bastante útil na detecção de anormalidades/outliers. Tal densidade pode ser expressa por uma função de Cauchy e calculada recursivamente, o que torna o algoritmo computacionalmente eficiente, em termos de processamento e memória, e, dessa maneira, apropriado para aplicações on-line. O estágio de identificação/diagnóstico é realizado por um classificador baseado em regras fuzzy capaz de se auto-desenvolver (evolutivo), chamado de AutoClass, e introduzido neste trabalho. Uma propriedade importante do AutoClass é que ele é capaz de aprender a partir "do zero". Tanto as regras fuzzy, quanto o número de classes para o algoritmo não necessitam de pré-especificação (o número de classes pode crescer, com os rótulos de classe sendo adicionados pelo processo de aprendizagem on-line), de maneira totalmente não-supervisionada. Nos casos em que uma base de regras inicial existe, AutoClass pode evoluir/desenvolver a partir dela, baseado nos dados adquiridos posteriormente. De modo a validar a proposta, o trabalho apresenta resultados experimentais de simulação e de aplicações industriais reais, onde o sinal de controle e erro são utilizados como características para os estágios de detecção e identificação, porém a abordagem é genérica, e o número de características selecionadas pode ser significantemente maior, devido à metodologia computationalmente eficiente adotada, uma vez que cálculos mais complexos e armazenamento de dados antigos, não são necessários. Os resultados obtidos são significativamente melhores que os gerados pelas abordagens tradicionais.

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  • FABIO SOARES DE LIMA
  • Detecção e Classificação de Modos de Operação do Bombeio Mecânico Via Cartas Dinamométricas

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • RUTACIO DE OLIVEIRA COSTA
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • DANIEL SABINO AMORIM DE ARAUJO
  • Data: 30/05/2014

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  • A identificação rápida e precisa de anormalidades de fundo de poço é essencial para evitar danos e aumentar a produção na indústria do petróleo. Esta tese apresenta um estudo sobre uma nova abordagem automática para a detecção e classificação de modos de operação no sistema de Bombeio Mecânico através de carta de dinamométricas de fundo de poço. A idéia principal é o reconhecimento das condições de produção do sistema através do processamento de imagem do carta dinamométrica de fundo de poço (Descritores de Contorno) e ferramentas matemáticas estatísticas e de similaridade, como Descritores de Fourier, Análise de Componentes Principais (PCA) e Distância Euclidiana. Para validar a proposta, são utilizados dados provenientes de sistemas de Bombeio Mecânico reais.


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  • A identificação rápida e precisa de anormalidades de fundo de poço é essencial para evitar danos e aumentar a produção na indústria do petróleo. Esta tese apresenta um estudo sobre uma nova abordagem automática para a detecção e classificação de modos de operação no sistema de Bombeio Mecânico através de carta de dinamométricas de fundo de poço. A idéia principal é o reconhecimento das condições de produção do sistema através do processamento de imagem do carta dinamométrica de fundo de poço (Descritores de Contorno) e ferramentas matemáticas estatísticas e de similaridade, como Descritores de Fourier, Análise de Componentes Principais (PCA) e Distância Euclidiana. Para validar a proposta, são utilizados dados provenientes de sistemas de Bombeio Mecânico reais.

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  • RAFAEL NUNES DE ALMEIDA PRADO
  • IMPLEMENTAÇÃO DE UMA ARQUITETURA FUZZY NEURAL EM HARDWARE COM TREINAMENTO ONLINE

  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • NADIA NEDJAH
  • Data: 06/06/2014

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  • Os métodos de Inteligência Computacional vêm adquirindo espaço nas aplicações industriais devido a sua capacidade de solução de problemas na engenharia, conseqüentemente, os sistemas embarcados acompanham a tendência do uso das ferramentas computacionais inteligentes de forma embarcada em máquinas. Existem diversos trabalhos na área de sistemas embarcados e sistemas inteligentes puros ou híbridos, porém, são poucos os que uniram ambas as áreas em um só projeto. O objetivo deste trabalho foi implementar um sistema fuzzy neural adaptativo em hardware com treinamento online para embarque em Field Programable Gate Array – FPGA. A adaptação do sistema pode ocorrer durante a execução de uma determinada aplicação, visando melhora do desempenho de forma online. A arquitetura do sistema é modular, possibilitando a configuração de várias topologias de redes fuzzy neurais com treinamento online. Verificou-se que o sistema proposto obteve desempenho satisfatório quando aplicado a problemas de interpolação, classificação de padrões e a problemas industriais. Diante dos resultados dos experimentos foram discutidas as vantagens e desvantagens do treinamento online em hardware ser realizado de forma paralela e serializada, esta última forma proporcionou economia na área utilizada de FPGA, já a forma de treinamento paralelo demonstrou alto desempenho e reduzido tempo de processamento. O trabalho utilizou ferramentas de desenvolvimento disponíveis para circuitos FPGA.


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  • Os métodos de Inteligência Computacional vêm adquirindo espaço nas aplicações industriais devido a sua capacidade de solução de problemas na engenharia, conseqüentemente, os sistemas embarcados acompanham a tendência do uso das ferramentas computacionais inteligentes de forma embarcada em máquinas. Existem diversos trabalhos na área de sistemas embarcados e sistemas inteligentes puros ou híbridos, porém, são poucos os que uniram ambas as áreas em um só projeto. O objetivo deste trabalho foi implementar um sistema fuzzy neural adaptativo em hardware com treinamento online para embarque em Field Programable Gate Array – FPGA. A adaptação do sistema pode ocorrer durante a execução de uma determinada aplicação, visando melhora do desempenho de forma online. A arquitetura do sistema é modular, possibilitando a configuração de várias topologias de redes fuzzy neurais com treinamento online. Verificou-se que o sistema proposto obteve desempenho satisfatório quando aplicado a problemas de interpolação, classificação de padrões e a problemas industriais. Diante dos resultados dos experimentos foram discutidas as vantagens e desvantagens do treinamento online em hardware ser realizado de forma paralela e serializada, esta última forma proporcionou economia na área utilizada de FPGA, já a forma de treinamento paralelo demonstrou alto desempenho e reduzido tempo de processamento. O trabalho utilizou ferramentas de desenvolvimento disponíveis para circuitos FPGA.

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  • RODRIGO SIQUEIRA MARTINS
  • Método Híbrido para Detecção e Diagnóstico de Falhas Baseado em Resíduos

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 27/06/2014

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  • A detecção e o diagnóstico de falhas, ou seja, descobrir como, onde e porque as falhas acontecem, é uma importante área de estudo desde que o homem passou a ser substituído pelas máquinas. No entanto, nenhuma técnica estudada até hoje consegue resolver em definitivo o problema. As diferenças em sistemas dinâmicos, sejam eles lineares, não lineares, variantes ou invariantes no tempo, com redundância física ou mesmo analítica dificultam as pesquisas no sentido de obter uma solução única. Neste trabalho, será apresentada uma técnica de detecção e diagnósticos de falhas (FDD) em sistemas dinâmicos utilizando observadores de estado em conjunto com outras ferramentas de maneira a criar um FDD híbrido. Um observador de estado modificado será utilizado para a criação de um resíduo que permita a detecção e também o diagnósticos de falhas. Um banco de assinaturas de falhas será criado a partir de recortes utilizando ferramentas estatísticas e por fim uma aproximação usando erro médio quadrático (MSE) servirá de inferência e auxiliará no estudo do comportamento das falhas e no diagnóstico das mesmas, ainda que na presença de ruídos. Essa metodologia será então aplicada a uma planta didática de tanques acopladas e outra com instrumentação industrial com fim de validar o sistema.


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  • A detecção e o diagnóstico de falhas, ou seja, descobrir como, onde e porque as falhas acontecem, é uma importante área de estudo desde que o homem passou a ser substituído pelas máquinas. No entanto, nenhuma técnica estudada até hoje consegue resolver em definitivo o problema. As diferenças em sistemas dinâmicos, sejam eles lineares, não lineares, variantes ou invariantes no tempo, com redundância física ou mesmo analítica dificultam as pesquisas no sentido de obter uma solução única. Neste trabalho, será apresentada uma técnica de detecção e diagnósticos de falhas (FDD) em sistemas dinâmicos utilizando observadores de estado em conjunto com outras ferramentas de maneira a criar um FDD híbrido. Um observador de estado modificado será utilizado para a criação de um resíduo que permita a detecção e também o diagnósticos de falhas. Um banco de assinaturas de falhas será criado a partir de recortes utilizando ferramentas estatísticas e por fim uma aproximação usando erro médio quadrático (MSE) servirá de inferência e auxiliará no estudo do comportamento das falhas e no diagnóstico das mesmas, ainda que na presença de ruídos. Essa metodologia será então aplicada a uma planta didática de tanques acopladas e outra com instrumentação industrial com fim de validar o sistema.

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  • MARCELO ROBERTO BASTOS GUERRA VALE
  • Sistema Híbrido para Detecção e Diagnóstico de Falhas em Sistemas Dinâmicos

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 27/06/2014

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  • As indústrias estão cada vez mais rígidas quando o assunto é segurança, tanto para evitar prejuízos financeiros com acidentes e baixa produtividade, quanto para preservar o meio ambiente. Diante dos grandes acidentes em todo o mundo envolvendo aeronaves e processos industriais (nucleares, petroquímicos etc) procurou-se investir em sistemas que pudessem detectar e diagnosticar falhas(FDD-Fault Detection and Diagnosis). Os sistemas FDD podem evitar eventuais falhas auxiliando o homem na manutenção e troca de equipamentos defeituosos. Nos dias de hoje os assuntos que envolvem detecção, isolamento, identificação e diagnóstico de falhas estão ganhando força no meio acadêmico e industrial. Diante deste impulso, neste trabalho, será discutido a importância do estudo de técnicas que possam auxiliar o desenvolvimento de sistemas de detecção e diagnóstico de falhas e proposto um método híbrido para a detecção e diagnóstico de falhas em sistemas dinâmicos. Um breve histórico é apresentado de forma a contextualizar as técnicas utilizadas no trabalho. A detecção de falha do sistema proposto é baseada em observadores de estado juntamente com outras técnicas estatísticas. A ideia principal é utilizar o próprio observador, para além de servir como redundância analítica, permitir a criação de um resíduo. Este resíduo será utilizado na detecção da falha e também no seu diagnóstico. Um banco de assinaturas auxiliará o sistema de identificação de falhas, que, baseado nas assinaturas oriundas das análises de tendência do sinal do resíduo e sua derivada, irá realizar a classificação das falhas baseada em uma árvore de decisão. Este sistema FDD será submetido a alguns testes e validações em duas plantas: uma planta simulada de tanques acoplados e em um planta didática com instrumentação industrial. Todos os resultados colhidos desses ensaios serão discutidos.


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  • As indústrias estão cada vez mais rígidas quando o assunto é segurança, tanto para evitar prejuízos financeiros com acidentes e baixa produtividade, quanto para preservar o meio ambiente. Diante dos grandes acidentes em todo o mundo envolvendo aeronaves e processos industriais (nucleares, petroquímicos etc) procurou-se investir em sistemas que pudessem detectar e diagnosticar falhas(FDD-Fault Detection and Diagnosis). Os sistemas FDD podem evitar eventuais falhas auxiliando o homem na manutenção e troca de equipamentos defeituosos. Nos dias de hoje os assuntos que envolvem detecção, isolamento, identificação e diagnóstico de falhas estão ganhando força no meio acadêmico e industrial. Diante deste impulso, neste trabalho, será discutido a importância do estudo de técnicas que possam auxiliar o desenvolvimento de sistemas de detecção e diagnóstico de falhas e proposto um método híbrido para a detecção e diagnóstico de falhas em sistemas dinâmicos. Um breve histórico é apresentado de forma a contextualizar as técnicas utilizadas no trabalho. A detecção de falha do sistema proposto é baseada em observadores de estado juntamente com outras técnicas estatísticas. A ideia principal é utilizar o próprio observador, para além de servir como redundância analítica, permitir a criação de um resíduo. Este resíduo será utilizado na detecção da falha e também no seu diagnóstico. Um banco de assinaturas auxiliará o sistema de identificação de falhas, que, baseado nas assinaturas oriundas das análises de tendência do sinal do resíduo e sua derivada, irá realizar a classificação das falhas baseada em uma árvore de decisão. Este sistema FDD será submetido a alguns testes e validações em duas plantas: uma planta simulada de tanques acoplados e em um planta didática com instrumentação industrial. Todos os resultados colhidos desses ensaios serão discutidos.

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  • JOILSON BATISTA DE ALMEIDA REGO
  • Extensões Multidimensionais para Correntropia e suas Aplicações em Estimativas Robustas

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • AARAO LYRA
  • EVANDRO DE BARROS COSTA
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • Data: 08/08/2014
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  • Motivado pelos recentes avanços científicos na área de ITL, venho através desde trabalho apresentar um novo algoritmo que estende as aplicações de correntropia para estimadores lineares. Esta nova extensão calcula correntropia em qualquer dimensão, em vez de apenas comparar duas variáveis como apresentado na definição original. A correntropia apresenta várias propriedades interessantes que conecta áreas como ITL, métodos de Kernel e estimadores robustos. A organização da tese é a seguinte. Após um breve histórico sobre ITL e métodos de Kernel para introduzir as terminologias, algumas definições sobre teoria de informação são apresentadas no capítulo 02. No capítulo 03, apresentamos a definição da entropia e da entropia quadratica de Rényi bem como a conceituação de potencial de informação – IP, apresentamos também a definição e aplicações do Espaço de Hilbert Reproduzido por Kernel – RKHS e uma introdução à unificação entre ITL e métodos de Kernel ou aprendizagem estatística. No capítulo 04 será discutido as contribuições deste trabalho na extensão do conceito da correntropia para espaço muitidimensional e finalmente, no capítulo 05 será apresentado a aplicação dos conceitos da correntropia para espaço multidimensional na identificação de sistemas lineares robustos e as conclusões.


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  • Motivado pelos recentes avanços científicos na área de ITL, venho através desde trabalho apresentar um novo algoritmo que estende as aplicações de correntropia para estimadores lineares. Esta nova extensão calcula correntropia em qualquer dimensão, em vez de apenas comparar duas variáveis como apresentado na definição original. A correntropia apresenta várias propriedades interessantes que conecta áreas como ITL, métodos de Kernel e estimadores robustos. A organização da tese é a seguinte. Após um breve histórico sobre ITL e métodos de Kernel para introduzir as terminologias, algumas definições sobre teoria de informação são apresentadas no capítulo 02. No capítulo 03, apresentamos a definição da entropia e da entropia quadratica de Rényi bem como a conceituação de potencial de informação – IP, apresentamos também a definição e aplicações do Espaço de Hilbert Reproduzido por Kernel – RKHS e uma introdução à unificação entre ITL e métodos de Kernel ou aprendizagem estatística. No capítulo 04 será discutido as contribuições deste trabalho na extensão do conceito da correntropia para espaço muitidimensional e finalmente, no capítulo 05 será apresentado a aplicação dos conceitos da correntropia para espaço multidimensional na identificação de sistemas lineares robustos e as conclusões.

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  • ANNA GISELLE CAMARA DANTAS RIBEIRO RODRIGUES
  • Um Sistema Inteligente de Tele-oftalmologia para auxílio no diagnostico de Catarata

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO DE ANDRADE BRESOLIN
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • CICILIA RAQUEL MAIA LEITE
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • Data: 06/09/2014

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  • O aumento da população mundial, com proporção maior de idosos, acarreta no aumento do número de indivíduos com perda visual, sendo a catarata a maior causa de cegueira no mundo. A Catarata é uma patologia dos olhos que consiste na opacidade parcial ou total do cristalino (lente natural do olho) ou de sua cápsula. Pode ser desencadeada por vários fatores, como traumatismo, idade, diabetes mellitus, uso de medicamentos, entre outros. Sabe-se que o atendimento por oftalmologistas no Brasil nas áreas rurais e mais pobres é inferior ao necessário e muitos pacientes com doenças tratáveis como a Catarata ficam sem diagnóstico e consequentemente sem tratamento.

    Neste contexto, esse projeto tem como proposta o desenvolvimento do OPTICA, um sistema de tele-oftalmologia que utiliza smartphones para detecção de urgências oftalmológicas, disponibilizando um auxílio ao diagnóstico a Catarata utilizando sistemas inteligentes e técnicas de processamento de imagens. As imagens serão capturadas por um celular com uma lente especial acoplada a câmera e juntamente com um questionário com informações do paciente serão transmitidos de forma segura via a plataforma Sana Mobile (sana.mit.edu) para uma central online de laudos que dispõe de um programa inteligente de auxilio ao diagnóstico a Catarata e de médicos oftalmologistas que irão analisar as informações e emitir o laudo do paciente.

    Desta forma, o OPTICA  permite levar atendendimento oftalmológico a população menos favorecida e em áreas remotas , melhorando a triagem de pacientes graves e aumentando o acesso ao diagnóstico e tratamento. 


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  • O aumento da população mundial, com proporção maior de idosos, acarreta no aumento do número de indivíduos com perda visual, sendo a catarata a maior causa de cegueira no mundo. A Catarata é uma patologia dos olhos que consiste na opacidade parcial ou total do cristalino (lente natural do olho) ou de sua cápsula. Pode ser desencadeada por vários fatores, como traumatismo, idade, diabetes mellitus, uso de medicamentos, entre outros. Sabe-se que o atendimento por oftalmologistas no Brasil nas áreas rurais e mais pobres é inferior ao necessário e muitos pacientes com doenças tratáveis como a Catarata ficam sem diagnóstico e consequentemente sem tratamento.

    Neste contexto, esse projeto tem como proposta o desenvolvimento do OPTICA, um sistema de tele-oftalmologia que utiliza smartphones para detecção de urgências oftalmológicas, disponibilizando um auxílio ao diagnóstico a Catarata utilizando sistemas inteligentes e técnicas de processamento de imagens. As imagens serão capturadas por um celular com uma lente especial acoplada a câmera e juntamente com um questionário com informações do paciente serão transmitidos de forma segura via a plataforma Sana Mobile (sana.mit.edu) para uma central online de laudos que dispõe de um programa inteligente de auxilio ao diagnóstico a Catarata e de médicos oftalmologistas que irão analisar as informações e emitir o laudo do paciente.

    Desta forma, o OPTICA  permite levar atendendimento oftalmológico a população menos favorecida e em áreas remotas , melhorando a triagem de pacientes graves e aumentando o acesso ao diagnóstico e tratamento. 

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  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • Estratégias de Busca Reativa Utilizando Aprendizagem por Reforço e Algoritmos de Busca Local

  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANIEL ALOISE
  • DARIO JOSE ALOISE
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • GEORGE DARMITON DA CUNHA CAVALCANTI
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • Data: 12/09/2014

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  • Técnicas de otimização conhecidas como as metaheurísticas tem conseguido resolver
    satisfatoriamente problemas conhecidos, mas desenvolvimento das metaheurísticas é
    caracterizado por escolha de parâmetros para sua execução, na qual a opção apropriada
    destes parâmetros (valores). Onde o ajuste de parâmetro é essencial testa-se os parâmetros
    até que resultados viáveis sejam obtidos, normalmente feita pelo desenvolvedor que esta
    implementando a metaheuristica. A qualidade dos resultados de uma instância1 de teste
    não será transferida para outras instâncias a serem testadas e seu feedback pode requerer
    um processo lento de “tentativa e erro” onde o algoritmo têm que ser ajustado para uma
    aplicação especifica. Diante deste contexto das metaheurísticas surgiu a Busca Reativa
    que defende a integração entre o aprendizado de máquina dentro de buscas heurísticas
    para solucionar problemas de otimização complexos. A partir da integração que a Busca
    Reativa propõe entre o aprendizado de máquina e as metaheurísticas, surgiu a ideia de
    se colocar a Aprendizagem por Reforço mais especificamente o algoritmo Q-learning de
    forma reativa, para selecionar qual busca local é a mais indicada em determinado instante
    da busca, para suceder uma outra busca local que não pode mais melhorar a solução
    corrente na metaheurística VNS. Assim, neste trabalho propomos uma implementação reativa,
    utilizando aprendizado por reforço para o auto-tuning do algoritmo implementado,
    aplicado ao problema do caixeiro viajante simétrico e ao problema escalonamento sondas
    para manutenção de poços.

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  • Técnicas de otimização conhecidas como as metaheurísticas tem conseguido resolver
    satisfatoriamente problemas conhecidos, mas desenvolvimento das metaheurísticas é
    caracterizado por escolha de parâmetros para sua execução, na qual a opção apropriada
    destes parâmetros (valores). Onde o ajuste de parâmetro é essencial testa-se os parâmetros
    até que resultados viáveis sejam obtidos, normalmente feita pelo desenvolvedor que esta
    implementando a metaheuristica. A qualidade dos resultados de uma instância1 de teste
    não será transferida para outras instâncias a serem testadas e seu feedback pode requerer
    um processo lento de “tentativa e erro” onde o algoritmo têm que ser ajustado para uma
    aplicação especifica. Diante deste contexto das metaheurísticas surgiu a Busca Reativa
    que defende a integração entre o aprendizado de máquina dentro de buscas heurísticas
    para solucionar problemas de otimização complexos. A partir da integração que a Busca
    Reativa propõe entre o aprendizado de máquina e as metaheurísticas, surgiu a ideia de
    se colocar a Aprendizagem por Reforço mais especificamente o algoritmo Q-learning de
    forma reativa, para selecionar qual busca local é a mais indicada em determinado instante
    da busca, para suceder uma outra busca local que não pode mais melhorar a solução
    corrente na metaheurística VNS. Assim, neste trabalho propomos uma implementação reativa,
    utilizando aprendizado por reforço para o auto-tuning do algoritmo implementado,
    aplicado ao problema do caixeiro viajante simétrico e ao problema escalonamento sondas
    para manutenção de poços.
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  • ERICO CADINELI BRAZ
  • Análise de Superfícies Seletivas em Frequência com Geometrias Multifractais

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • ROBSON HEBRAICO CIPRIANO MANICOBA
  • Data: 25/09/2014
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  • As superfícies seletivas em frequência são estruturas cada vez mais comuns em sistemas de telecomunicações por apresentarem vantagens físicas e eletromagnéticas. Já as superfícies seletivas em frequência com geometria do tipo fractal permitiu uma redução, ainda maior, no tamanho dessas
    estruturas. Neste trabalho, é investigado o uso das geometrias Multifractais nas superfícies seletivas em frequência. A principal vantagem da estrutura proposta sobre as convencionais é permitir projetar estruturas Multibanda com maior flexibilidade no controle das frequências de ressonâncias e largura de banda. Além disso, a estrutura proposta aumenta o grau de liberdade nos projetos Multibanda, pois possui múltiplas razões de frequências de ressonâncias entre as bandas adjacentes, e são fáceis de implementar. A validação da estrutura proposta foi verificada inicialmente através de simulações realizadas no software Ansoft Designer e em seguida foram construídas as estruturas e obtidos os resultados experimentais.


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  • As superfícies seletivas em frequência são estruturas cada vez mais comuns em sistemas de telecomunicações por apresentarem vantagens físicas e eletromagnéticas. Já as superfícies seletivas em frequência com geometria do tipo fractal permitiu uma redução, ainda maior, no tamanho dessas
    estruturas. Neste trabalho, é investigado o uso das geometrias Multifractais nas superfícies seletivas em frequência. A principal vantagem da estrutura proposta sobre as convencionais é permitir projetar estruturas Multibanda com maior flexibilidade no controle das frequências de ressonâncias e largura de banda. Além disso, a estrutura proposta aumenta o grau de liberdade nos projetos Multibanda, pois possui múltiplas razões de frequências de ressonâncias entre as bandas adjacentes, e são fáceis de implementar. A validação da estrutura proposta foi verificada inicialmente através de simulações realizadas no software Ansoft Designer e em seguida foram construídas as estruturas e obtidos os resultados experimentais.

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  • TEOFILO CAMARA MATTOZO
  • Contribuições de modelagem de equações estruturais na análise de dados em modelos comportamentais de destino turístico

  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • PAULO CESAR FORMIGA RAMOS
  • ANTONIO JANIO FERNANDES
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • NILDA MARIA DE CLODOALDO PINTO GUERRA LEONE
  • Data: 08/10/2014
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  • A fragilidade brasileira quanto à competitividade turística é um fato observável nos dados da Organização Mundial do Turismo. O Brasil caiu em 2011, da 45ª para a 52ª posição, apesar de liderar no atributo recursos naturais e estar colocado na 23° em recursos culturais. Assim, grandes interesses e esforços têm sido direcionados para o estudo da competitividade dos produtos e destinos turísticos. O destino turístico é caracterizado por um conjunto complexo e articulado de fatores tangíveis e intangíveis, apresentando alta complexidade, dados de elevada dimensionalidade, não linearidade e comportamento dinâmico, tornando-se difícil a modelagem desses processos por meio de abordagens baseadas em técnicas estatísticas clássicas. Esta tese investigou modelos de equações estruturais e seus algoritmos, aplicados nesta área, analisando o ciclo completo de análise de dados, em um processo confirmatório no desenvolvimento e avaliação de um modelo holístico da satisfação do turista; na validação da estrutura do modelo de medida e do modelo estrutural, por meio de testes de invariância de múltiplos grupos; na análise comparativa dos métodos de estimação MLE, GLS e ULS para a modelagem da satisfação e na realização de segmentação de mercado no setor de destino turístico utilizando mapas auto-organizáveis de Kohonen e sua validação com modelagem de equações estruturais. Aplicações foram feitas em análises de dados no setor de turismo, principal indústria de serviços do Estado do Rio Grande do Norte, tendo sido, teoricamente desenvolvidos e testados empiricamente, modelos de equações estruturais em padrões comportamentais de destino turístico. Os resultados do estudo empírico se basearam em pesquisas com a técnica de amostragem aleatória sistemática, efetuadas em Natal-RN, entre Janeiro e Março de 2013 e forneceram evidências sustentáveis de que o modelo teórico proposto é satisfatório, com elevada capacidade explicativa e preditiva, sendo a satisfação o antecedente mais importante da lealdade no destino. Além disso, a satisfação é mediadora entre a geração da motivação da viagem e a lealdade do destino e que os turistas buscam primeiro à satisfação com a qualidade dos serviços de turismo e, posteriormente, com os aspectos que influenciam a lealdade. Contribuições acadêmicas e gerenciais são mostradas e sugestões de estudo são dadas para trabalhos futuros. 


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  • A fragilidade brasileira quanto à competitividade turística é um fato observável nos dados da Organização Mundial do Turismo. O Brasil caiu em 2011, da 45ª para a 52ª posição, apesar de liderar no atributo recursos naturais e estar colocado na 23° em recursos culturais. Assim, grandes interesses e esforços têm sido direcionados para o estudo da competitividade dos produtos e destinos turísticos. O destino turístico é caracterizado por um conjunto complexo e articulado de fatores tangíveis e intangíveis, apresentando alta complexidade, dados de elevada dimensionalidade, não linearidade e comportamento dinâmico, tornando-se difícil a modelagem desses processos por meio de abordagens baseadas em técnicas estatísticas clássicas. Esta tese investigou modelos de equações estruturais e seus algoritmos, aplicados nesta área, analisando o ciclo completo de análise de dados, em um processo confirmatório no desenvolvimento e avaliação de um modelo holístico da satisfação do turista; na validação da estrutura do modelo de medida e do modelo estrutural, por meio de testes de invariância de múltiplos grupos; na análise comparativa dos métodos de estimação MLE, GLS e ULS para a modelagem da satisfação e na realização de segmentação de mercado no setor de destino turístico utilizando mapas auto-organizáveis de Kohonen e sua validação com modelagem de equações estruturais. Aplicações foram feitas em análises de dados no setor de turismo, principal indústria de serviços do Estado do Rio Grande do Norte, tendo sido, teoricamente desenvolvidos e testados empiricamente, modelos de equações estruturais em padrões comportamentais de destino turístico. Os resultados do estudo empírico se basearam em pesquisas com a técnica de amostragem aleatória sistemática, efetuadas em Natal-RN, entre Janeiro e Março de 2013 e forneceram evidências sustentáveis de que o modelo teórico proposto é satisfatório, com elevada capacidade explicativa e preditiva, sendo a satisfação o antecedente mais importante da lealdade no destino. Além disso, a satisfação é mediadora entre a geração da motivação da viagem e a lealdade do destino e que os turistas buscam primeiro à satisfação com a qualidade dos serviços de turismo e, posteriormente, com os aspectos que influenciam a lealdade. Contribuições acadêmicas e gerenciais são mostradas e sugestões de estudo são dadas para trabalhos futuros. 

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  • EVERTON SANTI
  • Formulações e algoritmos para o problema das p-medianas heterogêneo livre de penalidade

  • Orientador : DANIEL ALOISE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL ALOISE
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • CAROLINE THENNECY DE MEDEIROS ROCHA
  • SEBASTIAN ALBERTO URRUTIA
  • SIMON BLANCHARD
  • Data: 14/11/2014

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  • Apresenta-se neste trabalho uma nova formulação para o Problema das p-medianas Heterogêneo (HPM), proposto para recuperar a estrutura de categorias presente em dados oriundos de uma tarefa de classificação (sorting task). Esta nova formulação é denominada Problema das p-medianas Heterogêneo Livre de Penalidade (PFHPM), uma versão convexa e mono-objetivo do HPM, na qual seu principal parâmetro é eliminado. Este parâmetro, um fator de penalidade, é responsável pela ponderação dos elementos de sua função objetivo. O ajuste deste parâmetro tem influência no modo como o modelo original recupera a estrutura de categorias, dependendo de conhecimento prévio acerca do problema para que este não gere classificações errôneas. Neste trabalho, ainda, duas formulações complementares são apresentadas para o PFHPM, a partir das quais pôde-se obter limitantes inferiores otimistas para o problema. No contexto desta pesquisa, estes limitantes são utilizados para validar um algoritmo de Busca em Vizinhança Variada (VNS) proposto para resolver o PFHPM. Este algoritmo mostrou-se eficiente, obtendo soluções de boa qualidade para o problema, tanto para instâncias geradas por Simulação de Monte Carlo quanto para dados reais, a um custo computacional baixo. As estatísticas mostradas neste trabalho sugerem que o novo algoritmo e a nova formulação do HPM apresentam maior precisão que o modelo original, tanto na recuperação da estrutura de categorias quanto na percepção heterogênea da informação. Finalmente, um exemplo de aplicação do PFHPM é mostrado, assim como alguns direcionamentos futuros, propondo-se a extensão da nova formulação apresentada a ambientes fuzzy.


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  • Apresenta-se neste trabalho uma nova formulação para o Problema das p-medianas Heterogêneo (HPM), proposto para recuperar a estrutura de categorias presente em dados oriundos de uma tarefa de classificação (sorting task). Esta nova formulação é denominada Problema das p-medianas Heterogêneo Livre de Penalidade (PFHPM), uma versão convexa e mono-objetivo do HPM, na qual seu principal parâmetro é eliminado. Este parâmetro, um fator de penalidade, é responsável pela ponderação dos elementos de sua função objetivo. O ajuste deste parâmetro tem influência no modo como o modelo original recupera a estrutura de categorias, dependendo de conhecimento prévio acerca do problema para que este não gere classificações errôneas. Neste trabalho, ainda, duas formulações complementares são apresentadas para o PFHPM, a partir das quais pôde-se obter limitantes inferiores otimistas para o problema. No contexto desta pesquisa, estes limitantes são utilizados para validar um algoritmo de Busca em Vizinhança Variada (VNS) proposto para resolver o PFHPM. Este algoritmo mostrou-se eficiente, obtendo soluções de boa qualidade para o problema, tanto para instâncias geradas por Simulação de Monte Carlo quanto para dados reais, a um custo computacional baixo. As estatísticas mostradas neste trabalho sugerem que o novo algoritmo e a nova formulação do HPM apresentam maior precisão que o modelo original, tanto na recuperação da estrutura de categorias quanto na percepção heterogênea da informação. Finalmente, um exemplo de aplicação do PFHPM é mostrado, assim como alguns direcionamentos futuros, propondo-se a extensão da nova formulação apresentada a ambientes fuzzy.

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  • RAPHAELL MACIEL DE SOUSA
  • Contribuições à Estratégia de Controle Sem Detecção de Harmônicos Aplicada a Um Filtro Ativo de Potência Paralelo

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO MARCUS NOGUEIRA LIMA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MARCELO CABRAL CAVALCANTI
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • VALENTIN OBAC RODA
  • Data: 24/11/2014

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  • Os esquemas que empregam compensação ativa, conhecidos como
    filtros ativos de potência (FAP), usualmente tem sido utilizados para
    resolver problemas relativos à qualidade de energia, sobretudo, distorção
    nas formas de onda (harmônicos). O filtro ativo de potência paralelo (FAPP)
    comumente é utilizado para compensar componentes harmônicos de corrente.
    Para tanto, utiliza técnicas de extração de harmônicos para geração das
    referências (controle direto). Tais referências também podem ser geradas
    através do balanço de potência do sistema, sem a necessidade de extração de
    harmônicos (controle indireto). Este trabalho propõe ampliar a capacidade
    de compensação da estrutura de controle indireta, que usualmente é
    utilizada no FAPP para compensar componentes harmônicos provenientes de uma
    carga não linear conectada a um ponto comum de acoplamento (PAC). Espera-se
    que a estrutura proposta seja capaz de amortecer oscilações de tensão
    provocadas por distúrbios transitórios, atuando como um sistema de
    estabilização de potência conectado a um protótipo de linha de transmissão
    desenvolvido em laboratório. Além disso, é proposto neste trabalho uma
    simples modificação na geração das referências do controle indireto que
    permite a flexibilização da compensação de reativos, mantendo o FAPP dentro
    dos limites de potência disponível. Resultados experimentais são
    apresentados para demonstrar a capacidade de compensação da estrutura de
    controle proposta para o FAPP.

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  • Os esquemas que empregam compensação ativa, conhecidos como
    filtros ativos de potência (FAP), usualmente tem sido utilizados para
    resolver problemas relativos à qualidade de energia, sobretudo, distorção
    nas formas de onda (harmônicos). O filtro ativo de potência paralelo (FAPP)
    comumente é utilizado para compensar componentes harmônicos de corrente.
    Para tanto, utiliza técnicas de extração de harmônicos para geração das
    referências (controle direto). Tais referências também podem ser geradas
    através do balanço de potência do sistema, sem a necessidade de extração de
    harmônicos (controle indireto). Este trabalho propõe ampliar a capacidade
    de compensação da estrutura de controle indireta, que usualmente é
    utilizada no FAPP para compensar componentes harmônicos provenientes de uma
    carga não linear conectada a um ponto comum de acoplamento (PAC). Espera-se
    que a estrutura proposta seja capaz de amortecer oscilações de tensão
    provocadas por distúrbios transitórios, atuando como um sistema de
    estabilização de potência conectado a um protótipo de linha de transmissão
    desenvolvido em laboratório. Além disso, é proposto neste trabalho uma
    simples modificação na geração das referências do controle indireto que
    permite a flexibilização da compensação de reativos, mantendo o FAPP dentro
    dos limites de potência disponível. Resultados experimentais são
    apresentados para demonstrar a capacidade de compensação da estrutura de
    controle proposta para o FAPP.
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  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO FILHO
  • ESTUDO DE UM SISTEMA DE FRENAGEM ELETROMAGNÉTICA EMPREGANDO CORRENTES PARASITAS

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • Data: 28/11/2014
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  • O presente trabalho trata do estudo analítico, computacional e experimental dos fenômenos relacionados à indução de correntes parasitas em meios metálicos de baixa permeabilidade para aplicações em sistemas de frenagem eletromagnética embarcadas. São enfocados os fenômenos de geração de forças que se opõem à variação de fluxos magnéticos estacionários, produzidos por alimentação em corrente contínua, postos em movimento pela aplicação de uma força propulsora externa. O estudo é motivado pela busca por solucionar o problema do controle de velocidade dos PIG’s empregados na verificação e manutenção de tubulações, e é conduzido com base na sintetização de modelos analíticos, os quais são validados por intermédio de simulações computacionais no ambiente dos Elementos Finitos, providas por softwares de apoio à engenharia; e por meio de ensaios experimentais conduzidos em laboratório sob condições controladas. Por fim, é apresentada uma metodologia para o projeto de sistemas de frenagem dessa natureza com base nos resultados obtidos das análises desenvolvidas ao longo do estudo.


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  • O presente trabalho trata do estudo analítico, computacional e experimental dos fenômenos relacionados à indução de correntes parasitas em meios metálicos de baixa permeabilidade para aplicações em sistemas de frenagem eletromagnética embarcadas. São enfocados os fenômenos de geração de forças que se opõem à variação de fluxos magnéticos estacionários, produzidos por alimentação em corrente contínua, postos em movimento pela aplicação de uma força propulsora externa. O estudo é motivado pela busca por solucionar o problema do controle de velocidade dos PIG’s empregados na verificação e manutenção de tubulações, e é conduzido com base na sintetização de modelos analíticos, os quais são validados por intermédio de simulações computacionais no ambiente dos Elementos Finitos, providas por softwares de apoio à engenharia; e por meio de ensaios experimentais conduzidos em laboratório sob condições controladas. Por fim, é apresentada uma metodologia para o projeto de sistemas de frenagem dessa natureza com base nos resultados obtidos das análises desenvolvidas ao longo do estudo.

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  • ALEXSANDRA OLIVEIRA ANDRADE
  • Sistema de Contagem com Morfologia Matemática Fuzzy

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • BENEDITO MELO ACIOLY
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • REGIVAN HUGO NUNES SANTIAGO
  • ROQUE MENDES PRADO TRINDADE
  • Data: 29/11/2014

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  • A Morfologia Matemática apresenta um modelo sistemático para extrair características geométricas de imagens binárias usando operadores morfológicos que transformam a imagem original em outra usando uma terceira imagem chamada elemento estruturante e teve origem em 1960 pelos pesquisadores Jean Serra e George Matheron.  A morfologia matemática fuzzy estende os operadores morfológicos para imagens em tons de cinza e coloridas e foi inicialmente  proposta por Goetherian. Neste trabalho propõem-se o desenvolvimento de um sistema adaptativo para a segmentação de imagens baseado em morfologia matemática fuzzy. As conjunções e implicações da fundamentação matemática da morfologia fuzzy serão utilizadas para escolher a melhor adjunção a ser aplicada dependendo do problema a ser abordado, ou seja, utilizaremos automorfismos sobre as implicações e observaremos a influência na segmentação das imagens e posteriormente no processamento das mesmas. Para validação do sistema desenvolvido será aplicado em problemas de contagem em imagens microscópicas estendendo-se para imagens patológicas.


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  • A Morfologia Matemática apresenta um modelo sistemático para extrair características geométricas de imagens binárias usando operadores morfológicos que transformam a imagem original em outra usando uma terceira imagem chamada elemento estruturante e teve origem em 1960 pelos pesquisadores Jean Serra e George Matheron.  A morfologia matemática fuzzy estende os operadores morfológicos para imagens em tons de cinza e coloridas e foi inicialmente  proposta por Goetherian. Neste trabalho propõem-se o desenvolvimento de um sistema adaptativo para a segmentação de imagens baseado em morfologia matemática fuzzy. As conjunções e implicações da fundamentação matemática da morfologia fuzzy serão utilizadas para escolher a melhor adjunção a ser aplicada dependendo do problema a ser abordado, ou seja, utilizaremos automorfismos sobre as implicações e observaremos a influência na segmentação das imagens e posteriormente no processamento das mesmas. Para validação do sistema desenvolvido será aplicado em problemas de contagem em imagens microscópicas estendendo-se para imagens patológicas.

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  • LINCOLN MACHADO DE ARAUJO
  • Caracterização de Superfícies Seletivas de Frequência Periódicas e Não-Periódicas


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 15/12/2014

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  • Os últimos anos foram marcados por um grande interesse no uso de superfícies seletivas de frequência (FSS), como filtros espaciais, em diversas aplicações em micro-ondas. Dentre estas, destacam-se as aplicações em sistemas de telecomunicações (tais como: comunicações por satélite e radar), antenas de ganho elevado (em estruturas combinadas com antenas planares) e fornos de micro-ondas (domésticos e industriais). As FSS são geralmente compostas por arranjos periódicos bidimensionais (com elementos igualmente espaçados), que podem ser metálicos (impressos em substratos dielétricos), ou de aberturas (perfuradas em superfícies metálicas finas). Nestas configurações (de arranjos periódicos), as FSS vêm conseguindo atender às demandas da indústria de telecomunicações de maneira satisfatória. Entretanto, novas demandas vêm encontrando limitações na tecnologia empregada. Neste contexto, requisitos de filtragem adversos vêm forçando os projetistas de FSS a utilizarem métodos de otimização na tentativa de encontrar formatos específicos para seus elementos, por exemplo. Outra alternativa que vem sendo utilizada para aumentar a seletividade das FSS é o cascateamento, uma técnica simples que tem como principal ponto negativo o aumento das dimensões da estrutura, assim como do seu peso. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma nova classe de superfícies seletivas de frequência (FSS), constituídas de arranjos quase-periódicos (ou não-periódicos). Portanto, as FSS propostas apresentam uma periodicidade variável, dependente da posição espacial dos elementos metálicos que a compõe. As respostas em frequência destas estruturas foram simuladas utilizando softwares comerciais que implementam métodos de onda completa. Para validação do estudo efetuado, foram construídos e medidos protótipos das FSS propostas, tendo sido observada uma boa concordância entre os resultados simulados e medidos. São apresentadas e comentadas as principais conclusões deste estudo, além de indicadas sugestões para a sua continuidade.


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  • Os últimos anos foram marcados por um grande interesse no uso de superfícies seletivas de frequência (FSS), como filtros espaciais, em diversas aplicações em micro-ondas. Dentre estas, destacam-se as aplicações em sistemas de telecomunicações (tais como: comunicações por satélite e radar), antenas de ganho elevado (em estruturas combinadas com antenas planares) e fornos de micro-ondas (domésticos e industriais). As FSS são geralmente compostas por arranjos periódicos bidimensionais (com elementos igualmente espaçados), que podem ser metálicos (impressos em substratos dielétricos), ou de aberturas (perfuradas em superfícies metálicas finas). Nestas configurações (de arranjos periódicos), as FSS vêm conseguindo atender às demandas da indústria de telecomunicações de maneira satisfatória. Entretanto, novas demandas vêm encontrando limitações na tecnologia empregada. Neste contexto, requisitos de filtragem adversos vêm forçando os projetistas de FSS a utilizarem métodos de otimização na tentativa de encontrar formatos específicos para seus elementos, por exemplo. Outra alternativa que vem sendo utilizada para aumentar a seletividade das FSS é o cascateamento, uma técnica simples que tem como principal ponto negativo o aumento das dimensões da estrutura, assim como do seu peso. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma nova classe de superfícies seletivas de frequência (FSS), constituídas de arranjos quase-periódicos (ou não-periódicos). Portanto, as FSS propostas apresentam uma periodicidade variável, dependente da posição espacial dos elementos metálicos que a compõe. As respostas em frequência destas estruturas foram simuladas utilizando softwares comerciais que implementam métodos de onda completa. Para validação do estudo efetuado, foram construídos e medidos protótipos das FSS propostas, tendo sido observada uma boa concordância entre os resultados simulados e medidos. São apresentadas e comentadas as principais conclusões deste estudo, além de indicadas sugestões para a sua continuidade.

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  • ALESSANDRA MENDES PACHECO
  • Técnica para Auto-Segmentação de Componentes Sanguíneos e Classificação Diferencial de Leucócitos Baseada em Lógica Fuzzy

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • CICILIA RAQUEL MAIA LEITE
  • MARCO ANTONIO GARCIA DE CARVALHO
  • Data: 26/12/2014

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  • A detecção automática de componentes sanguíneos em imagens microscópicas é um importante tópico da área hematológica. A segmentação permite que os componentes sanguíneos sejam agrupados em áreas comuns e a classificação diferencial dos leucócitos possibilita que os mesmos sejam analisados separadamente. Com a auto-segmentação e classificação diferencial, contribui-se no processo de análise dos componentes sanguíneos, fornecendo ferramentas que propiciem a diminuição do trabalho manual e o aumento da sua precisão e eficiência. Utilizando técnicas de processamento digital de imagens associadas a uma abordagem fuzzy genérica e automática, este trabalho propõe dois Sistemas de Inferência Fuzzy, definidos como I e II, para a auto-segmentação de componentes sanguíneos e classificação diferencial de leucócitos, respectivamente, em imagens microscópicas de esfregaços. Considerando inicialmente os níveis de cinza presentes no canal G da imagem (modelo RGB), a proximidade entre os centróides dos núcleos leucocitários e os demais pixels que a compõem e utilizando o Sistema de Inferência Fuzzy I, a técnica proposta realiza a segmentação da imagem em quatro regiões: núcleo e citoplasma leucocitários, eritrócitos e área de plasma. Após a segmentação e considerando apenas os leucócitos (núcleo e citoplasma), os classifica diferencialmente utilizando descritores de forma e textura já conhecido e outros descritores definidos neste trabalho e o Sistema de Inferência Fuzzy II. Foram utilizadas para testes 530 imagens contendo amostras microscópicas de esfregaços sanguíneos corados com métodos variados. As imagens foram processadas e seus índices de Acurácia e Gold Standards foram calculados e comparados com os resultados manuais e com outros resultados encontrados na literatura para os mesmos problemas. Quanto à segmentação, a técnica desenvolvida demonstrou percentuais de acurácia de 97,31% para leucócitos, 95,39% para eritrócitos e 95,06% para plasma sanguíneo. Quanto à classificação diferencial, os percentuais variaram entre 92,98% e 98,39% para os diferentes tipos leucocitários. Além de promover a auto-segmentação e classificação diferencial, a técnica proposta contribui ainda com definição de novos descritores e a construção de um banco de imagens utilizando diversos processos de coloração hematológicos.


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  • A detecção automática de componentes sanguíneos em imagens microscópicas é um importante tópico da área hematológica. A segmentação permite que os componentes sanguíneos sejam agrupados em áreas comuns e a classificação diferencial dos leucócitos possibilita que os mesmos sejam analisados separadamente. Com a auto-segmentação e classificação diferencial, contribui-se no processo de análise dos componentes sanguíneos, fornecendo ferramentas que propiciem a diminuição do trabalho manual e o aumento da sua precisão e eficiência. Utilizando técnicas de processamento digital de imagens associadas a uma abordagem fuzzy genérica e automática, este trabalho propõe dois Sistemas de Inferência Fuzzy, definidos como I e II, para a auto-segmentação de componentes sanguíneos e classificação diferencial de leucócitos, respectivamente, em imagens microscópicas de esfregaços. Considerando inicialmente os níveis de cinza presentes no canal G da imagem (modelo RGB), a proximidade entre os centróides dos núcleos leucocitários e os demais pixels que a compõem e utilizando o Sistema de Inferência Fuzzy I, a técnica proposta realiza a segmentação da imagem em quatro regiões: núcleo e citoplasma leucocitários, eritrócitos e área de plasma. Após a segmentação e considerando apenas os leucócitos (núcleo e citoplasma), os classifica diferencialmente utilizando descritores de forma e textura já conhecido e outros descritores definidos neste trabalho e o Sistema de Inferência Fuzzy II. Foram utilizadas para testes 530 imagens contendo amostras microscópicas de esfregaços sanguíneos corados com métodos variados. As imagens foram processadas e seus índices de Acurácia e Gold Standards foram calculados e comparados com os resultados manuais e com outros resultados encontrados na literatura para os mesmos problemas. Quanto à segmentação, a técnica desenvolvida demonstrou percentuais de acurácia de 97,31% para leucócitos, 95,39% para eritrócitos e 95,06% para plasma sanguíneo. Quanto à classificação diferencial, os percentuais variaram entre 92,98% e 98,39% para os diferentes tipos leucocitários. Além de promover a auto-segmentação e classificação diferencial, a técnica proposta contribui ainda com definição de novos descritores e a construção de um banco de imagens utilizando diversos processos de coloração hematológicos.

2013
Dissertações
1
  • CARLA DA COSTA FERNANDES CURVELO
  • S-Educ: Um Simulador de Ambiente de Robótica Educacional em Plataforma Virtual

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • Data: 30/01/2013
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  • Propomos uma plataforma de simulação robótica, denominada S-Educ, desenvolvida especificamente para aplicação em robótica educacional, que pode ser usada como uma alternativa ou em conjunto com kits de robôs em aulas envolvendo uso da robótica. Na abordagem usualmente conhecida, a robótica educacional utiliza-se de kits de robótica em aulas que geralmente contemplam temas interdisciplinares. A ideia deste trabalho não é substituir esses kits, mas sim usar o simulador desenvolvido como uma alternativa, onde, por algum motivo, os kits tradicionais não possam ser usados, ou até mesmo usar a plataforma em conjunto com esses kits. Para o desenvolvimento dos trabalhos, realizamos inicialmente uma pesquisa bibliográfica acerca da utilização de simuladores robóticos voltados para a área educacional, e de kits robóticos, a partir da qual foi possível definir um conjunto de funcionalidades consideradas importantes para a criação de tal ferramenta. Em seguida, na fase de desenvolvimento de software, foi implementado o simulador S-Educ, levando em consideração os requisitos e funcionalidades definidos na fase de projeto. Por fim, para validar a plataforma, foram realizados vários testes com professores, alunos e adultos leigos, nos quais foi utilizado o simulador S-Educ, visando avaliar a sua utilização em aulas de robótica educacional. Os resultados mostram que simuladores robóticos possibilitam uma redução de custos financeiros, facilitam os testes e diminuem os danos, devido ao uso, no robô, além de outras vantagens. Além disso, como contribuição à comunidade, a ferramenta proposta pode ser usada para aumentar a adesão das escolas brasileiras às metodologias de robótica educacional, ou em competições de
    robótica.


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  • Propomos uma plataforma de simulação robótica, denominada S-Educ, desenvolvida especificamente para aplicação em robótica educacional, que pode ser usada como uma alternativa ou em conjunto com kits de robôs em aulas envolvendo uso da robótica. Na abordagem usualmente conhecida, a robótica educacional utiliza-se de kits de robótica em aulas que geralmente contemplam temas interdisciplinares. A ideia deste trabalho não é substituir esses kits, mas sim usar o simulador desenvolvido como uma alternativa, onde, por algum motivo, os kits tradicionais não possam ser usados, ou até mesmo usar a plataforma em conjunto com esses kits. Para o desenvolvimento dos trabalhos, realizamos inicialmente uma pesquisa bibliográfica acerca da utilização de simuladores robóticos voltados para a área educacional, e de kits robóticos, a partir da qual foi possível definir um conjunto de funcionalidades consideradas importantes para a criação de tal ferramenta. Em seguida, na fase de desenvolvimento de software, foi implementado o simulador S-Educ, levando em consideração os requisitos e funcionalidades definidos na fase de projeto. Por fim, para validar a plataforma, foram realizados vários testes com professores, alunos e adultos leigos, nos quais foi utilizado o simulador S-Educ, visando avaliar a sua utilização em aulas de robótica educacional. Os resultados mostram que simuladores robóticos possibilitam uma redução de custos financeiros, facilitam os testes e diminuem os danos, devido ao uso, no robô, além de outras vantagens. Além disso, como contribuição à comunidade, a ferramenta proposta pode ser usada para aumentar a adesão das escolas brasileiras às metodologias de robótica educacional, ou em competições de
    robótica.

2
  • ALLAN ROBSON SILVA VENCESLAU
  • DETECCAO E DIAGNOSTICO DE AGARRAMENTO EM VALVULAS Posicionadoras

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 31/01/2013
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  • Com o advento de equipamentos de campo cada vez mais inteligentes e baratos, uma grande variedade de dados proveniente desses equipamentos pôde ser disponibilizada em tempo real para os sistemas supervisórios ou mesmo para outras aplicações. Assim, o grande desafio atual da engenharia é transformar essa grande quantidade de dados em informação útil à tomada de decisão, de modo que venha a contribuir efetivamente na melhoria da operação e planejamento do processo como um todo.

    Além disso, a detecção e o diagnóstico prematuro de uma falha, enquanto o processo ainda está operando em uma região controlável, pode ajudar a evitar um comportamento inesperado do sistema, que em última análise poderia ocasionar perdas bastante consideráveis como: paralização de processos, danos a equipamentos de custo elevado e principalmente, acidentes envolvendo vidas humanas, etc. O que se traduz, entre outras coisas, em perdas financeiras que podem chegar a valores bastante elevados, dependendo do tamanho e do setor da indústria em questão.

    Um problema muito comum nos processos industriais modernos é o agarramento, ou atrito estático, em válvulas posicionadoras. Recentemente, muitos estudos são desenvolvidos para tentar entender, modelar e detectar esse tipo de problema. Porém quantificar o agarramento ainda é um desafio. Uma vez que a posição da válvula (mv) é normalmente desconhecida em um processo industrial, o principal desafio é diagnosticar agarramento tendo conhecimento apenas dos sinais de saída do processo (pv) e o sinal de controle (op).

    É diante dessa realidade que este trabalho vem a contribuir com o estudo e análise de técnicas de detecção de falhas em válvulas posicionadoras. Neste trabalho é apresentada uma proposta baseada em Redes Neurais Artificiais para detectar e quantificar a quantidade de agarramento em válvulas utilizando apenas as informações de pv e op. São apresentados diferentes métodos para o pré-processamento do conjunto de treinamento da Rede Neural baseados no cálculo de Centroide e de Transformada de Fourier.


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  • Com o advento de equipamentos de campo cada vez mais inteligentes e baratos, uma grande variedade de dados proveniente desses equipamentos pôde ser disponibilizada em tempo real para os sistemas supervisórios ou mesmo para outras aplicações. Assim, o grande desafio atual da engenharia é transformar essa grande quantidade de dados em informação útil à tomada de decisão, de modo que venha a contribuir efetivamente na melhoria da operação e planejamento do processo como um todo.

    Além disso, a detecção e o diagnóstico prematuro de uma falha, enquanto o processo ainda está operando em uma região controlável, pode ajudar a evitar um comportamento inesperado do sistema, que em última análise poderia ocasionar perdas bastante consideráveis como: paralização de processos, danos a equipamentos de custo elevado e principalmente, acidentes envolvendo vidas humanas, etc. O que se traduz, entre outras coisas, em perdas financeiras que podem chegar a valores bastante elevados, dependendo do tamanho e do setor da indústria em questão.

    Um problema muito comum nos processos industriais modernos é o agarramento, ou atrito estático, em válvulas posicionadoras. Recentemente, muitos estudos são desenvolvidos para tentar entender, modelar e detectar esse tipo de problema. Porém quantificar o agarramento ainda é um desafio. Uma vez que a posição da válvula (mv) é normalmente desconhecida em um processo industrial, o principal desafio é diagnosticar agarramento tendo conhecimento apenas dos sinais de saída do processo (pv) e o sinal de controle (op).

    É diante dessa realidade que este trabalho vem a contribuir com o estudo e análise de técnicas de detecção de falhas em válvulas posicionadoras. Neste trabalho é apresentada uma proposta baseada em Redes Neurais Artificiais para detectar e quantificar a quantidade de agarramento em válvulas utilizando apenas as informações de pv e op. São apresentados diferentes métodos para o pré-processamento do conjunto de treinamento da Rede Neural baseados no cálculo de Centroide e de Transformada de Fourier.

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  • IVO ALVES DE OLIVEIRA NETO
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA CADEIRA DE RODAS ROBÓTICA PARA TRANSPORTE DE PORTADOR DE NECESSIDADES ESPECIAIS

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 31/01/2013
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  • O objetivo da dissertação foi a realização da modelagem cinemática usando cadeias virtuais, que permitiu modelar a cadeira de rodas robótica como um conjunto de braços manipuladores cooperativos formando uma cadeia cinemática paralela. O desenvolvimento da cadeira de rodas robótica para transporte de portador de necessidades especiais que supera obstáculos como um degrau e barreiras existentes à acessibilidade em ruas e avenidas, incluindo o estudo sobre tecnologia assistiva, arquitetura paralela, modelagem cinemática, construção e montagem do protótipo do robô com a realização de uma lista de verificação de problemas e barreiras à acessibilidade em diversos percursos, tomando como base normas, decretos e leis existentes. Como resultado, foram realizadas simulações da cadeira em vários estados de operação para realizar a tarefa de subir e descer degrau com diferentes medidas, realizando o controle proporcional baseado na cinemática. Para comprovar os resultados simulados foi desenvolvido um protótipo do robô. Este projeto foi desenvolvido visando proporcionar uma melhor qualidade de vida às pessoas portadoras de necessidades especiais.


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  • O objetivo da dissertação foi a realização da modelagem cinemática usando cadeias virtuais, que permitiu modelar a cadeira de rodas robótica como um conjunto de braços manipuladores cooperativos formando uma cadeia cinemática paralela. O desenvolvimento da cadeira de rodas robótica para transporte de portador de necessidades especiais que supera obstáculos como um degrau e barreiras existentes à acessibilidade em ruas e avenidas, incluindo o estudo sobre tecnologia assistiva, arquitetura paralela, modelagem cinemática, construção e montagem do protótipo do robô com a realização de uma lista de verificação de problemas e barreiras à acessibilidade em diversos percursos, tomando como base normas, decretos e leis existentes. Como resultado, foram realizadas simulações da cadeira em vários estados de operação para realizar a tarefa de subir e descer degrau com diferentes medidas, realizando o controle proporcional baseado na cinemática. Para comprovar os resultados simulados foi desenvolvido um protótipo do robô. Este projeto foi desenvolvido visando proporcionar uma melhor qualidade de vida às pessoas portadoras de necessidades especiais.

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  • CARLOS ALBERTO DE ARAUJO PADILHA
  • Algoritmos Genéticos Aplicados a um Comitê de LS-SVM em Problemas de Classificação.

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANNE MAGALY DE PAULA CANUTO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • TERESA BERNARDA LUDERMIR
  • Data: 31/01/2013

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  • A classificação de padrões é uma das subáreas do aprendizado de máquina que possui o maior destaque. Entre as várias abordagens para resolver problemas de classificação de padrões, as Máquinas de Vetor de Suporte ( SVM ) recebem grande ênfase, devido a sua facilidade de uso e boa capacidade de generalização. A formulação por Mínimos Quadrados da SVM (LS-SVM) encontra um hiperplano de separação ótima através da solução de um sistema de equações lineares, evitando assim o uso da programação quadrática implementada na SVM. As LS-SVM fornecem alguns parâmetros livres que precisam ser corretamente selecionados para alcançar resultados satisfatórios em uma determinada tarefa. Apesar de possuir elevado desempenho, várias ferramentas têm sido desenvolvidas para aprimorá-lo, principalmente o desenvolvimento de novos métodos de classificação e a utilização de comitês de máquinas. Neste trabalho, nós propomos tanto o uso de um comitê de máquinas quanto o uso de um Algoritmo Genético (AG) para aprimorar o poder de classificação da LS-SVM. Na construção desse comitê, utilizamos uma seleção aleatória de subespaços de características do problema original, que divide o problema em subespaços onde cada classificador do comitê vai atuar. Então, aplicamos o AG para encontrar valores efetivos para os parâmetros de cada LS-SVM e também encontrando um vetor de pesos, medindo a importância de cada máquina na classificação final. Por fim, a classificação final é dada por uma combinação linear das respostas de cada máquina ponderadas pelos pesos. Foram utilizados vários problemas de classificação, tidos como benchmarks, para avaliar o desempenho do algoritmo e comparamos com outros classificadores.


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  • A classificação de padrões é uma das subáreas do aprendizado de máquina que possui o maior destaque. Entre as várias abordagens para resolver problemas de classificação de padrões, as Máquinas de Vetor de Suporte ( SVM ) recebem grande ênfase, devido a sua facilidade de uso e boa capacidade de generalização. A formulação por Mínimos Quadrados da SVM (LS-SVM) encontra um hiperplano de separação ótima através da solução de um sistema de equações lineares, evitando assim o uso da programação quadrática implementada na SVM. As LS-SVM fornecem alguns parâmetros livres que precisam ser corretamente selecionados para alcançar resultados satisfatórios em uma determinada tarefa. Apesar de possuir elevado desempenho, várias ferramentas têm sido desenvolvidas para aprimorá-lo, principalmente o desenvolvimento de novos métodos de classificação e a utilização de comitês de máquinas. Neste trabalho, nós propomos tanto o uso de um comitê de máquinas quanto o uso de um Algoritmo Genético (AG) para aprimorar o poder de classificação da LS-SVM. Na construção desse comitê, utilizamos uma seleção aleatória de subespaços de características do problema original, que divide o problema em subespaços onde cada classificador do comitê vai atuar. Então, aplicamos o AG para encontrar valores efetivos para os parâmetros de cada LS-SVM e também encontrando um vetor de pesos, medindo a importância de cada máquina na classificação final. Por fim, a classificação final é dada por uma combinação linear das respostas de cada máquina ponderadas pelos pesos. Foram utilizados vários problemas de classificação, tidos como benchmarks, para avaliar o desempenho do algoritmo e comparamos com outros classificadores.

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  • DANILO CURVELO DE SOUZA
  • Sistema Especialista para Supressão Online de Alarmes em Processos Industriais

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MÁRIO CESAR MELLO MASSA DE CAMPOS
  • Data: 01/02/2013

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  • A operação de processos industriais vem se tornando mais complexa ao longo dos anos, e um dos elementos que possibilita este aumento de complexidade é a integração de novas tecnologias e soluções inteligentes empregadas na indústria, como é o caso dos sistemas de apoio à decisão.
     
    Neste sentido, este trabalho visa o desenvolvimento de um sistema de auxílio à operação baseado em uma ferramenta computacional chamada de sistema especialista. O objetivo principal é tornar a operação mais confiável e segura ao maximizar a quantidade de informações relevantes a cada situação através da utilização de um sistema especialista baseado em regras pré-moldadas para uma determinada área de conhecimento. Para a modelagem de tais regras foi proposto um ambiente de alto-nível, que permite a criação e manipulação de regras de forma facilitada através de programação visual. 
     
    A despeito de sua ampla gama de possíveis aplicações, esta dissertação tem como foco o contexto de filtragem em tempo real de alarmes durante a operação, devidamente validada em um estudo de caso baseado em um cenário real ocorrido em uma planta industrial de uma refinaria de petróleo e gás.

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  • A operação de processos industriais vem se tornando mais complexa ao longo dos anos, e um dos elementos que possibilita este aumento de complexidade é a integração de novas tecnologias e soluções inteligentes empregadas na indústria, como é o caso dos sistemas de apoio à decisão.
     
    Neste sentido, este trabalho visa o desenvolvimento de um sistema de auxílio à operação baseado em uma ferramenta computacional chamada de sistema especialista. O objetivo principal é tornar a operação mais confiável e segura ao maximizar a quantidade de informações relevantes a cada situação através da utilização de um sistema especialista baseado em regras pré-moldadas para uma determinada área de conhecimento. Para a modelagem de tais regras foi proposto um ambiente de alto-nível, que permite a criação e manipulação de regras de forma facilitada através de programação visual. 
     
    A despeito de sua ampla gama de possíveis aplicações, esta dissertação tem como foco o contexto de filtragem em tempo real de alarmes durante a operação, devidamente validada em um estudo de caso baseado em um cenário real ocorrido em uma planta industrial de uma refinaria de petróleo e gás.
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  • SUELIO FERNANDES CAROLINO
  • Regulador automático de tensão robusto utilizando técnicas de controle adaptativo
  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE CUNHA OLIVEIRA
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 01/02/2013

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  • A estabilidade de geradores síncronos conectados a rede elétrica tem sido objeto de estudo e investigações durante anos. O interesse por este assunto é justificado pelo fato de grande parte da energia elétrica produzida no mundo ser obtida com a utilização de geradores síncronos. Nesse aspecto, muitos trabalhos têm sido propostos utilizando técnicas de controle convencional e não convencional como lógica fuzzy, redes neurais e controladores adaptativos visando aumentar a margem de estabilidade do sistema quando ele está sujeito a falhas súbitas e distúrbios transitórios. Este trabalho apresenta uma estratégia de controle robusta não-convencional para a manutenção da estabilidadedos sistemas de potência e regulação da tensão de saída de geradores síncronos conectados à rede elétrica.
    A estratégia de controle utilizada é composta pela integração de uma superfície deslizante com um controlador linear. Esta estrutura de controle contribui para a prevenção dos sistemas de potência de perder o sincronismo após uma falha súbita e regulação da tensão terminal do gerador após a falta. A viabilidade da estratégia de controle proposta foi testada experimentalmente em um gerador síncrono de pólos salientes de 5 kVA em uma estrutura reduzida de laboratório. Resultados experimentais que comprovam a eficácia dessa estrutura de controle são apresentados.


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  • A estabilidade de geradores síncronos conectados a rede elétrica tem sido objeto de estudo e investigações durante anos. O interesse por este assunto é justificado pelo fato de grande parte da energia elétrica produzida no mundo ser obtida com a utilização de geradores síncronos. Nesse aspecto, muitos trabalhos têm sido propostos utilizando técnicas de controle convencional e não convencional como lógica fuzzy, redes neurais e controladores adaptativos visando aumentar a margem de estabilidade do sistema quando ele está sujeito a falhas súbitas e distúrbios transitórios. Este trabalho apresenta uma estratégia de controle robusta não-convencional para a manutenção da estabilidadedos sistemas de potência e regulação da tensão de saída de geradores síncronos conectados à rede elétrica.
    A estratégia de controle utilizada é composta pela integração de uma superfície deslizante com um controlador linear. Esta estrutura de controle contribui para a prevenção dos sistemas de potência de perder o sincronismo após uma falha súbita e regulação da tensão terminal do gerador após a falta. A viabilidade da estratégia de controle proposta foi testada experimentalmente em um gerador síncrono de pólos salientes de 5 kVA em uma estrutura reduzida de laboratório. Resultados experimentais que comprovam a eficácia dessa estrutura de controle são apresentados.

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  • ISAEL CALISTRATO JACOME
  • Controle Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável no Caso
    Discreto no Tempo
  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
  • SAMAHERNI MORAIS DIAS
  • DARLAN ALEXANDRIA FERNANDES
  • Data: 05/02/2013
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  • Com o avanço da tecnologia os sistemas embarcados utilizando técnicas adaptativas 
    estão sendo utilizados com mais frequência. Uma dessas técnicas é o Controlador Adaptativo
    por Modelo de Referência e Estrutura Variável (VSMRAC). A implementação dessa técnica em
    sistemas embarcados, requer a consideração do período de amostragem que se não for
    levado em consideração, pode afetar de maneira negativa o desempenho do sistema e até
    mesmo levá-lo à instabilização. Este trabalho propõe uma análise de estabilidade do VS-MRAC
    para o caso discreto no tempo para uma planta SISO linear, invariante no tempo, com grau
    relativo unitário. O objetivo é analisar a influência do período de amostragem no desempenho do
    sistema e a relação desse período com o fenômeno de "chattering" e instabilização do sistema.

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  • Com o avanço da tecnologia os sistemas embarcados utilizando técnicas adaptativas 
    estão sendo utilizados com mais frequência. Uma dessas técnicas é o Controlador Adaptativo
    por Modelo de Referência e Estrutura Variável (VSMRAC). A implementação dessa técnica em
    sistemas embarcados, requer a consideração do período de amostragem que se não for
    levado em consideração, pode afetar de maneira negativa o desempenho do sistema e até
    mesmo levá-lo à instabilização. Este trabalho propõe uma análise de estabilidade do VS-MRAC
    para o caso discreto no tempo para uma planta SISO linear, invariante no tempo, com grau
    relativo unitário. O objetivo é analisar a influência do período de amostragem no desempenho do
    sistema e a relação desse período com o fenômeno de "chattering" e instabilização do sistema.
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  • WELLINGTON SILVA DE SOUZA
  • Superando os Riscos da Segurança baseada em Perímetro - Uma abordagem com Identificação Federada
     através de Certificados Digitais A3/ICP-Brasil e SAML
  • Orientador : SERGIO VIANNA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SERGIO VIANNA FIALHO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCOS CESAR MADRUGA ALVES PINHEIRO
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 18/02/2013
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  • Observa-se que na atualidade as redes corporativas de empresas e
    instituições se mostram completamente despreparadas ao lidar com ameaças
    advindas de novas tecnologias de comunicação, comportamento de risco de
    usuários, interoperabilidade com sistemas de terceiros e outsourcing. A
    visão tradicional de segurança baseada em perímetro (modelo do “castelo e
    fosso”), além de entravar a evolução dos sistemas corporativos, cria, tanto
    em administradores quanto usuários, a falsa ilusão de proteção. Para lidar
    com essa nova gama de ameaças, um novo paradigma orientado à segurança
    intrínseca dos dados, chamado "deperimetrização", começou a ser estudado na
    última década. No entanto, um mecanismo seguro e eficaz de identificação
    federada é um dos pré-requisitos para se alcançar o objetivo de uma rede
    sem fronteiras.

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  • Observa-se que na atualidade as redes corporativas de empresas e
    instituições se mostram completamente despreparadas ao lidar com ameaças
    advindas de novas tecnologias de comunicação, comportamento de risco de
    usuários, interoperabilidade com sistemas de terceiros e outsourcing. A
    visão tradicional de segurança baseada em perímetro (modelo do “castelo e
    fosso”), além de entravar a evolução dos sistemas corporativos, cria, tanto
    em administradores quanto usuários, a falsa ilusão de proteção. Para lidar
    com essa nova gama de ameaças, um novo paradigma orientado à segurança
    intrínseca dos dados, chamado "deperimetrização", começou a ser estudado na
    última década. No entanto, um mecanismo seguro e eficaz de identificação
    federada é um dos pré-requisitos para se alcançar o objetivo de uma rede
    sem fronteiras.
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  • KENNEDY REURISON LOPES
  • Ambiente Virtual Colaborativo para Suporte à Operação
  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • LEOCARLOS BEZERRA DA SILVA LIMA
  • Data: 28/02/2013

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  • Vem se tornando cada vez mais frequente o uso de mecanismos de comunicação remota em virtude dos avanços das tecnologias de informação e a falta de
    disponibilização de tempo dos especialistas nas atividades industriais. Pensando nisto, este trabalho tem por objetivo desenvolver uma plataforma de
    colaboração entre especialistas para solucionar problemas encontrados na indústria de petróleo e gás natural voltados para a planta simulada do vaso
    separador. O ambiente proposto consiste de um conjunto de ferramentas para troca de informações entre especialistas e a possível incorporação de
    módulos inteligentes ao sistema, permitindo a construção de facilidades computacionais e uma maior interação entre os especialistas mesmo que se
    encontrem em diferentes localizações geográficas.
    

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  • Vem se tornando cada vez mais frequente o uso de mecanismos de comunicação remota em virtude dos avanços das tecnologias de informação e a falta de
    disponibilização de tempo dos especialistas nas atividades industriais. Pensando nisto, este trabalho tem por objetivo desenvolver uma plataforma de
    colaboração entre especialistas para solucionar problemas encontrados na indústria de petróleo e gás natural voltados para a planta simulada do vaso
    separador. O ambiente proposto consiste de um conjunto de ferramentas para troca de informações entre especialistas e a possível incorporação de
    módulos inteligentes ao sistema, permitindo a construção de facilidades computacionais e uma maior interação entre os especialistas mesmo que se
    encontrem em diferentes localizações geográficas.
    
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  • ANA CAROLINA SALVADOR OURIQUE
  • ANÁLISE DE ANTENAS PARA APLICAÇÃO EM RASTREAMENTO DE ANIMAIS POR SATÉLITE

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEAN PAUL DUBUT
  • JOSÉ EDUARDO MANTOVANI
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 18/03/2013

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  • A transmissão de dados via satélite possibilita o rastreio de animais durante períodos prolongados e sem a necessidade de recuperar os equipamentos, o que o torna ideal para estudos de longa distância principalmente em ambientes de difícil acesso. A análise destes dados permite determinar zonas utilizadas para alimentação, desenvolvimento e descanso do animal sob análise, informações essas, essenciais para seu estudo de conservação.

    Na caracterização deste problema, o sistema sofre uma forte influência dos parâmetros geoclimáticos do ambiente que deterioram grande parte o sinal transmitido, gerando perdas de informações enviadas. Assim, a análise dos parâmetros práticos do conjunto do transmissor de dados permite fazer alterações nos modelos de antenas  que podem aumentar o número de mensagens recebidas.

    O objetivo do presente estudo é analisar o comportamento e características teóricas do modelo padrão de antena utilizada na aplicação e comparar a outros modelos de antenas, todos para a faixa de 401MHz. Na realização deste trabalho foram realizados uma serie de experimentos, sob diferentes parâmetros geoclimáticas e modelamento computacional.


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  • A transmissão de dados via satélite possibilita o rastreio de animais durante períodos prolongados e sem a necessidade de recuperar os equipamentos, o que o torna ideal para estudos de longa distância principalmente em ambientes de difícil acesso. A análise destes dados permite determinar zonas utilizadas para alimentação, desenvolvimento e descanso do animal sob análise, informações essas, essenciais para seu estudo de conservação.

    Na caracterização deste problema, o sistema sofre uma forte influência dos parâmetros geoclimáticos do ambiente que deterioram grande parte o sinal transmitido, gerando perdas de informações enviadas. Assim, a análise dos parâmetros práticos do conjunto do transmissor de dados permite fazer alterações nos modelos de antenas  que podem aumentar o número de mensagens recebidas.

    O objetivo do presente estudo é analisar o comportamento e características teóricas do modelo padrão de antena utilizada na aplicação e comparar a outros modelos de antenas, todos para a faixa de 401MHz. Na realização deste trabalho foram realizados uma serie de experimentos, sob diferentes parâmetros geoclimáticas e modelamento computacional.

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  • KAYO GONCALVES E SILVA
  • Análise de Escalabilidade de uma Implementação Paralela do Simulated Annealing Acoplado

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • DANIEL ALOISE
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • SIMONE DE LIMA MARTINS
  • Data: 25/03/2013
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  • O presente trabalho analisa o desempenho paralelo de uma implementação do Simulated Annealing Acoplado (CSA, do inglês Coupled Simulated Annealing) para otimização de variáveis contínuas sem restrições. O processamento paralelo é uma forma eficiente de processamento de informação com ênfase na exploração de eventos simultâneos na execução de um software. Ele surge principalmente devido às elevadas exigências de desempenho computacional e à dificuldade em aumentar a velocidade de um único núcleo de processamento. Apesar das CPUs multiprocessadas, ou processadores multicore, serem facilmente encontrados atualmente, diversos algoritmos ainda não são adequados para executar em arquiteturas paralelas. No desenvolvimento de aplicações paralelas, é necessário, também, utilizar paralelismo dentro da tarefa. A implementação do CSA descrita no presente trabalho explora o real potencial desse tipo de paralelismo. O algoritmo do CSA é caracterizado por um grupo de otimizadores Simulated Annealing (SA) trabalhando em conjunto no refinamento da solução. Cada otimizador SA é executado em uma única thread, e essas executadas por diferentes processadores. Na análise de desempenho e escalabilidade paralela, as métricas investigadas foram: o tempo de execução; o speedup do algoritmo com respeito ao aumento do número de processadores; e a eficiência na utilização de elementos de processamento com relação ao aumento da instância do problema tratado. Além disso, foi verificado a qualidade da solução final. Para o estudo, esse trabalho analisa uma versão paralela do CSA e sua versão serial equivalente. Ambos algoritmos foram analisados sobre 14 funções de referência. Para cada uma dessas funções, o CSA é avaliado utilizando de 2 a 24 otimizadores. Os resultados obtidos são exibidos e comentados observando-se as métricas de análise. As conclusões do trabalho caracterizam o CSA como um bom algoritmo paralelo, seja na qualidade das soluções como na escalabilidade e eficiência paralela.


  • Mostrar Abstract
  • O presente trabalho analisa o desempenho paralelo de uma implementação do Simulated Annealing Acoplado (CSA, do inglês Coupled Simulated Annealing) para otimização de variáveis contínuas sem restrições. O processamento paralelo é uma forma eficiente de processamento de informação com ênfase na exploração de eventos simultâneos na execução de um software. Ele surge principalmente devido às elevadas exigências de desempenho computacional e à dificuldade em aumentar a velocidade de um único núcleo de processamento. Apesar das CPUs multiprocessadas, ou processadores multicore, serem facilmente encontrados atualmente, diversos algoritmos ainda não são adequados para executar em arquiteturas paralelas. No desenvolvimento de aplicações paralelas, é necessário, também, utilizar paralelismo dentro da tarefa. A implementação do CSA descrita no presente trabalho explora o real potencial desse tipo de paralelismo. O algoritmo do CSA é caracterizado por um grupo de otimizadores Simulated Annealing (SA) trabalhando em conjunto no refinamento da solução. Cada otimizador SA é executado em uma única thread, e essas executadas por diferentes processadores. Na análise de desempenho e escalabilidade paralela, as métricas investigadas foram: o tempo de execução; o speedup do algoritmo com respeito ao aumento do número de processadores; e a eficiência na utilização de elementos de processamento com relação ao aumento da instância do problema tratado. Além disso, foi verificado a qualidade da solução final. Para o estudo, esse trabalho analisa uma versão paralela do CSA e sua versão serial equivalente. Ambos algoritmos foram analisados sobre 14 funções de referência. Para cada uma dessas funções, o CSA é avaliado utilizando de 2 a 24 otimizadores. Os resultados obtidos são exibidos e comentados observando-se as métricas de análise. As conclusões do trabalho caracterizam o CSA como um bom algoritmo paralelo, seja na qualidade das soluções como na escalabilidade e eficiência paralela.

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  • VICTOR LEONARDO CAVALCANTE MELO DA SILVA
  • Predição da Incrustação em um Trocador de Calor Baseada em Redes
    Neurais Artificiais

  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MARCIA MARIA LIMA DUARTE
  • LAERTE DE MEDEIROS BARROS JUNIOR
  • Data: 19/04/2013

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  • Um problema sério que afeta unidades de refino de petróleo é a
    deposição e incrustação de sólidos nos equipamentos. Esses resíduos estão
    naturalmente presentes no petróleo ou são produtos de reações químicas
    durante o seu transporte. Um permutador de calor, quando sujo, perde sua
    capacidade de aquecer adequadamente o petróleo, precisando,
    periodicamente, ser desligado, para que possa ser realizada uma limpeza.
    Informações prévias de quando será necessário realizar as paradas podem
    melhorar a eficiência geral da planta. Esse trabalho desenvolveu um
    sistema de predição da incrustação em um permutador da Refinaria Potiguar
    Clara Camarão, com base em dados coletados em parceria com a Petrobras.
    Foram utilizadas redes neurais recorrentes que preveem a vazão no
    permutador em instantes futuros. Essa variável é o principal indicador da
    incrustação, pois seu valor diminui gradualmente ao longo do tempo devido
    a esse problema. A predição pode ser usada para dizer quando a vazão terá
    caído abaixo de um valor satisfatório, indicando quando será necessário
    parar o equipamento para limpeza.


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  • Um problema sério que afeta unidades de refino de petróleo é a
    deposição e incrustação de sólidos nos equipamentos. Esses resíduos estão
    naturalmente presentes no petróleo ou são produtos de reações químicas
    durante o seu transporte. Um permutador de calor, quando sujo, perde sua
    capacidade de aquecer adequadamente o petróleo, precisando,
    periodicamente, ser desligado, para que possa ser realizada uma limpeza.
    Informações prévias de quando será necessário realizar as paradas podem
    melhorar a eficiência geral da planta. Esse trabalho desenvolveu um
    sistema de predição da incrustação em um permutador da Refinaria Potiguar
    Clara Camarão, com base em dados coletados em parceria com a Petrobras.
    Foram utilizadas redes neurais recorrentes que preveem a vazão no
    permutador em instantes futuros. Essa variável é o principal indicador da
    incrustação, pois seu valor diminui gradualmente ao longo do tempo devido
    a esse problema. A predição pode ser usada para dizer quando a vazão terá
    caído abaixo de um valor satisfatório, indicando quando será necessário
    parar o equipamento para limpeza.

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  • ALMIR SOUZA E SILVA NETO
  • MÉTODO DINÂMICO APLICADO PARA ANTENAS CILÍNDRICAS

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • ROBERTO RANNIERE CAVALCANTE DE FRANCA
  • Data: 28/06/2013
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  • Nos dias atuais observa-se um grande avanço na área aeroespacial, no que tange os lançamentos de foguetes para pesquisa, experimentos, sistema de telemetria, sensoriamento remoto, sistema de radar (rastreamento e monitoração), sistemas de comunicações via satélites e inserção de satélites em órbita.

    Em virtude disto, este trabalho estuda a aplicação de uma antena de microfita circular, tipo anel, na estrutura do foguete ou míssel para obter os dados de telemetria, operando na faixa de 2 a 4 GHz, na banda S. Uma das suas vantagens é a estrutura que facilita a transmissão e recepção de dados, resultando em um melhor aproveitamento do sinal.

    Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação do Método de Linha de Transmissão Transversa – LTT às estruturas cilíndricas para a obtenção da frequência de ressonância complexa.

    As análises desenvolvidas neste trabalho utilizaram o Método da Linha de Transmissão Transversa que é um método de análise rigorosa no domínio espectral, para aplicação em foguetes e mísseis. Este analisa a propagação na direção “ρ”, transversa às interfaces dielétricas “z” e “φ”, para coordenadas cilíndricas, tendo assim as equações gerais dos campos eletromagnéticos em função de  e  [13].

    Vale ressaltar que para a obtenção das componentes dos campos elétricos e magnéticos em relação aos componentes transversais no Domínio da Transformada de Fourier – DTF são aplicadas as condições de contorno de acordo com a estrutura [13].

    Com a teoria desenvolvida foram utilizados recursos computacionais para obtenção dos cálculos numéricos, através do Fortran Power Station, Silab e o Wolfram Mathematica®. As simulações da estrutura apresentada foi feita através do programa HFSS™ (High Frequency Structural Simulator).

    O protótipo foi construído utilizando, como substrato, o ULTRALAM® 3850, da Rogers Corporation, e uma placa de alumínio como plano terra.

    A concordância entre os resultados desses e a simulada valida o processo estabelecido.

    São apresentadas sugestões e conclusões para a continuidade deste trabalho.

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  • Nos dias atuais observa-se um grande avanço na área aeroespacial, no que tange os lançamentos de foguetes para pesquisa, experimentos, sistema de telemetria, sensoriamento remoto, sistema de radar (rastreamento e monitoração), sistemas de comunicações via satélites e inserção de satélites em órbita.

    Em virtude disto, este trabalho estuda a aplicação de uma antena de microfita circular, tipo anel, na estrutura do foguete ou míssel para obter os dados de telemetria, operando na faixa de 2 a 4 GHz, na banda S. Uma das suas vantagens é a estrutura que facilita a transmissão e recepção de dados, resultando em um melhor aproveitamento do sinal.

    Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação do Método de Linha de Transmissão Transversa – LTT às estruturas cilíndricas para a obtenção da frequência de ressonância complexa.

    As análises desenvolvidas neste trabalho utilizaram o Método da Linha de Transmissão Transversa que é um método de análise rigorosa no domínio espectral, para aplicação em foguetes e mísseis. Este analisa a propagação na direção “ρ”, transversa às interfaces dielétricas “z” e “φ”, para coordenadas cilíndricas, tendo assim as equações gerais dos campos eletromagnéticos em função de  e  [13].

    Vale ressaltar que para a obtenção das componentes dos campos elétricos e magnéticos em relação aos componentes transversais no Domínio da Transformada de Fourier – DTF são aplicadas as condições de contorno de acordo com a estrutura [13].

    Com a teoria desenvolvida foram utilizados recursos computacionais para obtenção dos cálculos numéricos, através do Fortran Power Station, Silab e o Wolfram Mathematica®. As simulações da estrutura apresentada foi feita através do programa HFSS™ (High Frequency Structural Simulator).

    O protótipo foi construído utilizando, como substrato, o ULTRALAM® 3850, da Rogers Corporation, e uma placa de alumínio como plano terra.

    A concordância entre os resultados desses e a simulada valida o processo estabelecido.

    São apresentadas sugestões e conclusões para a continuidade deste trabalho.
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  • GLAUCO GEORGE CIPRIANO MANIÇOBA
  • Controle de Temperatura do Sistema de Refrigeração a Água de uma Tocha Plasmática Indutiva Utilizando Lógica Fuzzy

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • Data: 05/07/2013
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  • Este projeto propõe desenvolver e implementar um controlador para o sistema de refrigeração da tocha indutiva a plasma térmico. Este processo é feito a partir da medição da temperatura através de um sensor do sistema de refrigeração. O sinal produzido será enviado para uma entrada analógica do microcontrolador da família PIC, que utilizando os conceitos de lógica fuzzy, controla a velocidade de um motor bomba. Este é responsável por diminuir ou aumentar o fluxo circulante de água que passa pela bobina, pelo corpo da tocha e pelo flange de fixação, deixando-os na temperatura desejada. A velocidade desta bomba será controlada a por um inversor de frequência. O microcontrolador, também, acionará um ventilador caso exceda a temperatura de referência.  

     

    A proposta inicial foi o desenvolvimento do controle da temperatura da bobina de uma tocha indutiva a plasma, mas com algumas adequações, foi possível também aplicar no corpo da tocha. Essa tocha será utilizada em uma planta de tratamento de resíduos industriais e efluentes petroquímicos. O controle proposto visa garantir as condições físicas necessárias para tocha de plasma, mantendo a temperatura da água em um determinado nível que permita o resfriamento sem comprometer, no entanto, o rendimento do sistema.

     

    No projeto será utilizada uma tocha de plasma com acoplamento indutivo (ICPT), por ter a vantagem de não possuir eletrodos metálicos internos sendo erodidos pelo jato de plasma, evitando uma possível contaminação, e também devido à possibilidade do reaproveitamento energético através da cogeração de energia.  

     O desenvolvimento da tecnologia a plasma na indústria de tratamento de resíduos vem obtendo grandes resultados. Aplicações com essa tecnologia têm se tornado cada vez mais importantes por reduzir, em muitos casos, a produção de resíduos e o consumo de energia em vários processos industriais.


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  • Este projeto propõe desenvolver e implementar um controlador para o sistema de refrigeração da tocha indutiva a plasma térmico. Este processo é feito a partir da medição da temperatura através de um sensor do sistema de refrigeração. O sinal produzido será enviado para uma entrada analógica do microcontrolador da família PIC, que utilizando os conceitos de lógica fuzzy, controla a velocidade de um motor bomba. Este é responsável por diminuir ou aumentar o fluxo circulante de água que passa pela bobina, pelo corpo da tocha e pelo flange de fixação, deixando-os na temperatura desejada. A velocidade desta bomba será controlada a por um inversor de frequência. O microcontrolador, também, acionará um ventilador caso exceda a temperatura de referência.  

     

    A proposta inicial foi o desenvolvimento do controle da temperatura da bobina de uma tocha indutiva a plasma, mas com algumas adequações, foi possível também aplicar no corpo da tocha. Essa tocha será utilizada em uma planta de tratamento de resíduos industriais e efluentes petroquímicos. O controle proposto visa garantir as condições físicas necessárias para tocha de plasma, mantendo a temperatura da água em um determinado nível que permita o resfriamento sem comprometer, no entanto, o rendimento do sistema.

     

    No projeto será utilizada uma tocha de plasma com acoplamento indutivo (ICPT), por ter a vantagem de não possuir eletrodos metálicos internos sendo erodidos pelo jato de plasma, evitando uma possível contaminação, e também devido à possibilidade do reaproveitamento energético através da cogeração de energia.  

     O desenvolvimento da tecnologia a plasma na indústria de tratamento de resíduos vem obtendo grandes resultados. Aplicações com essa tecnologia têm se tornado cada vez mais importantes por reduzir, em muitos casos, a produção de resíduos e o consumo de energia em vários processos industriais.

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  • CECÍLIO MARTINS DE SOUSA NETO
  • Estabilizador de Sistema de Potência para Máquinas Síncronas de Polos Salientes utilizando a Transformada Wavelet

  • Orientador : FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • ALEXANDRE CUNHA OLIVEIRA
  • Data: 05/07/2013
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  • Os estabilizadores de sistemas de potência são empregados para suprimir oscilações eletromecânicas, de baixa frequência, e estender os limites de estabilidade de geradores síncronos. Propõe-se nesta dissertação de mestrado um estabilizador de sistema de potência baseado nas wavelets, composta por uma nova metodologia para extração e compensação de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência baseado nas energias dos coeficientes de aproximação da transformada wavelet discreta redundante, com o objetivo de reduzir os efeitos de atraso e atenuações dos estabilizadores de sistemas de potência convencionais. Por outro lado, as energias dos coeficientes wavelet são utilizadas para detecção das oscilações elétricas e habilitação do estabilizador de sistema de potência proposto apenas nas situações de falta. A eficácia do desempenho do estabilizador de sistema de potência proposto foi comprovada por meio de resultados experimentais, cujo desempenho foi comparado com o desempenho do estabilizador de sistema de potência convencional. Além disso, os efeitos das wavelets mães também foram avaliados. 


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  • Os estabilizadores de sistemas de potência são empregados para suprimir oscilações eletromecânicas, de baixa frequência, e estender os limites de estabilidade de geradores síncronos. Propõe-se nesta dissertação de mestrado um estabilizador de sistema de potência baseado nas wavelets, composta por uma nova metodologia para extração e compensação de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência baseado nas energias dos coeficientes de aproximação da transformada wavelet discreta redundante, com o objetivo de reduzir os efeitos de atraso e atenuações dos estabilizadores de sistemas de potência convencionais. Por outro lado, as energias dos coeficientes wavelet são utilizadas para detecção das oscilações elétricas e habilitação do estabilizador de sistema de potência proposto apenas nas situações de falta. A eficácia do desempenho do estabilizador de sistema de potência proposto foi comprovada por meio de resultados experimentais, cujo desempenho foi comparado com o desempenho do estabilizador de sistema de potência convencional. Além disso, os efeitos das wavelets mães também foram avaliados. 

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  • ALBANISA FELIPE DOS SANTOS
  • Desenvolvimento Teórico e Experimental de FSSs com Elementos Fractais de Gosper em Estruturas de Multicamadas

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • GLÁUCIO LIMA SIQUEIRA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 25/07/2013

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  • Neste trabalho, as propriedades de auto-similaridade dos fractais são exploradas para o desenvolvimento de superfícies seletivas de frequência (Frequency Selectives Surfaces - FSS) com várias bandas de rejeição. Em particular, são considerados fractais de Gosper, na definição dos formatos dos elementos das FSS. Por conta da dificuldade de impressão de detalhes dos elementos das FSS, são considerados apenas elementos pré-fractais, com até três iterações fractais. As simulações foram realizadas com o uso do programa comercial Ansoft Designer. Para fins de validação de resultados, foram construídos vários protótipos de FSS com elementos pré-fractais. No processo de fabricação, os formatos dos elementos pré-fractais foram desenhados com auxílio do programa Corel Draw. Os protótipos construídos foram medidos através de um analisador de redes vetorial (modelo N3250A, da Agilent Technologies). A utilização de elementos pré-fractais nas estruturas de FSS consideradas, permitiu verificar que o aumento do nível fractal possibilita a redução do tamanho dos elementos, porém reduz a largura de banda das mesmas. Neste sentido, é também investigado o efeito produzido pelo cascateamento de estruturas de FSS na largura de banda. Foi observado que o uso de estruturas cascateadas, além de aumentar a largura de banda, permitiu, em alguns casos, a obtenção de até respostas em frequência com três bandas de operação entre 6 GHz e 15 GHz.


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  • Neste trabalho, as propriedades de auto-similaridade dos fractais são exploradas para o desenvolvimento de superfícies seletivas de frequência (Frequency Selectives Surfaces - FSS) com várias bandas de rejeição. Em particular, são considerados fractais de Gosper, na definição dos formatos dos elementos das FSS. Por conta da dificuldade de impressão de detalhes dos elementos das FSS, são considerados apenas elementos pré-fractais, com até três iterações fractais. As simulações foram realizadas com o uso do programa comercial Ansoft Designer. Para fins de validação de resultados, foram construídos vários protótipos de FSS com elementos pré-fractais. No processo de fabricação, os formatos dos elementos pré-fractais foram desenhados com auxílio do programa Corel Draw. Os protótipos construídos foram medidos através de um analisador de redes vetorial (modelo N3250A, da Agilent Technologies). A utilização de elementos pré-fractais nas estruturas de FSS consideradas, permitiu verificar que o aumento do nível fractal possibilita a redução do tamanho dos elementos, porém reduz a largura de banda das mesmas. Neste sentido, é também investigado o efeito produzido pelo cascateamento de estruturas de FSS na largura de banda. Foi observado que o uso de estruturas cascateadas, além de aumentar a largura de banda, permitiu, em alguns casos, a obtenção de até respostas em frequência com três bandas de operação entre 6 GHz e 15 GHz.

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  • SARAH THOMAZ DE SA ROSSITER
  • Ambiente de Desenvolvimento Web Multiplataforma Configurável para Robótica Educacional

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • RAFAEL VIDAL AROCA
  • FELIPE MAIA GALVÃO FRANÇA
  • Data: 25/07/2013
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  • Propomos um ambiente de desenvolvimento online autoconfigurável, desenvolvido especificamente para aplicações em robótica educacional. O ambiente, que surge como uma extensão do software RoboEduc, possibilita que a programação de diversos Robôs programáveis possa ser realizada na linguagem R-Educ. Tornamos possível que o usuário programe na linguagem R-Educ e o seu código seja convertido para uma linguagem cadastrada anteriormente, compilado e em seguida enviado ou executado pelo robô. Para o desenvolvimento deste trabalho, realizamos inicialmente uma pesquisa bibliográfica acerca das principais linguagens de programação utilizadas em robótica, bem como suas definições e paradigmas, a partir da qual foi possível definir um conjunto de padrões considerados importantes para a criação deste ambiente. Em seguida, na fase de desenvolvimento de software, foi implementado o ambiente de desenvolvimento, levando em consideração os requisitos e funcionalidades definidos na fase de projeto. Por fim, para validar a plataforma, realizaremos alguns cadastros de linguagens de programação e verificaremos se o ciclo completo foi satisfeito - cadastro de linguagem, programação em R-Educ, compilação para a linguagem cadastrada, compilação para o código de máquina e envio do código para o robô.


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  • Propomos um ambiente de desenvolvimento online autoconfigurável, desenvolvido especificamente para aplicações em robótica educacional. O ambiente, que surge como uma extensão do software RoboEduc, possibilita que a programação de diversos Robôs programáveis possa ser realizada na linguagem R-Educ. Tornamos possível que o usuário programe na linguagem R-Educ e o seu código seja convertido para uma linguagem cadastrada anteriormente, compilado e em seguida enviado ou executado pelo robô. Para o desenvolvimento deste trabalho, realizamos inicialmente uma pesquisa bibliográfica acerca das principais linguagens de programação utilizadas em robótica, bem como suas definições e paradigmas, a partir da qual foi possível definir um conjunto de padrões considerados importantes para a criação deste ambiente. Em seguida, na fase de desenvolvimento de software, foi implementado o ambiente de desenvolvimento, levando em consideração os requisitos e funcionalidades definidos na fase de projeto. Por fim, para validar a plataforma, realizaremos alguns cadastros de linguagens de programação e verificaremos se o ciclo completo foi satisfeito - cadastro de linguagem, programação em R-Educ, compilação para a linguagem cadastrada, compilação para o código de máquina e envio do código para o robô.

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  • DIEGO RAMALHO MINERVINO
  • DESENVOLVIMENTO DE ESTRUTURAS INTEGRADAS DE FILTROS E ANTENAS PARA APLICAÇÕES EM SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES SEM FIO

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 26/07/2013
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  • Este trabalho apresenta um estudo da integração de filtros e antenas de microfita, originando os dispositivos denominados como filtennas, para aplicações em sistemas de comunicações sem fio. A concepção destas estruturas se deu a partir da observação de filtennas baseadas na integração entre antenas cornetas e superfícies seletivas de frequência (FSS), usadas na banda X. A opção por estruturas de linhas de microfita para o desenvolvimento de uma nova configuração de filtennas se justifica pela larga aplicação dessas linhas de transmissão, nas últimas décadas, resultando sempre na fabricação de circuitos planares com estruturas leves, de dimensões reduzidas, de baixo custo, fáceis de construir e, principalmente, fáceis de integrar com outros dispositivos e circuitos de micro-ondas. Além disso, a estrutura de antena considerada para a composição das filtennas consiste de um monopolo planar de microfita com a integração de filtros de microfita na linha de alimentação da antena. Em particular, são considerados monopolos elípticos de microfita (que operam em banda ultralarga, UWB) e filtros de microfita (em estruturas com seções associadas em série e/ou acopladas).  Além disso, o monopolo de microfita apresenta uma largura de banda adequada e um diagrama de radiação omnidirecional, de tal forma que a sua integração com filtros de microfita resulta na redução da largura de banda, porém com pequenas alterações no diagrama de radiação. Os métodos matemáticos usados na análise dos monopolos, filtros e filtennas foram os dos elementos finitos e dos momentos, através da utilização dos softwares comerciais Ansoft Designer e Ansoft HFSS, respectivamente. Especificamente, são analisadas as características principais das filtennas, tais como: diagrama de radiação, ganho e largura de banda. Foram projetadas, construídas e medidas, diversas estruturas de filtennas, para fins de validação dos resultados simulados. Também foram utilizadas ferramentas computacionais (do tipo CAD) no processo de construção de protótipos dos monopolos planares, dos filtros e das filtennas. Esses protótipos foram construídos sobre substratos de fibra de vidro, referenciados como FR4, com altura, h, igual a 1,57 mm e permissividade relativa, εr , igual a 4,4. As medições foram realizadas com um analisador de redes (modelo FSH-Z3, da Rohde&Schwarz), no Laboratório de Telecomunicações da UFRN. As comparações entre os resultados simulados e medidos foram efetuadas com o uso do programa Matlab (Matrix Laboratory), sendo observada uma boa concordância entre os mesmos.


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  • Este trabalho apresenta um estudo da integração de filtros e antenas de microfita, originando os dispositivos denominados como filtennas, para aplicações em sistemas de comunicações sem fio. A concepção destas estruturas se deu a partir da observação de filtennas baseadas na integração entre antenas cornetas e superfícies seletivas de frequência (FSS), usadas na banda X. A opção por estruturas de linhas de microfita para o desenvolvimento de uma nova configuração de filtennas se justifica pela larga aplicação dessas linhas de transmissão, nas últimas décadas, resultando sempre na fabricação de circuitos planares com estruturas leves, de dimensões reduzidas, de baixo custo, fáceis de construir e, principalmente, fáceis de integrar com outros dispositivos e circuitos de micro-ondas. Além disso, a estrutura de antena considerada para a composição das filtennas consiste de um monopolo planar de microfita com a integração de filtros de microfita na linha de alimentação da antena. Em particular, são considerados monopolos elípticos de microfita (que operam em banda ultralarga, UWB) e filtros de microfita (em estruturas com seções associadas em série e/ou acopladas).  Além disso, o monopolo de microfita apresenta uma largura de banda adequada e um diagrama de radiação omnidirecional, de tal forma que a sua integração com filtros de microfita resulta na redução da largura de banda, porém com pequenas alterações no diagrama de radiação. Os métodos matemáticos usados na análise dos monopolos, filtros e filtennas foram os dos elementos finitos e dos momentos, através da utilização dos softwares comerciais Ansoft Designer e Ansoft HFSS, respectivamente. Especificamente, são analisadas as características principais das filtennas, tais como: diagrama de radiação, ganho e largura de banda. Foram projetadas, construídas e medidas, diversas estruturas de filtennas, para fins de validação dos resultados simulados. Também foram utilizadas ferramentas computacionais (do tipo CAD) no processo de construção de protótipos dos monopolos planares, dos filtros e das filtennas. Esses protótipos foram construídos sobre substratos de fibra de vidro, referenciados como FR4, com altura, h, igual a 1,57 mm e permissividade relativa, εr , igual a 4,4. As medições foram realizadas com um analisador de redes (modelo FSH-Z3, da Rohde&Schwarz), no Laboratório de Telecomunicações da UFRN. As comparações entre os resultados simulados e medidos foram efetuadas com o uso do programa Matlab (Matrix Laboratory), sendo observada uma boa concordância entre os mesmos.

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  • AYLANNA RAQUEL DA COSTA OLIVEIRA
  • Uso de Funções de Alívio para estimar o efeito de Chaveamentos Corretivos na eliminação de congestionamentos em Sistemas de Potência


  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE LUIZ DA SILVA JUNIOR
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 26/07/2013

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  • Em sistemas desregulamentados, a Gestão de Congestionamentos é uma das principais tarefas executadas pelos operadores do sistema de transmissão para garantir o estado seguro da rede. Para resolver este problema, várias estratégias de controle são utilizadas. Dentre elas, destaca-se a técnica de chaveamentos corretivos, devido ao seu baixo custo de implantação e à velocidade do tempo de convergência das soluções obtidas através do uso da metodologia de linearização de cálculos de fluxos de carga, conhecida como Injeção Reversa. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo desenvolver um algoritmo determinístico que se proponha a eliminar congestionamentos em Sistemas de Potência por meio de Funções de Alívio, para estimar o efeito das variantes de chaveamento úteis da rede. Através desse método, pretende-se que a abordagem apresentada obtenha um menor custo computacional, de forma que ela permita aplicações de estudo em tempo real.


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  • Em sistemas desregulamentados, a Gestão de Congestionamentos é uma das principais tarefas executadas pelos operadores do sistema de transmissão para garantir o estado seguro da rede. Para resolver este problema, várias estratégias de controle são utilizadas. Dentre elas, destaca-se a técnica de chaveamentos corretivos, devido ao seu baixo custo de implantação e à velocidade do tempo de convergência das soluções obtidas através do uso da metodologia de linearização de cálculos de fluxos de carga, conhecida como Injeção Reversa. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo desenvolver um algoritmo determinístico que se proponha a eliminar congestionamentos em Sistemas de Potência por meio de Funções de Alívio, para estimar o efeito das variantes de chaveamento úteis da rede. Através desse método, pretende-se que a abordagem apresentada obtenha um menor custo computacional, de forma que ela permita aplicações de estudo em tempo real.

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  • VALDEMIR PRAXEDES DA SILVA NETO
  • CARACTERIZAÇAO DE CIRCUITOS PLANARES DE MICRO-ONDAS PELO MÉTODO ITERATIVO DAS ONDAS

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO JUNIOR
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • MURILO ARAUJO ROMERO
  • Data: 26/07/2013
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  • Os circuitos planares são estruturas que atraem cada vez mais a atenção dos pesquisadores, tanto pelo bom desempenho como pelo alto grau de integração com outros dispositivos, na prototipagem de sistemas de transmissão e recepção de sinais na faixa de micro-ondas. Neste contexto, o desenvolvimento de novas técnicas de análise desses dispositivos tem contribuído de forma significativa para a concepção de estruturas planares com desempenhos excelentes e alto grau de confiabilidade. Neste trabalho, um método de onda completa, baseado no conceito de ondas eletromagnéticas e no princípio da reflexão e transmissão dessas ondas em uma interface, o Wave Concept Iterative Procedure (WCIP), é descrito como uma ferramenta com um alto grau de precisão na análise de circuitos planares de microondas. A aplicação do método proposto é exemplificada com a caracterização de filtros planares, antenas de microfita e superfícies seletivas de frequência. Em alguns casos, foram construídos protótipos destes dispositivos e os resultados medidos foram comparados com os resultados simulados obtidos através do modelo matemático proposto. Além disso, os resultados simulados deste trabalho também foram comparados com os resultados obtidos através de simulações efetuadas com softwares comerciais. As comparações efetuadas mostram que existe uma boa concordância entre os resultados obtidos através do método WCIP, os resultados calculados através de softwares comerciais e os resultados medidos, confirmando a precisão do método de análise proposto.


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  • Os circuitos planares são estruturas que atraem cada vez mais a atenção dos pesquisadores, tanto pelo bom desempenho como pelo alto grau de integração com outros dispositivos, na prototipagem de sistemas de transmissão e recepção de sinais na faixa de micro-ondas. Neste contexto, o desenvolvimento de novas técnicas de análise desses dispositivos tem contribuído de forma significativa para a concepção de estruturas planares com desempenhos excelentes e alto grau de confiabilidade. Neste trabalho, um método de onda completa, baseado no conceito de ondas eletromagnéticas e no princípio da reflexão e transmissão dessas ondas em uma interface, o Wave Concept Iterative Procedure (WCIP), é descrito como uma ferramenta com um alto grau de precisão na análise de circuitos planares de microondas. A aplicação do método proposto é exemplificada com a caracterização de filtros planares, antenas de microfita e superfícies seletivas de frequência. Em alguns casos, foram construídos protótipos destes dispositivos e os resultados medidos foram comparados com os resultados simulados obtidos através do modelo matemático proposto. Além disso, os resultados simulados deste trabalho também foram comparados com os resultados obtidos através de simulações efetuadas com softwares comerciais. As comparações efetuadas mostram que existe uma boa concordância entre os resultados obtidos através do método WCIP, os resultados calculados através de softwares comerciais e os resultados medidos, confirmando a precisão do método de análise proposto.

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  • AMANDA DANIELLE OLIVEIRA DA SILVA DANTAS
  • IDENTIFICAÇÃO DE MODELOS POLINOMIAIS NARX UTILIZANDO ALGORITMOS COMBINADOS DE DETECÇÃO DE ESTRUTURA E ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS COM APLICAÇÕES PRÁTICAS

  • Orientador : CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • LUÍS FERNANDO ALVES PEREIRA
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 26/07/2013
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  • A modelagem de processos industriais tem auxiliado na produção e minimização dos custos permitindo a previsão do comportamento dos sistemas, supervisão de processos e projeto de controladores. A partir dos benefícios proporcionados pela modelagem, objetiva-se primeiramente, nesta dissertação, apresentar uma metodologia de identificação de modelos não-lineares com estrutura NARX, a partir da implementação de algoritmos combinados de detecção de estrutura e estimação de parâmetros. Inicialmente será ressaltada a importância da identificação de sistemas na otimização de processos industriais, especificamente a escolha do modelo para representar adequadamente as dinâmicas do sistema. Em seguida, é apresentada uma breve revisão das etapas que compõem a identificação de sistemas. Na sequência, são apresentados os métodos fundamentais para detecção de estrutura (Modificado Gram- Schmidt) e estimação de parâmetros (Método dos mínimos quadrados e Método dos mínimos quadrados estendido) de modelos. No trabalho é também realizada, através dos algoritmos implementados, a identificação de dois processos industriais distintos representados por planta de nível didática, que possibilita o controle de nível e vazão, e uma planta de processamento primário de petróleo, que tem como objetivo realizar o tratamento primário do petróleo em plataformas petrolíferas. A dissertação é finalizada com uma avaliação dos desempenhos dos modelos obtidos, quando comparados com o sistema. A partir desta avaliação será possível observar se os modelos identificados são capazes de representar as características estáticas e dinâmicas do sistema, e assim possibilitar a escolha do modelo mais apropriado para descrever os sistemas utilizados no desenvolvimento desta dissertação.




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  • A modelagem de processos industriais tem auxiliado na produção e minimização dos custos permitindo a previsão do comportamento dos sistemas, supervisão de processos e projeto de controladores. A partir dos benefícios proporcionados pela modelagem, objetiva-se primeiramente, nesta dissertação, apresentar uma metodologia de identificação de modelos não-lineares com estrutura NARX, a partir da implementação de algoritmos combinados de detecção de estrutura e estimação de parâmetros. Inicialmente será ressaltada a importância da identificação de sistemas na otimização de processos industriais, especificamente a escolha do modelo para representar adequadamente as dinâmicas do sistema. Em seguida, é apresentada uma breve revisão das etapas que compõem a identificação de sistemas. Na sequência, são apresentados os métodos fundamentais para detecção de estrutura (Modificado Gram- Schmidt) e estimação de parâmetros (Método dos mínimos quadrados e Método dos mínimos quadrados estendido) de modelos. No trabalho é também realizada, através dos algoritmos implementados, a identificação de dois processos industriais distintos representados por planta de nível didática, que possibilita o controle de nível e vazão, e uma planta de processamento primário de petróleo, que tem como objetivo realizar o tratamento primário do petróleo em plataformas petrolíferas. A dissertação é finalizada com uma avaliação dos desempenhos dos modelos obtidos, quando comparados com o sistema. A partir desta avaliação será possível observar se os modelos identificados são capazes de representar as características estáticas e dinâmicas do sistema, e assim possibilitar a escolha do modelo mais apropriado para descrever os sistemas utilizados no desenvolvimento desta dissertação.



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  • LEONARDO ENZO BRITO DA SILVA
  • Contribuições a técnicas de agrupamento e visualização de dados multivariados utilizando mapas auto-organizáveis

  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • FLAVIUS DA LUZ E GORGONIO
  • SARAJANE MARQUES PERES
  • Data: 29/07/2013
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  • Os mapas auto-organizáveis (SOM) são redes neurais artificiais amplamente utilizadas no campo da mineração de dados, principalmente por se constituírem numa técnica de redução de dimensionalidade dada a grade fixa de protótipos associados à rede. A fim de particionar e visualizar adequadamente a rede SOM, os diversos métodos existentes na literatura devem ser aplicados em uma etapa de pós-processamento nos seus protótipos, visando inferir características relevantes do conjunto de dados. Em geral, tal processamento efetuado sobre os protótipos da rede, ao invés do conjunto de dados em sua totalidade, reduz o custo computacional, dada a quantização vetorial.

    Este trabalho propõe pós-processamentos dos protótipos da rede SOM no espaços de entrada e saída, aliando técnicas de visualização a algoritmos baseados na força gravitacional e na procura do menor caminho com maior recompensa. Tais métodos levam em consideração forças de ligação entre neurônios vizinhos e características de distâncias e densidade de padrões, ambas associadas a posição que o neurônio ocupa no espaço dos dados após o treinamento da rede. Dessa forma, busca-se definir mais nitidamente a disposição dos agrupamentos presentes nos dados. Experimentos foram realizados para avaliar os métodos propostos utilizando diversos conjuntos de dados gerados artificialmente, assim como do mundo real.


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  • Os mapas auto-organizáveis (SOM) são redes neurais artificiais amplamente utilizadas no campo da mineração de dados, principalmente por se constituírem numa técnica de redução de dimensionalidade dada a grade fixa de protótipos associados à rede. A fim de particionar e visualizar adequadamente a rede SOM, os diversos métodos existentes na literatura devem ser aplicados em uma etapa de pós-processamento nos seus protótipos, visando inferir características relevantes do conjunto de dados. Em geral, tal processamento efetuado sobre os protótipos da rede, ao invés do conjunto de dados em sua totalidade, reduz o custo computacional, dada a quantização vetorial.

    Este trabalho propõe pós-processamentos dos protótipos da rede SOM no espaços de entrada e saída, aliando técnicas de visualização a algoritmos baseados na força gravitacional e na procura do menor caminho com maior recompensa. Tais métodos levam em consideração forças de ligação entre neurônios vizinhos e características de distâncias e densidade de padrões, ambas associadas a posição que o neurônio ocupa no espaço dos dados após o treinamento da rede. Dessa forma, busca-se definir mais nitidamente a disposição dos agrupamentos presentes nos dados. Experimentos foram realizados para avaliar os métodos propostos utilizando diversos conjuntos de dados gerados artificialmente, assim como do mundo real.

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  • EDSON ANIBAL DE MACEDO REIS BATISTA
  • Estudo da topologia de redes de conexão funcional no córtex sensorial primário e hipocampo durante o sono de ondas lentas

  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • NIVALDO ANTONIO PORTELA DE VASCONCELOS
  • ODEMIR MARTINEZ BRUNO
  • Data: 30/07/2013
  • Visualizar Dissertação/Tese  
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  • A análise da topologia de redes é uma poderosa ferramenta no estudo de sistemas
    complexos tal como as redes cerebrais. Este trabalho procura descrever as mudanças na
    topologia de redes de conexão funcional em neurônios do córtex sensorial e do hipocampo
    durante o sono de ondas lentas (SWS) em animais expostos à novidade. O sono de ondas
    lentas é um importante estado do sono onde há reverberação de padrões de atividade
    elétrica ocorridos na vigília, tendo com isso papel fundamental na consolidação de memória.
    Apesar de sua importância ainda não há estudos que caracterizam a dinâmica da
    topologia de redes de conexão funcional durante este estado. Tão pouco há estudos que
    descrevem as modificações topológicas que a exposição à novidade traz a essas redes.
    Observamos que várias propriedades topológicas são modificadas após a exposição à novidade
    e que tais modificações se mantêm por um longo período de tempo. A maior parte
    das propriedades modificadas pela exposição à novidade está relacionada à tolerância à
    falha.


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  • A análise da topologia de redes é uma poderosa ferramenta no estudo de sistemas
    complexos tal como as redes cerebrais. Este trabalho procura descrever as mudanças na
    topologia de redes de conexão funcional em neurônios do córtex sensorial e do hipocampo
    durante o sono de ondas lentas (SWS) em animais expostos à novidade. O sono de ondas
    lentas é um importante estado do sono onde há reverberação de padrões de atividade
    elétrica ocorridos na vigília, tendo com isso papel fundamental na consolidação de memória.
    Apesar de sua importância ainda não há estudos que caracterizam a dinâmica da
    topologia de redes de conexão funcional durante este estado. Tão pouco há estudos que
    descrevem as modificações topológicas que a exposição à novidade traz a essas redes.
    Observamos que várias propriedades topológicas são modificadas após a exposição à novidade
    e que tais modificações se mantêm por um longo período de tempo. A maior parte
    das propriedades modificadas pela exposição à novidade está relacionada à tolerância à
    falha.

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  • ALESSANDRO VINÍCIUS PEREIRA ROLIM DE ARAÚJO
  • Metodologia para o ensino de Física usando robótica de baixo custo

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBERTO SIGNORETTI
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAFAEL VIDAL AROCA
  • Data: 31/07/2013
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  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho tem como propósito apresentar uma metodologia baseada na teoria socio-interacionista de Lev Vygotky, através de atividades investigativas, que integra o ensino de Física com a robótica, direcionadas para alunos do curso de licenciatura em Física, na busca de fornecer mais uma capacitação para os futuros professores. Organizada por meio de oficinas de robótica pedagógicas que abordam conceitos de físicas através da utilização do kit didático com robótica de baixo custo proposto juntamente com atividades produzidas, a metodologia foi apresenta e discutida, e posteriormente, colocada em prática nas oficinas para que esses futuros professores possam levar a robótica para sua sala de aula. Participaram alunos do último e do penúltimo período da Licenciatura em Física do Instituo Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte, câmpus Caicó.


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  • Este trabalho tem como propósito apresentar uma metodologia baseada na teoria socio-interacionista de Lev Vygotky, através de atividades investigativas, que integra o ensino de Física com a robótica, direcionadas para alunos do curso de licenciatura em Física, na busca de fornecer mais uma capacitação para os futuros professores. Organizada por meio de oficinas de robótica pedagógicas que abordam conceitos de físicas através da utilização do kit didático com robótica de baixo custo proposto juntamente com atividades produzidas, a metodologia foi apresenta e discutida, e posteriormente, colocada em prática nas oficinas para que esses futuros professores possam levar a robótica para sua sala de aula. Participaram alunos do último e do penúltimo período da Licenciatura em Física do Instituo Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte, câmpus Caicó.

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  • MILTON MEDEIROS DA SILVA
  • Controle de Posição de uma Plataforma Plana Para Captação de Irradiação Solar

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ARIEL AIRES DO NASCIMENTO
  • Data: 06/08/2013
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  • Este trabalho objetiva o projeto, o desenvolvimento e a avaliação de desempenho de uma plataforma plana com dois graus de liberdade para captação da radiação solar. São apresentados o projeto e a implementação de um sistema fuzzy para o controle eficiente do movimento de rastreamento solar da plataforma.  


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  • Este trabalho objetiva o projeto, o desenvolvimento e a avaliação de desempenho de uma plataforma plana com dois graus de liberdade para captação da radiação solar. São apresentados o projeto e a implementação de um sistema fuzzy para o controle eficiente do movimento de rastreamento solar da plataforma.  

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  • AUGUSTO CESAR FIALHO WANDERLEY
  • Perspectivas de Inserção da Energia Solar Fotovoltaica na Matriz Energética do Rio Grande do Norte

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • LUIZ GUILHERME MEIRA DE SOUZA
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • Data: 30/08/2013
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  • A geração de energia elétrica no Brasil é predominantemente renovável, com a geração interna hidráulica sendo superior a 74% do total de sua matriz energética. O racionamento de energia elétrica ocorrido em 2001, devido à falta de chuvas, levou o país a incrementar a participação de fontes alternativas de energia. Esta necessidade por novas fontes de energia faz com que as potencialidades regionais sejam aproveitadas, o que configura a mudança do modelo de geração, passando de geração centralizada para geração distribuída. Dentre as fontes alternativas de energia, a solar apresenta-se como uma fonte bastante promissora para o Brasil, tendo em vista que a maior parte do seu território está localizada próximo à linha do equador, o que acarreta em um dia de maior duração solar. O estado do Rio Grande do Norte tem um dos maiores índices de incidência solar do território brasileiro, o que o torna apto a receber investimentos para a instalação de usinas solares fotovoltaicas. Esta dissertação apresentará o estado da arte em geração de energia solar fotovoltaica e analisará o potencial de geração da energia solar fotovoltaica no RN através de medições solarimétricas realizadas em Natal, capital do estado.


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  • A geração de energia elétrica no Brasil é predominantemente renovável, com a geração interna hidráulica sendo superior a 74% do total de sua matriz energética. O racionamento de energia elétrica ocorrido em 2001, devido à falta de chuvas, levou o país a incrementar a participação de fontes alternativas de energia. Esta necessidade por novas fontes de energia faz com que as potencialidades regionais sejam aproveitadas, o que configura a mudança do modelo de geração, passando de geração centralizada para geração distribuída. Dentre as fontes alternativas de energia, a solar apresenta-se como uma fonte bastante promissora para o Brasil, tendo em vista que a maior parte do seu território está localizada próximo à linha do equador, o que acarreta em um dia de maior duração solar. O estado do Rio Grande do Norte tem um dos maiores índices de incidência solar do território brasileiro, o que o torna apto a receber investimentos para a instalação de usinas solares fotovoltaicas. Esta dissertação apresentará o estado da arte em geração de energia solar fotovoltaica e analisará o potencial de geração da energia solar fotovoltaica no RN através de medições solarimétricas realizadas em Natal, capital do estado.

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  • DANIEL WANDERLEY HONDA
  • Controlador Adaptativo por Posicionamento de Polos e Estrutura Variável Aplicado ao Controle de Geradores Eólicos Baseados em Máquina de Indução Duplamente Alimentada

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • FABIANO SALVADORI
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • SAMAHERNI MORAIS DIAS
  • Data: 13/09/2013
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  • As fontes de energias renováveis têm, na última década, ganho uma grande propulsão em todo o mundo devido aos mais diversos fatores: políticos, ambientais, financeiros, entre outros. Dentro deste universo, temos, em especial, a energia obtida através do vento - energia eólica - que tem se destacado com um crescimento vertiginoso nos últimos anos, inclusive no Brasil, principalmente na região Nordeste, devido ao seu custo-benefício entre as energias "limpas". Neste cenário, propõe-se a comparação do controlador por posicionamento de polos e estrutura variável (VS-APPC) com o controlador proporcional integral (PI) aplicados em um sistema de conversão de energia eólica que utiliza um gerador de indução duplamente alimentado (Double-Fed Induction Generator - DFIG). Testes de robustez e desempenho foram realizados com incertezas nos parâmetros da máquina e variações de referência de velocidade.


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  • As fontes de energias renováveis têm, na última década, ganho uma grande propulsão em todo o mundo devido aos mais diversos fatores: políticos, ambientais, financeiros, entre outros. Dentro deste universo, temos, em especial, a energia obtida através do vento - energia eólica - que tem se destacado com um crescimento vertiginoso nos últimos anos, inclusive no Brasil, principalmente na região Nordeste, devido ao seu custo-benefício entre as energias "limpas". Neste cenário, propõe-se a comparação do controlador por posicionamento de polos e estrutura variável (VS-APPC) com o controlador proporcional integral (PI) aplicados em um sistema de conversão de energia eólica que utiliza um gerador de indução duplamente alimentado (Double-Fed Induction Generator - DFIG). Testes de robustez e desempenho foram realizados com incertezas nos parâmetros da máquina e variações de referência de velocidade.

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  • ANDERSON BRAULIO NOBREGA DA SILVA
  • Um modelo de unidade de medida inercial utilizando três acelerômetros triaxiais

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • FABIANO FRAGOSO COSTA
  • Data: 07/10/2013
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  • No espaço tridimensional, um corpo rígido qualquer pode efetuar translações e ou rotações em relação a cada um de seus eixos. Identificar com precisão o deslocamento realizado é fundamental para alguns tipos de sistemas em engenharia. Em sistemas de navegação inercial tradicionais, utilizam-se acelerômetros para reconhecer a aceleração linear e giroscópios para reconhecer a velocidade angular registrada durante o deslocamento. O giroscópio, entretanto, é um dispositivo de custo mais elevado e com alto consumo de energia quando comparado a um acelerômetro. Essa desvantagem deu origem às pesquisas a respeito de sistemas e unidades de medidas inerciais que não utilizam giroscópios. A ideia de utilizar apenas acelerômetros para calcular o movimento linear a angular surgiu no início da década de 60 e vem se desenvolvendo através de modelos que variam no número de sensores, na maneira como estes são organizados e no modelo matemático que é utilizado para derivar o movimento do corpo. Esse trabalho propõe um esquema para construção de uma unidade de medida inercial que utiliza apenas os sinais de três acelerômetros triaxiais para identificar o deslocamento do corpo. A proposta sugere que os sensores sejam montados e distribuídos em um mesmo plano de um sistema de coordenadas, facilitando a configuração destes dispositivos e consequente construção de um equipamento capaz de medir o deslocamento de um corpo rígido. A instalação dos sensores de aceleração no mesmo plano possibilita a implantação dos dispositivos em uma única placa de circuito integrado.

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  • No espaço tridimensional, um corpo rígido qualquer pode efetuar translações e ou rotações em relação a cada um de seus eixos. Identificar com precisão o deslocamento realizado é fundamental para alguns tipos de sistemas em engenharia. Em sistemas de navegação inercial tradicionais, utilizam-se acelerômetros para reconhecer a aceleração linear e giroscópios para reconhecer a velocidade angular registrada durante o deslocamento. O giroscópio, entretanto, é um dispositivo de custo mais elevado e com alto consumo de energia quando comparado a um acelerômetro. Essa desvantagem deu origem às pesquisas a respeito de sistemas e unidades de medidas inerciais que não utilizam giroscópios. A ideia de utilizar apenas acelerômetros para calcular o movimento linear a angular surgiu no início da década de 60 e vem se desenvolvendo através de modelos que variam no número de sensores, na maneira como estes são organizados e no modelo matemático que é utilizado para derivar o movimento do corpo. Esse trabalho propõe um esquema para construção de uma unidade de medida inercial que utiliza apenas os sinais de três acelerômetros triaxiais para identificar o deslocamento do corpo. A proposta sugere que os sensores sejam montados e distribuídos em um mesmo plano de um sistema de coordenadas, facilitando a configuração destes dispositivos e consequente construção de um equipamento capaz de medir o deslocamento de um corpo rígido. A instalação dos sensores de aceleração no mesmo plano possibilita a implantação dos dispositivos em uma única placa de circuito integrado.
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  • ANTONIO WALLACE ANTUNES SOARES
  • PROJETO EM FPGA DE UM CONTROLADOR UNIFICADO PARA CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA COM RETIFICADORES BOOST BIDIRECIONAIS MONOFÁSICOS

  • Orientador : ALUIZIO ALVES DE MELO BENTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALUIZIO ALVES DE MELO BENTO
  • VALENTIN OBAC RODA
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • PAULO PEIXOTO PRAÇA
  • Data: 18/12/2013
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  • A utilização de FPGA (Field Programmable Gate Array) para o desenvolvimento de estratégias de controle digital para aplicações em eletrônica de potência tem despertado um crescente interesse entre muitos pesquisadores. Tal interesse se deve as grandes vantagens apresentadas pela FPGA, que incluem: menor esforço de projeto, alto desempenho e grande flexibilidade de prototipagem. Este trabalho propõe o desenvolvimento e implementação de um controlador unificado, mediante o uso de FPGA, utilizando a técnica de controle de um ciclo (One-Cycle Control Technique) para correção de fator de potência com retificadores boost. Este controlador pode ser aplicado a um total de doze conversores, sendo seis inversores e seis retificadores definidos pela topologia e pelo tipo de modulação de tensão: (1) ponte completa com modulação bipolar de tensão (MBT), (2), com modulação unipolar de tensão (MUT) e (3) com modulação com grampeamento de tensão (MGT); (4) ponte completa intercalada com MGT; (5) meia ponte com MBT; e (6) meia ponte intercalada com MBT. O projeto é desenvolvido e prototipado utilizando as ferramentas Matlab®/Simulink em conjunto com a biblioteca DSP Builder, disponibilizada pela Altera®. O controlador proposto será validado com resultados de simulação e experimentais.


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  • A utilização de FPGA (Field Programmable Gate Array) para o desenvolvimento de estratégias de controle digital para aplicações em eletrônica de potência tem despertado um crescente interesse entre muitos pesquisadores. Tal interesse se deve as grandes vantagens apresentadas pela FPGA, que incluem: menor esforço de projeto, alto desempenho e grande flexibilidade de prototipagem. Este trabalho propõe o desenvolvimento e implementação de um controlador unificado, mediante o uso de FPGA, utilizando a técnica de controle de um ciclo (One-Cycle Control Technique) para correção de fator de potência com retificadores boost. Este controlador pode ser aplicado a um total de doze conversores, sendo seis inversores e seis retificadores definidos pela topologia e pelo tipo de modulação de tensão: (1) ponte completa com modulação bipolar de tensão (MBT), (2), com modulação unipolar de tensão (MUT) e (3) com modulação com grampeamento de tensão (MGT); (4) ponte completa intercalada com MGT; (5) meia ponte com MBT; e (6) meia ponte intercalada com MBT. O projeto é desenvolvido e prototipado utilizando as ferramentas Matlab®/Simulink em conjunto com a biblioteca DSP Builder, disponibilizada pela Altera®. O controlador proposto será validado com resultados de simulação e experimentais.

Teses
1
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • Uma Metodologia para Modelagem e Avaliação da Dependabilidade de Redes Industriais Sem Fio
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANIEL ALOISE
  • FRANCISCO VASQUES
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • PAULO JOSÉ LOPES MACHADO PORTUGAL
  • PAULO ROMERO MARTINS MACIEL
  • Data: 21/01/2013

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  • Garantir os requisitos de dependabilidade é fundamental para as aplicações industriais,
    onde falhas podem conduzir a defeitos cujas consequências impactam em prejuízos
    econômicos e principalmente danos ambientais e riscos aos operadores. Assim, diante da
    relevância do tema, esta tese propõem uma metodologia para análise da dependabilidade
    de redes industriais sem fio (WirelessHART, ISA100.11a, WIA-PA) ainda na fase de projeto.
    Entretanto, a proposta pode ser facilmente estendida para as fases de manutenção
    e expansão da rede. A proposta utiliza a teoria de grafos e o formalismo de Árvores de
    Falhas para criar automaticamente um modelo analítico a partir de uma dada topologia de
    rede industrial sem fio, onde a dependabilidade possa ser avaliada. As métricas de avaliação
    suportadas compreendem confiabilidade, disponibilidade e MTTF da rede, como
    também medidas de importância dos dispositivos, aspectos de redundância e defeitos em
    modo comum. Ressalta-se que a proposta independe de qualquer ferramenta para analisar
    quantitativamente as métricas visadas. Contudo, para propósito de validação da proposta
    utilizou-se uma ferramenta amplamente aceita na academia para esse fim (SHARPE). Adicionalmente,
    um algoritmo para geração dos cortes mínimos originalmente aplicado na
    teoria de grafos foi adaptado para o formalismo das Árvores de Falhas com o objetivo de
    garantir escalabilidade da metodologia às redes industriais sem fio (< 100 dispositivos).
    Finalmente, a metodologia proposta foi validada a partir de cenários típicos encontrados
    em ambientes industriais, como topologias estrela, linha, cluster e mesh. Foram também
    avaliados cenários com defeitos em modo comum e um conjunto de políticas a serem
    seguidas na criação de uma rede industrial sem fio. Para garantir aspectos de escalabilidade,
    uma análise de desempenho foi conduzida, onde pode-se observar a aplicabilidade
    da metodologia para as redes tipicamente encontradas em ambientes industriais.

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  • Garantir os requisitos de dependabilidade é fundamental para as aplicações industriais,
    onde falhas podem conduzir a defeitos cujas consequências impactam em prejuízos
    econômicos e principalmente danos ambientais e riscos aos operadores. Assim, diante da
    relevância do tema, esta tese propõem uma metodologia para análise da dependabilidade
    de redes industriais sem fio (WirelessHART, ISA100.11a, WIA-PA) ainda na fase de projeto.
    Entretanto, a proposta pode ser facilmente estendida para as fases de manutenção
    e expansão da rede. A proposta utiliza a teoria de grafos e o formalismo de Árvores de
    Falhas para criar automaticamente um modelo analítico a partir de uma dada topologia de
    rede industrial sem fio, onde a dependabilidade possa ser avaliada. As métricas de avaliação
    suportadas compreendem confiabilidade, disponibilidade e MTTF da rede, como
    também medidas de importância dos dispositivos, aspectos de redundância e defeitos em
    modo comum. Ressalta-se que a proposta independe de qualquer ferramenta para analisar
    quantitativamente as métricas visadas. Contudo, para propósito de validação da proposta
    utilizou-se uma ferramenta amplamente aceita na academia para esse fim (SHARPE). Adicionalmente,
    um algoritmo para geração dos cortes mínimos originalmente aplicado na
    teoria de grafos foi adaptado para o formalismo das Árvores de Falhas com o objetivo de
    garantir escalabilidade da metodologia às redes industriais sem fio (< 100 dispositivos).
    Finalmente, a metodologia proposta foi validada a partir de cenários típicos encontrados
    em ambientes industriais, como topologias estrela, linha, cluster e mesh. Foram também
    avaliados cenários com defeitos em modo comum e um conjunto de políticas a serem
    seguidas na criação de uma rede industrial sem fio. Para garantir aspectos de escalabilidade,
    uma análise de desempenho foi conduzida, onde pode-se observar a aplicabilidade
    da metodologia para as redes tipicamente encontradas em ambientes industriais.
2
  • TANIA LUNA LAURA
  • Sistema de Supervisão Aérea baseado em Navegação Visual para Detecção de Anomalias em Instalações de Petróleo e Gás

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE MACEDO SANTANA
  • CRISTIANE CORRÊA PAIM
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 01/02/2013
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  • Este trabalho trata do desenvolvimento de um protótipo de um helicóptero quadrirrotor para aplicações de monitoramento de instalações petrolíferas. Problemas de detecção de anomalias podem ser resolvidas através de missões de monitoramento executadas pelo quadrirrotor devidamente instrumentado, ou seja, sensores termo-infravermelhos devem ser embarcados. Este sistema de monitoramento proposto, visa reduzir acidentes de trabalho bem como tornar possível o uso de técnicas não destrutivas para detecção e localização de vazamentos causados por corrosões. Com este fim, a implementação de um protótipo, sua estabilização e uma estratégia de navegação foram propostas. O protótipo construído tem alta capacidade de carga e sua estratégia de controle baseia-se na divisão do problema de controle em dois níveis hierárquicos: o nível inferior estabiliza os ângulos e a altitude do veículo em valores desejados, enquanto o nível superior encarrega-se de fornecer referências adequadas para o nível inferior, assim, o quadrirrotor deve executar movimentos desejados. Arquiteturas de hardware e software foram especialmente desenvolvidas e implementadas para este protótipo. A estratégia de navegação em ambientes tridimensionais 3D para um helicóptero quadrirrotor é feita utilizando informações fornecidas por um sistema de aquisição de imagens (câmera monocular) embarcada no helicóptero. Considerando que o controle de nível inferior tenha sido resolvido, a técnica de navegação baseada em visão proposta trata o problema como estratégias de controle em alto nível (controle de posição relativa, geração de trajetória e seguimento de trajetória). Para o controle de posição utiliza-se uma técnica de controle por servovisão baseado
    em caracterísiticas de imagem. Assim, é necessário a extração de características no plano de imagem para controlar os movimentos do helicóptero. A geração de trajetória é feita num passo off-line, a qual é uma trajetória visual composta de características de imagem, especificamente, coordenadas do descritor SURF. Já para o seguimento de trajetórias é proposto uma estratégia de controle por sevovisão contínuo, possibilitando assim, uma estratégia de navegação local sem precisar de mapas métricos. Resultados experimentais e em simulação são apresentados para validar a proposta.


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  • Este trabalho trata do desenvolvimento de um protótipo de um helicóptero quadrirrotor para aplicações de monitoramento de instalações petrolíferas. Problemas de detecção de anomalias podem ser resolvidas através de missões de monitoramento executadas pelo quadrirrotor devidamente instrumentado, ou seja, sensores termo-infravermelhos devem ser embarcados. Este sistema de monitoramento proposto, visa reduzir acidentes de trabalho bem como tornar possível o uso de técnicas não destrutivas para detecção e localização de vazamentos causados por corrosões. Com este fim, a implementação de um protótipo, sua estabilização e uma estratégia de navegação foram propostas. O protótipo construído tem alta capacidade de carga e sua estratégia de controle baseia-se na divisão do problema de controle em dois níveis hierárquicos: o nível inferior estabiliza os ângulos e a altitude do veículo em valores desejados, enquanto o nível superior encarrega-se de fornecer referências adequadas para o nível inferior, assim, o quadrirrotor deve executar movimentos desejados. Arquiteturas de hardware e software foram especialmente desenvolvidas e implementadas para este protótipo. A estratégia de navegação em ambientes tridimensionais 3D para um helicóptero quadrirrotor é feita utilizando informações fornecidas por um sistema de aquisição de imagens (câmera monocular) embarcada no helicóptero. Considerando que o controle de nível inferior tenha sido resolvido, a técnica de navegação baseada em visão proposta trata o problema como estratégias de controle em alto nível (controle de posição relativa, geração de trajetória e seguimento de trajetória). Para o controle de posição utiliza-se uma técnica de controle por servovisão baseado
    em caracterísiticas de imagem. Assim, é necessário a extração de características no plano de imagem para controlar os movimentos do helicóptero. A geração de trajetória é feita num passo off-line, a qual é uma trajetória visual composta de características de imagem, especificamente, coordenadas do descritor SURF. Já para o seguimento de trajetórias é proposto uma estratégia de controle por sevovisão contínuo, possibilitando assim, uma estratégia de navegação local sem precisar de mapas métricos. Resultados experimentais e em simulação são apresentados para validar a proposta.

3
  • ARMANDO SANCA SANCA
  • Modelagem e Controle de Um Microveículo Aereo Multirotor: Uma Aplicação de Estabilidade Robusta com a Tecnica Backstepping em Uma Estrutura Hexa-rotor

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE MACEDO SANTANA
  • ANFRANSERAI MORAIS DIAS
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • JÉS DE JESUS FIAIS CERQUEIRA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 01/02/2013
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  • Nesta tese, são apresentadas dois modelos dinâmicos de um VANT multirotor com capacidade de decolagem vertical e pouso considerando-se entradas não-lineares conjuntamente com o controlador robusto por backstepping. Os modelos dinâmicos são expressos usando-se as leis de Newton-Euler. Os modelos visam obtenção de uma melhor representação matemática do sistema mecânico para a análise e o projeto de controle, não apenas quando está pairando, mas também de decolagem, de pouso, ou de voo executando uma tarefa. As não linearidades de entrada são a zona-morta e a saturação, onde o efeito gravitacional e as inerentes restrições físicas dos rotores são relacionadas e abordadas. O hexa-rotor experimental está equipado com uma IMU/Ultrassom, que instrumentadas devidamente fornecem as medidas da atitude e altitude para o hexa-rotor. Os sensores foram modelados como o valor real, que ´e o valor ideal com a adição de um viés e mais um ruído branco desconhecidos e limitados. Os controladores de atitude e altitude foram derivadas usando a técnica de estabilidade robusta prática que lida com a convergência e estabilidade dentro de uma região com raio não nula, considerando-se algumas suposições e tratando as incertezas nas medições. A técnica de análise de Lyapunov foi usada para provar a estabilidade do sistema em malha fechada, calcular os limites dos ganhos de controle e a garantia limitada pretendida sobre o erro de seguimento da dinâmica da atitude na presença de distúrbios nas medições. As leis de controle foram testadas em simulações numéricas e em um hexa-rotor experimental, desenvolvido no Laboratório de Robótica da UFRN.


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  • Nesta tese, são apresentadas dois modelos dinâmicos de um VANT multirotor com capacidade de decolagem vertical e pouso considerando-se entradas não-lineares conjuntamente com o controlador robusto por backstepping. Os modelos dinâmicos são expressos usando-se as leis de Newton-Euler. Os modelos visam obtenção de uma melhor representação matemática do sistema mecânico para a análise e o projeto de controle, não apenas quando está pairando, mas também de decolagem, de pouso, ou de voo executando uma tarefa. As não linearidades de entrada são a zona-morta e a saturação, onde o efeito gravitacional e as inerentes restrições físicas dos rotores são relacionadas e abordadas. O hexa-rotor experimental está equipado com uma IMU/Ultrassom, que instrumentadas devidamente fornecem as medidas da atitude e altitude para o hexa-rotor. Os sensores foram modelados como o valor real, que ´e o valor ideal com a adição de um viés e mais um ruído branco desconhecidos e limitados. Os controladores de atitude e altitude foram derivadas usando a técnica de estabilidade robusta prática que lida com a convergência e estabilidade dentro de uma região com raio não nula, considerando-se algumas suposições e tratando as incertezas nas medições. A técnica de análise de Lyapunov foi usada para provar a estabilidade do sistema em malha fechada, calcular os limites dos ganhos de controle e a garantia limitada pretendida sobre o erro de seguimento da dinâmica da atitude na presença de distúrbios nas medições. As leis de controle foram testadas em simulações numéricas e em um hexa-rotor experimental, desenvolvido no Laboratório de Robótica da UFRN.

4
  • DANIEL SABINO AMORIM DE ARAUJO
  •  

    Análise de Agrupamentos Com Base na Teoria da Informação: Uma Abordagem  Representativa

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • ANNE MAGALY DE PAULA CANUTO
  • ANTONIO DE PADUA BRAGA
  • MARLEY MARIA BERNARDES REBUZZI VELLASCO
  • Data: 18/03/2013
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  • Atualmente, um dos maiores desafios para o campo de mineração de dados é realizar a análise de agrupamentos em dados complexos. Diversas técnicas foram propostas mas, em geral, elas só conseguem atingir bons resultados dentro de domínios específicos, não existindo, dessa maneira, um consenso de qual seria a melhor maneira de se agrupar dados. Em geral, essas técnicas falham por fazer suposições nem sempre verdadeiras sobre a distribuição de probabilidade dos dados. Com base nisso, o trabalho proposto neste documento cria uma nova medida baseada no Potencial de Informação Cruzado que utiliza pontos representativos do conjunto de dados e a estatística extraída diretamente deles para medir a interação entre grupos. A abordagem proposta permite usar todas as vantagens desse descritor de informação e contorna as limitações impostas a ele pela sua própria forma de funcionamento. A partir disso, duas funções custo e três algoritmos de foram propostos para realizar a análise de agrupamentos. Como o uso de teoria da informação permite capturar a relação entre diferentes padrões, independentemente de suposições sobre a natureza dessa relação, a abordagem proposta aqui foi capaz de obter um desempenho superior aos principais algoritmos citados na literatura. Esses resultados valem tanto para o contexto de dados sintéticos desenvolvidos para testar os algoritmos em situações específicas quanto em dados extraídos de problemas reais de diferentes naturezas


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  • Atualmente, um dos maiores desafios para o campo de mineração de dados é realizar a análise de agrupamentos em dados complexos. Diversas técnicas foram propostas mas, em geral, elas só conseguem atingir bons resultados dentro de domínios específicos, não existindo, dessa maneira, um consenso de qual seria a melhor maneira de se agrupar dados. Em geral, essas técnicas falham por fazer suposições nem sempre verdadeiras sobre a distribuição de probabilidade dos dados. Com base nisso, o trabalho proposto neste documento cria uma nova medida baseada no Potencial de Informação Cruzado que utiliza pontos representativos do conjunto de dados e a estatística extraída diretamente deles para medir a interação entre grupos. A abordagem proposta permite usar todas as vantagens desse descritor de informação e contorna as limitações impostas a ele pela sua própria forma de funcionamento. A partir disso, duas funções custo e três algoritmos de foram propostos para realizar a análise de agrupamentos. Como o uso de teoria da informação permite capturar a relação entre diferentes padrões, independentemente de suposições sobre a natureza dessa relação, a abordagem proposta aqui foi capaz de obter um desempenho superior aos principais algoritmos citados na literatura. Esses resultados valem tanto para o contexto de dados sintéticos desenvolvidos para testar os algoritmos em situações específicas quanto em dados extraídos de problemas reais de diferentes naturezas

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  • CLARISSA DE LUCENA NOBREGA
  • ANÁLISE E PROJETO DE SUPERFÍCIES SELETIVAS DE FREQUÊNCIA COM ELEMENTOS PRÉ-FRACTAIS PARA APLICAÇÕES EM COMUNICAÇÕES INDOOR


  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • GLÁUCIO LIMA SIQUEIRA
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 09/04/2013
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  • Nesta Tese, uma superfície seletiva de frequência (FSS) consiste de uma estrutura periódica bidimensional montada sobre um substrato dielétrico, que é capaz de selecionar sinais em uma ou mais faixas de frequências de interesse. Em busca da obtenção de um melhor desempenho, dimensões mais compactas, baixo custo de fabricação, entre outras características, estas estruturas periódicas têm sido continuamente otimizadas ao longo do tempo. Devido às suas características espectrais, que são similares as de filtros rejeita-faixa ou passa-faixa, as FSSs têm sido estudadas e usadas em aplicações diversas por mais de quatro décadas. O projeto de uma FSS com uma estrutura periódica composta de elementos pré-fractais facilita a sintonia destes filtros espaciais e o ajuste de seus parâmetros eletromagnéticos, possibilitando uma construção compacta, que, em geral, apresenta uma resposta estável em frequência e desempenho superior em relação à sua contrapartida Euclidiana. As propriedades únicas dos fractais geométricos têm-se mostrado bastante úteis, principalmente para a construção de antenas e superfícies seletivas de frequência, permitindo soluções inovadoras e aplicações comerciais na faixa de micro-ondas. Em aplicações mais recentes, as FSSs modificam os ambientes de propagação indoor (conceito emergente chamado de “wireless building”). Neste contexto, o uso de elementos pré-fractais também tem apresentado resultados promissores, tornando mais efetiva a filtragem de mais de uma faixa de frequências com uma estrutura de camada simples. Esta Tese aborda o projeto de FSSs com elementos pré-fractais baseados nas geometrias de Vicsek, Peano e dos terágonos, que funcionam como filtros espaciais do tipo rejeita-faixa. As propriedades de transmissão das superfícies periódicas são analisadas para a concepção de dispositivos eficientes, compactos e com respostas estáveis em frequência, aplicáveis na faixa de micro-ondas e adequados para utilizações em comunicações indoor. Os resultados teóricos e experimentais são discutidos em termos do efeito eletromagnético decorrente da variação de parâmetros como, número de iterações fractais (ou nível do fractal), fator de escala, dimensão fractal e periodicidade da FSS, de acordo com o elemento pré-fractal utilizado. A análise da influência da dimensão fractal sobre as propriedades de ressonância de uma FSS é uma contribuição nova no que diz respeito às pesquisas com dispositivos de micro-ondas que utilizam geometrias fractais. Devido às características próprias e a forma geométrica dos elementos pré-fractais de Peano, a possibilidade de reconfiguração destas estruturas também é investigada e discutida. Esta Tese aborda ainda, a construção de filtros seletivos eficientes com novas configurações de patches pré-fractais do tipo terágonos, propostos para controle de cobertura WLAN em ambientes indoor, rejeitando os sinais nas faixas de 2,4~2,5 GHz (IEEE 802.11b) e 5,0~6,0 GHz (IEEE 802.11a). As FSSs são analisadas inicialmente por meio de simulações executadas pelos programas comerciais Ansoft DesignerTM e HFSSTM. A metodologia de projeto é validada através da caracterização experimental dos protótipos construídos utilizando, alternativamente, diferentes setups de medição, com antenas corneta comerciais e monopolos de microfita de fabricação própria para medições de baixo custo.

     

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  • Nesta Tese, uma superfície seletiva de frequência (FSS) consiste de uma estrutura periódica bidimensional montada sobre um substrato dielétrico, que é capaz de selecionar sinais em uma ou mais faixas de frequências de interesse. Em busca da obtenção de um melhor desempenho, dimensões mais compactas, baixo custo de fabricação, entre outras características, estas estruturas periódicas têm sido continuamente otimizadas ao longo do tempo. Devido às suas características espectrais, que são similares as de filtros rejeita-faixa ou passa-faixa, as FSSs têm sido estudadas e usadas em aplicações diversas por mais de quatro décadas. O projeto de uma FSS com uma estrutura periódica composta de elementos pré-fractais facilita a sintonia destes filtros espaciais e o ajuste de seus parâmetros eletromagnéticos, possibilitando uma construção compacta, que, em geral, apresenta uma resposta estável em frequência e desempenho superior em relação à sua contrapartida Euclidiana. As propriedades únicas dos fractais geométricos têm-se mostrado bastante úteis, principalmente para a construção de antenas e superfícies seletivas de frequência, permitindo soluções inovadoras e aplicações comerciais na faixa de micro-ondas. Em aplicações mais recentes, as FSSs modificam os ambientes de propagação indoor (conceito emergente chamado de “wireless building”). Neste contexto, o uso de elementos pré-fractais também tem apresentado resultados promissores, tornando mais efetiva a filtragem de mais de uma faixa de frequências com uma estrutura de camada simples. Esta Tese aborda o projeto de FSSs com elementos pré-fractais baseados nas geometrias de Vicsek, Peano e dos terágonos, que funcionam como filtros espaciais do tipo rejeita-faixa. As propriedades de transmissão das superfícies periódicas são analisadas para a concepção de dispositivos eficientes, compactos e com respostas estáveis em frequência, aplicáveis na faixa de micro-ondas e adequados para utilizações em comunicações indoor. Os resultados teóricos e experimentais são discutidos em termos do efeito eletromagnético decorrente da variação de parâmetros como, número de iterações fractais (ou nível do fractal), fator de escala, dimensão fractal e periodicidade da FSS, de acordo com o elemento pré-fractal utilizado. A análise da influência da dimensão fractal sobre as propriedades de ressonância de uma FSS é uma contribuição nova no que diz respeito às pesquisas com dispositivos de micro-ondas que utilizam geometrias fractais. Devido às características próprias e a forma geométrica dos elementos pré-fractais de Peano, a possibilidade de reconfiguração destas estruturas também é investigada e discutida. Esta Tese aborda ainda, a construção de filtros seletivos eficientes com novas configurações de patches pré-fractais do tipo terágonos, propostos para controle de cobertura WLAN em ambientes indoor, rejeitando os sinais nas faixas de 2,4~2,5 GHz (IEEE 802.11b) e 5,0~6,0 GHz (IEEE 802.11a). As FSSs são analisadas inicialmente por meio de simulações executadas pelos programas comerciais Ansoft DesignerTM e HFSSTM. A metodologia de projeto é validada através da caracterização experimental dos protótipos construídos utilizando, alternativamente, diferentes setups de medição, com antenas corneta comerciais e monopolos de microfita de fabricação própria para medições de baixo custo.

     
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  • DANIEL GOUVEIA COSTA
  • Otimizações da Transmissão de Imagens em Redes de Sensores Visuais Sem Fio Explorando a Relevância de Monitoramento dos Nós Fontes e Codificação DWT

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTÔNIO ALFREDO FERREIRA LOUREIRO
  • AUGUSTO JOSE VENANCIO NETO
  • CELSO ALBERTO SAIBEL SANTOS
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • Data: 29/04/2013
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  • O desenvolvimento de redes de sensores sem fio para funções de controle e monitoramento tem criado um pulsante cenário de investigação, abrangendo desde aspectos da comunicação em rede até questões como eficiência energética. Quando sensores são equipados com câmeras para funções de monitoramento visual, um novo escopo de
    desafios é lançado, uma vez que há uma mudança significativa nos requisitos de monitoramento e transmissão. Em particular, sensores visuais coletam dados seguindo um modelo direcional de monitoramento, alterando conceitos já estabelecidos de vizinhança e redundância, porém tornando possível a diferenciação de sensores pelas suas relevâncias de monitoramento para a aplicação. Nesse contexto, propomos que a relevância de monitoramento dos sensores fontes sejam exploradas em conjunto com a codificação de imagens por transformada DWT, unindo assim dois diferentes escopos de relevância para a criação de novos parâmetros de QoS. Essa abordagem inovadora permite uma nova gama de otimizações da operação da rede, possibilitando aumento de desempenho com pequenas perdas na qualidade global de monitoramento. Além da definição de um novo conceito de relevância e a proposição de mecanismos para suportar sua utilização prática, cinco diferentes otimizações da transmissão de imagens em redes de sensores visuais sem fio são propostas visando economia de energia, transmissão com baixo atraso e recuperação de erros. Em conjunto, as estratégias de diferenciação e as otimizações relacionadas abrem uma importante vertente de pesquisa, onde os requisitos de monitoramento das aplicações são utilizados para guiar uma operação mais eficiente da rede.




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  • O desenvolvimento de redes de sensores sem fio para funções de controle e monitoramento tem criado um pulsante cenário de investigação, abrangendo desde aspectos da comunicação em rede até questões como eficiência energética. Quando sensores são equipados com câmeras para funções de monitoramento visual, um novo escopo de
    desafios é lançado, uma vez que há uma mudança significativa nos requisitos de monitoramento e transmissão. Em particular, sensores visuais coletam dados seguindo um modelo direcional de monitoramento, alterando conceitos já estabelecidos de vizinhança e redundância, porém tornando possível a diferenciação de sensores pelas suas relevâncias de monitoramento para a aplicação. Nesse contexto, propomos que a relevância de monitoramento dos sensores fontes sejam exploradas em conjunto com a codificação de imagens por transformada DWT, unindo assim dois diferentes escopos de relevância para a criação de novos parâmetros de QoS. Essa abordagem inovadora permite uma nova gama de otimizações da operação da rede, possibilitando aumento de desempenho com pequenas perdas na qualidade global de monitoramento. Além da definição de um novo conceito de relevância e a proposição de mecanismos para suportar sua utilização prática, cinco diferentes otimizações da transmissão de imagens em redes de sensores visuais sem fio são propostas visando economia de energia, transmissão com baixo atraso e recuperação de erros. Em conjunto, as estratégias de diferenciação e as otimizações relacionadas abrem uma importante vertente de pesquisa, onde os requisitos de monitoramento das aplicações são utilizados para guiar uma operação mais eficiente da rede.



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  • FRANCISCO JOSÉ TARGINO VIDAL
  • Calibração de Receptores Cinco-Portas Baseada em Separação Cega de Fontes

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • EDMAR CANDEIA GURJÃO
  • HELIO MAGALHAES DE OLIVEIRA
  • Data: 24/05/2013
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  • Estudos recentes apontam que o aumento nas aplicações de rádio frequência (RF) vem acompanhado por grandes desafios tanto no uso eficiente do espectro eletromagnético quanto no projeto de novas arquiteturas para receptores multi-padrão, ou rádio definidos por software (RDS). O principal desafio da arquitetura física de um RDS é a implementação de um receptor banda-larga com características de baixo custo, baixo consumo, maior grau de integração e flexibilidade.

    A arquitetura homodina, baseada na tecnologia cinco-portas, surge como uma alternativa para aplicações em rádio definidos por software. No entanto, a regeneração das componentes em fase e quadratura, no receptor cinco-portas, comumente denominada de calibração, constitui um dos maiores desafios na aplicação dessa tecnologia.

    Os métodos de calibração, propostos na literatura, normalmente baseiam-se no conhecimento do modelo matemático do circuito, em que o mesmo é calibrado previamente (off-line), para um tipo de sinal com características específicas ou em tempo real, com base no conhecimento da sequência de aprendizagem e do tipo de modulação. Nesse trabalho, é apresentado uma proposta de regeneração “cega” dessas componentes, para um receptor homodino cinco-portas, utilizando a abordagem denominada Separação Cega de Fontes (análise de componentes independentes - ICA), que explora as características estatísticas dos três sinais de saída do receptor cinco-portas. A validação dessa abordagem é realizada por meio de simulação e de resultados experimentais obtidos para o receptor cinco portas implementado em tecnologia de microfita.


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  • Estudos recentes apontam que o aumento nas aplicações de rádio frequência (RF) vem acompanhado por grandes desafios tanto no uso eficiente do espectro eletromagnético quanto no projeto de novas arquiteturas para receptores multi-padrão, ou rádio definidos por software (RDS). O principal desafio da arquitetura física de um RDS é a implementação de um receptor banda-larga com características de baixo custo, baixo consumo, maior grau de integração e flexibilidade.

    A arquitetura homodina, baseada na tecnologia cinco-portas, surge como uma alternativa para aplicações em rádio definidos por software. No entanto, a regeneração das componentes em fase e quadratura, no receptor cinco-portas, comumente denominada de calibração, constitui um dos maiores desafios na aplicação dessa tecnologia.

    Os métodos de calibração, propostos na literatura, normalmente baseiam-se no conhecimento do modelo matemático do circuito, em que o mesmo é calibrado previamente (off-line), para um tipo de sinal com características específicas ou em tempo real, com base no conhecimento da sequência de aprendizagem e do tipo de modulação. Nesse trabalho, é apresentado uma proposta de regeneração “cega” dessas componentes, para um receptor homodino cinco-portas, utilizando a abordagem denominada Separação Cega de Fontes (análise de componentes independentes - ICA), que explora as características estatísticas dos três sinais de saída do receptor cinco-portas. A validação dessa abordagem é realizada por meio de simulação e de resultados experimentais obtidos para o receptor cinco portas implementado em tecnologia de microfita.

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  • JOEMIA LEILANE GOMES DE MEDEIROS MARTINS
  • ANÁLISE DE ANTENAS UTILIZANDO SUBSTRATO  CERÂMICO, ZPT, PRODUZIDO POR SÍNTESE AUTO
    PROPAGANTE PARA APLICAÇÕES EM SISTEMAS  DE MICRO-ONDAS

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • ALFREDO GOMES NETO
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • Data: 07/06/2013
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  • Nos últimos anos, diversos esforços foram feitos visando à utilização de novos materiais na construção de dispositivos usados na faixa de freqüência de microondas, incluindo as antenas de microfita. Dentre estes, destacam-se os materiais cerâmicos de alta permissividade elétrica. Neste trabalho, foram projetados e construídos substratos dielétricos cerâmicos de alta permissividade elétrica usando o dióxido de titânio ( 2 TiO ). Estes substratos foram utilizados na construção de antenas de microfita para operar na faixa de comunicações sem fio. O uso deste tipo de material cerâmico proporciona uma redução no tamanho das antenas, uma grande eficiência de radiação e boa integração com outros circuitos de micro-ondas.


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  • Nos últimos anos, diversos esforços foram feitos visando à utilização de novos materiais na construção de dispositivos usados na faixa de freqüência de microondas, incluindo as antenas de microfita. Dentre estes, destacam-se os materiais cerâmicos de alta permissividade elétrica. Neste trabalho, foram projetados e construídos substratos dielétricos cerâmicos de alta permissividade elétrica usando o dióxido de titânio ( 2 TiO ). Estes substratos foram utilizados na construção de antenas de microfita para operar na faixa de comunicações sem fio. O uso deste tipo de material cerâmico proporciona uma redução no tamanho das antenas, uma grande eficiência de radiação e boa integração com outros circuitos de micro-ondas.

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  • LEONARDO AUGUSTO CASILLO
  • Metodologia para adaptação de microarquiteturas microprogramadas soft-core à uma ISA padrão: Estudo do Impacto sobre a complexidade de hardware para o padrão MIPS

  • Orientador : IVAN SARAIVA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • IVAN SARAIVA SILVA
  • KARLA DARLENE NEPOMUCENO RAMOS
  • MONICA MAGALHAES PEREIRA
  • Data: 11/07/2013
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  • No meio acadêmico, é comum a criação de processadores denominados didáticos ou acadêmicos, voltados para práticas de disciplinas de hardware na área de Computação e que podem ser utilizados como plataformas em disciplinas de softwares, sistemas operacionais e compiladores. Muitas vezes, tais processadores são descritossem uma ISA padrão, o que exige a criação de compiladores e outros softwares básicos para prover a interface hardware/software e dificulta sua integração com outros processadores e demais dispositivos. A Computação Reconfigurável, ao proporcionar a criação ou modificação de qualquer processador descrito em uma linguagem do tipo HDL, permite que o caminho de dados que representa a parte operativa de um processador, bem como a máquina de estados que implementa a unidade de controle do mesmo, possam ser reescritos e alterados conforme surgem novas necessidades.

    Em particular, os processadores RISP possibilitam a alteração das instruções da máquina, permitindo inserir ou modificar instruções, podendo até mesmo se adaptar a uma nova arquitetura. Este trabalho, abordando como objeto de estudo processadores didáticos soft-core descritos em VHDL, a partir de uma metodologia proposta e sua aplicação em dois processadores com diferentes níveis de complexidade, mostra que é possível adaptar processadores para uma ISA padrão sem provocar aumento no nível de complexidade do hardware, ou seja, sem o acréscimo significativo da área em chip, ao mesmo tempo em que o seu nível de desempenho na execução de aplicações permanece inalterado ou é aprimorado. As implementações também permitem afirmar que além de ser possível substituir a arquitetura de um processador sem alterar sua organização, um processador RISP pode alternar entre diferentes conjuntos de instrução, o que pode ser expandido para alternância entre diferentes ISAs, permitindo a um mesmo processador se tornar uma arquitetura híbrida adaptativa, passível de ser utilizada em sistemas embarcados e ambientes multiprocessados heterogêneos.


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  • No meio acadêmico, é comum a criação de processadores denominados didáticos ou acadêmicos, voltados para práticas de disciplinas de hardware na área de Computação e que podem ser utilizados como plataformas em disciplinas de softwares, sistemas operacionais e compiladores. Muitas vezes, tais processadores são descritossem uma ISA padrão, o que exige a criação de compiladores e outros softwares básicos para prover a interface hardware/software e dificulta sua integração com outros processadores e demais dispositivos. A Computação Reconfigurável, ao proporcionar a criação ou modificação de qualquer processador descrito em uma linguagem do tipo HDL, permite que o caminho de dados que representa a parte operativa de um processador, bem como a máquina de estados que implementa a unidade de controle do mesmo, possam ser reescritos e alterados conforme surgem novas necessidades.

    Em particular, os processadores RISP possibilitam a alteração das instruções da máquina, permitindo inserir ou modificar instruções, podendo até mesmo se adaptar a uma nova arquitetura. Este trabalho, abordando como objeto de estudo processadores didáticos soft-core descritos em VHDL, a partir de uma metodologia proposta e sua aplicação em dois processadores com diferentes níveis de complexidade, mostra que é possível adaptar processadores para uma ISA padrão sem provocar aumento no nível de complexidade do hardware, ou seja, sem o acréscimo significativo da área em chip, ao mesmo tempo em que o seu nível de desempenho na execução de aplicações permanece inalterado ou é aprimorado. As implementações também permitem afirmar que além de ser possível substituir a arquitetura de um processador sem alterar sua organização, um processador RISP pode alternar entre diferentes conjuntos de instrução, o que pode ser expandido para alternância entre diferentes ISAs, permitindo a um mesmo processador se tornar uma arquitetura híbrida adaptativa, passível de ser utilizada em sistemas embarcados e ambientes multiprocessados heterogêneos.

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  • HUGO MICHEL CAMARA DE AZEVEDO MAIA
  • Arranjo de Antenas de Microfita com Substrato Anisotrópico com Patch Supercondutor e Aplicações em Nanotecnologia


  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • VALENTIN OBAC RODA
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ROBERTO RANNIERE CAVALCANTE DE FRANCA
  • Data: 30/07/2013
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  • Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação em bandas de alta frequência em estruturas de microfita com substrato anisotrópico e análise de antenas de microfita, com patch circular e retangular supercondutor HTS, com frequência de ressonância em Giga e Terahertz. São desenvolvidos arranjos de antenas de microfita de fase linear e planar , acoplados, com patch supercondutor. É apresentado um estudo das principais teorias que explicam a supercondutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos são as teorias que dão suporte a aplicação dos supercondutores nas antenas de microfita. Os arranjos de fase são analisados em configurações lineares e planares de suas antenas. Foram obtidos os fatores de arranjos para tais configurações, e os critérios da fase e do espaçamento entre os elementos que compõe o arranjo, ao qual foram examinados com o objetivo de obter um lóbulo principal com alta diretividade e alto ganho. A antena utilizada tem como patch retangular o material supercondutor YBCO, Sn5InCa2Ba4Cu10Oy  foi analisada através do método da Linha de Transmissão Transversa (LTT), aplicado no domínio da transformada de Fourier (FTD). O LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos das componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva. São obtidos resultados da freqüência de ressonância em função dos parâmetros da antena; diagramas de radiação do Plano-E e Plano-H para os arranjos de fase de antenas nas configurações lineares e planares para diferentes valores da fase e espaçamento entre os elementos.


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  • Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação em bandas de alta frequência em estruturas de microfita com substrato anisotrópico e análise de antenas de microfita, com patch circular e retangular supercondutor HTS, com frequência de ressonância em Giga e Terahertz. São desenvolvidos arranjos de antenas de microfita de fase linear e planar , acoplados, com patch supercondutor. É apresentado um estudo das principais teorias que explicam a supercondutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos são as teorias que dão suporte a aplicação dos supercondutores nas antenas de microfita. Os arranjos de fase são analisados em configurações lineares e planares de suas antenas. Foram obtidos os fatores de arranjos para tais configurações, e os critérios da fase e do espaçamento entre os elementos que compõe o arranjo, ao qual foram examinados com o objetivo de obter um lóbulo principal com alta diretividade e alto ganho. A antena utilizada tem como patch retangular o material supercondutor YBCO, Sn5InCa2Ba4Cu10Oy  foi analisada através do método da Linha de Transmissão Transversa (LTT), aplicado no domínio da transformada de Fourier (FTD). O LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos das componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva. São obtidos resultados da freqüência de ressonância em função dos parâmetros da antena; diagramas de radiação do Plano-E e Plano-H para os arranjos de fase de antenas nas configurações lineares e planares para diferentes valores da fase e espaçamento entre os elementos.

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  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • Seleção de features guiada por atenção visual em imagens com fóvea

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO MOTTA DE CARVALHO
  • LUIZ CHAIMOWICZ
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • ROBERTO MARCONDES CESAR JUNIOR
  • Data: 02/08/2013
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  • A atenção visual é uma importante tarefa em robótica autônoma, mas devido à sua complexidade, o tempo de processamento necessário é significativo. Propõe-se uma arquitetura para seleção de features usando imagens foveadas que é guiada por tarefas envolvendo atenção visual e que reduz o tempo de processamento para realizar tais tarefas. O sistema proposto pode ser aplicado para atenção bottom-up ou top-down. O modelo de foveamento determina quais escalas devem ser utilizadas no algoritmo de extração de features. O sistema é capaz de descartar features que não são essenciais para a realização da tarefa e, dessa forma, reduz o tempo de processamento. Se a fóvea é corretamente posicionada, então é possível reduzir o tempo de processamento sem comprometer o desempenho da tarefa. A distância da fóvea para o objeto também é analisada. Caso o sistema visual perca o tracking na atenção top-down, estratégias básicas de reposicionamento da fóvea podem ser aplicadas. Experimentos demonstram que é possível reduzir em até 60% o tempo de processamento com essa abordagem. Para validar esse método, testes são realizados com o algoritmo de extração de features SURF, um dos algoritmos mais eficientes na extração de features. Com essa arquitetura, é possível cumprir requisitos de um sistema de visão em tempo-real, principalmente em aplicações de robótica autônoma.


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  • A atenção visual é uma importante tarefa em robótica autônoma, mas devido à sua complexidade, o tempo de processamento necessário é significativo. Propõe-se uma arquitetura para seleção de features usando imagens foveadas que é guiada por tarefas envolvendo atenção visual e que reduz o tempo de processamento para realizar tais tarefas. O sistema proposto pode ser aplicado para atenção bottom-up ou top-down. O modelo de foveamento determina quais escalas devem ser utilizadas no algoritmo de extração de features. O sistema é capaz de descartar features que não são essenciais para a realização da tarefa e, dessa forma, reduz o tempo de processamento. Se a fóvea é corretamente posicionada, então é possível reduzir o tempo de processamento sem comprometer o desempenho da tarefa. A distância da fóvea para o objeto também é analisada. Caso o sistema visual perca o tracking na atenção top-down, estratégias básicas de reposicionamento da fóvea podem ser aplicadas. Experimentos demonstram que é possível reduzir em até 60% o tempo de processamento com essa abordagem. Para validar esse método, testes são realizados com o algoritmo de extração de features SURF, um dos algoritmos mais eficientes na extração de features. Com essa arquitetura, é possível cumprir requisitos de um sistema de visão em tempo-real, principalmente em aplicações de robótica autônoma.

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  • FERNANDO CESAR DE MIRANDA
  • Métodos Estatísticos Recursivos Aplicados ao Problema de Estimação de Vazão de Gás em Plantas de "Plunger-lift"

  • Orientador : FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • ILONEIDE CARLOS DE OLIVEIRA RAMOS
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • RICARDO TAVARES
  • TANIA LUNA LAURA
  • Data: 23/08/2013

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  • Neste trabalho aprsentamos o desenvolvimento de algoritmos recursivos baseados em técnicas estatísticas aplicados ao problema de estimação de vazão de gás em tempo real para poços de petróleo produzido pelo método de "plunger-lift". Inicialmente descrevemos as características do metodo de "plunger-lift" e as necessidades de um instrumento de medida confiável. A seguir, usamos conceito de função de transferência para sistemas lineares invariantes no tempo sob a ótica de séries temporais, com o objetivo de dar um embasamento teórico ao modelo proposto. Os dados utilizados para validação do modelo foram obtidos de uma planta piloto desenvolvida no Laboratório de Elevação de Petróleo da UFRN.


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  • Neste trabalho aprsentamos o desenvolvimento de algoritmos recursivos baseados em técnicas estatísticas aplicados ao problema de estimação de vazão de gás em tempo real para poços de petróleo produzido pelo método de "plunger-lift". Inicialmente descrevemos as características do metodo de "plunger-lift" e as necessidades de um instrumento de medida confiável. A seguir, usamos conceito de função de transferência para sistemas lineares invariantes no tempo sob a ótica de séries temporais, com o objetivo de dar um embasamento teórico ao modelo proposto. Os dados utilizados para validação do modelo foram obtidos de uma planta piloto desenvolvida no Laboratório de Elevação de Petróleo da UFRN.

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  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • Desenvolvimento de um Ressoador Retangular de Fenda com Múltiplas Camadas de Substrato e com Utilização de Material PBG para Sistema de Comunicação Sem Fio

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • VALENTIN OBAC RODA
  • AUGUSTO CARLOS PAVAO
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • ROBERTO RANNIERE CAVALCANTE DE FRANCA
  • Data: 02/09/2013
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  • No mundo globalizado moderno, as telecomunicações assumiram papel fundamental dentro das sociedades, provocando um grande aumento de demanda pela a tecnologia de comunicação sem fio, que vem acontecendo nos últimos anos tem aumentado bastante o número de aplicações que utilizam esta tecnologia. Em decorrência dessa demanda, novos materiais são desenvolvidos no sentido de possibilitar novos mecanismos de controle e propagação de ondas eletromagnéticas. A pesquisa para o desenvolvimento de novas tecnologias para comunicação sem fios apresenta caráter multidisciplinar que abrange desde o estudo de novas geometrias para antenas passivas, ativas até o de desenvolvimento de materiais para dispositivos que melhorem se desempenho naquela faixa de freqüência de operação.

    Recentemente as antenas planares tem despertado interesses devido as suas características e vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas.

    Na área de comunicações móveis a necessidade de antenas desse tipo, tem se tornado cada vez mais utilizada devido ao intenso desenvolvimento, que necessita de antenas que operem em multifrequência e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido às perdas no dielétrico geradas pela irradiação. Outra limitação é a degradação do diagrama de irradiação devido à geração de ondas de superfície no substrato. Algumas técnicas estão sendo desenvolvidas para minimizar esta limitação de banda, como é o caso do estudo de materiais do tipo PBG – Photonic Band Gap, para compor o material dielétrico.

    Este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de projeto de um ressoador de fenda com múltiplas camadas e com utilização de substrato do tipo PBG, onde fora realizada a otimização a partir da analise numérica e em seguida, projetado o dispositivo proposto inicialmente para a faixa do espectro eletromagnético compreendida entre 3-9 GHz, que inclui basicamente a banda S até X. Foi utilizado como material dielétrico o RT/Duroid 5870 e RT/Duroid 6010.2LM onde ambos são laminados cerâmicos - PTFE com constantes dielétricas de 2.33 e 10.2, respectivamente. Através de uma investigação experimental foi realizado uma análise dos resultados simulados versus medidos observando o comportamento das características de radiação a partir da variação da altura das multicamadas de subtrato dielétrico.

    Foi utilizado também o método LTT às estruturas ressoadoras retangulares de fenda com múltiplas, para a obtenção da freqüência de ressonância bem como toda a teoria que envolva os parâmetros eletromagnéticos da estrutura em estudo.

    As análises desenvolvidas neste trabalho foram realizadas com utilização do método LTT – Linha de Transmissão Transversa, no domínio da Transformada de Fourier que utiliza uma componente de propagação na direção y (transversa à direção real de propagação z), tratando assim as equações gerais dos campos elétricos e magnéticos em função de e . A teoria PBG será aplicada para a obtenção da permissividade relativa para as polarizações s e p dos substratos compostos de material fotônico.

    Os resultados são obtidos com o software comercial Ansoft HFSS, usado para a análise precisa do comportamento eletromagnético do dispositivo planar em estudo, por meio do Método dos Elementos Finitos (FEM).

    Resultados numérico-computacionais são apresentados em forma de gráfico em duas e três dimensões, para aos parâmetros de perda de retorno, frequência de radiação, e diagrama de radiação para o dispositivo em estudo, e que tem como substratos, materiais fotônicos e que fora simulado em uma ferramenta computacional apropriada. No que diz respeito ao projeto do dispositivo planar em estudo são apresentados os resultados simulados e medidos que apresentam boa concordância com as medições efetuadas. Estes resultados consistem principalmente na identificação dos modos de ressonância e na determinação das características do dispositivo projetado, como freqüência de ressonância, perda de retorno e diagrama de radiação.


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  • No mundo globalizado moderno, as telecomunicações assumiram papel fundamental dentro das sociedades, provocando um grande aumento de demanda pela a tecnologia de comunicação sem fio, que vem acontecendo nos últimos anos tem aumentado bastante o número de aplicações que utilizam esta tecnologia. Em decorrência dessa demanda, novos materiais são desenvolvidos no sentido de possibilitar novos mecanismos de controle e propagação de ondas eletromagnéticas. A pesquisa para o desenvolvimento de novas tecnologias para comunicação sem fios apresenta caráter multidisciplinar que abrange desde o estudo de novas geometrias para antenas passivas, ativas até o de desenvolvimento de materiais para dispositivos que melhorem se desempenho naquela faixa de freqüência de operação.

    Recentemente as antenas planares tem despertado interesses devido as suas características e vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas.

    Na área de comunicações móveis a necessidade de antenas desse tipo, tem se tornado cada vez mais utilizada devido ao intenso desenvolvimento, que necessita de antenas que operem em multifrequência e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido às perdas no dielétrico geradas pela irradiação. Outra limitação é a degradação do diagrama de irradiação devido à geração de ondas de superfície no substrato. Algumas técnicas estão sendo desenvolvidas para minimizar esta limitação de banda, como é o caso do estudo de materiais do tipo PBG – Photonic Band Gap, para compor o material dielétrico.

    Este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de projeto de um ressoador de fenda com múltiplas camadas e com utilização de substrato do tipo PBG, onde fora realizada a otimização a partir da analise numérica e em seguida, projetado o dispositivo proposto inicialmente para a faixa do espectro eletromagnético compreendida entre 3-9 GHz, que inclui basicamente a banda S até X. Foi utilizado como material dielétrico o RT/Duroid 5870 e RT/Duroid 6010.2LM onde ambos são laminados cerâmicos - PTFE com constantes dielétricas de 2.33 e 10.2, respectivamente. Através de uma investigação experimental foi realizado uma análise dos resultados simulados versus medidos observando o comportamento das características de radiação a partir da variação da altura das multicamadas de subtrato dielétrico.

    Foi utilizado também o método LTT às estruturas ressoadoras retangulares de fenda com múltiplas, para a obtenção da freqüência de ressonância bem como toda a teoria que envolva os parâmetros eletromagnéticos da estrutura em estudo.

    As análises desenvolvidas neste trabalho foram realizadas com utilização do método LTT – Linha de Transmissão Transversa, no domínio da Transformada de Fourier que utiliza uma componente de propagação na direção y (transversa à direção real de propagação z), tratando assim as equações gerais dos campos elétricos e magnéticos em função de e . A teoria PBG será aplicada para a obtenção da permissividade relativa para as polarizações s e p dos substratos compostos de material fotônico.

    Os resultados são obtidos com o software comercial Ansoft HFSS, usado para a análise precisa do comportamento eletromagnético do dispositivo planar em estudo, por meio do Método dos Elementos Finitos (FEM).

    Resultados numérico-computacionais são apresentados em forma de gráfico em duas e três dimensões, para aos parâmetros de perda de retorno, frequência de radiação, e diagrama de radiação para o dispositivo em estudo, e que tem como substratos, materiais fotônicos e que fora simulado em uma ferramenta computacional apropriada. No que diz respeito ao projeto do dispositivo planar em estudo são apresentados os resultados simulados e medidos que apresentam boa concordância com as medições efetuadas. Estes resultados consistem principalmente na identificação dos modos de ressonância e na determinação das características do dispositivo projetado, como freqüência de ressonância, perda de retorno e diagrama de radiação.

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  • LUIZ AMORIM CARLOS
  • Algoritmos Genéticos: Uso de Lógica Nebulosa e Análise de Convergência por Cadeia de Markov

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANIEL ALOISE
  • DARIO JOSE ALOISE
  • LUIZ SATORU OCHI
  • Data: 05/11/2013
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  • Neste trabalho, a cadeia de Markov será a ferramenta usada tanto na modelagem quanto na análise de convergência do algoritmo genético, tanto na sua versão padrão quanto nas demais. A escolha deste algoritmo deve-se ao fato do mesmo ter se tornado, nos últimos trinta anos, uma das ferramentas mais usadas para achar uma solução do problema de otimização. Esta escolha deve-se à sua comprovada eficácia na busca de uma solução de boa qualidade para o problema, considerando que o conhecimento de uma solução de boa qualidade torna-se aceitável tendo em vista que pode não existir um outro algorimo capaz de obter a solução ótima, para muitos desses problemas. Entretanto, esse algoritmo pode ser definido, levando em conta que o mesmo é dependente não apenas da forma como o problema é representado mas também como são definidos alguns dos operadores, desde sua versão padrão, quando os parâmetros são mantidos fixos, até suas versões com parâmetros variáveis. Por isso, para se alcançar um bom desempenho com o aludido algoritmo é necessário que o mesmo tenha um adequado critério na escolha de seus parâmetros, principalmente a taxa de mutação e taxa de cruzamento ou, até mesmo, o tamanho da populaçao. É importante lembrar que naquelas implementações em que parâmetros são mantidos fixos durante toda a execução, a modelagem do algoritmo por cadeia de Markov resulta numa cadeia homogênea e quando permite a variação de parâmetros ao longo da execução, a cadeia de Markov que o modela passa a ser do tipo não-homogênea. Portanto, na tentativa de melhorar o desempenho do algoritmo, alguns trabalhos têm procurado realizar o ajuste dos parâmetros através de estratégias que captem características intrínsecas ao problema. Essas características são extraidas do estado presente de execução, com o fim de identificar e preservar algum padrão relacionado a uma solução de boa qualidade e, ao mesmo tempo, descartando aquele padrão de baixa qualidade. As estratégias de extração das características tanto podem usar técnicas precisas quanto técnicas nebulosas, sendo neste último caso feita através de um controlador nebuloso. Com o fim de avaliar o desempenho de um algoritmo não-homogêneo, apresenta-se testes onde se compara o algoritmo genético padrão com o algoritmo genético nebuloso, sendo a taxa de mutação ajustada por um controlador nebuloso. Para isso, escolhe-se problemas de otimização cujo número de soluções varia exponencialmente com o número de variáveis. 


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  • Neste trabalho, a cadeia de Markov será a ferramenta usada tanto na modelagem quanto na análise de convergência do algoritmo genético, tanto na sua versão padrão quanto nas demais. A escolha deste algoritmo deve-se ao fato do mesmo ter se tornado, nos últimos trinta anos, uma das ferramentas mais usadas para achar uma solução do problema de otimização. Esta escolha deve-se à sua comprovada eficácia na busca de uma solução de boa qualidade para o problema, considerando que o conhecimento de uma solução de boa qualidade torna-se aceitável tendo em vista que pode não existir um outro algorimo capaz de obter a solução ótima, para muitos desses problemas. Entretanto, esse algoritmo pode ser definido, levando em conta que o mesmo é dependente não apenas da forma como o problema é representado mas também como são definidos alguns dos operadores, desde sua versão padrão, quando os parâmetros são mantidos fixos, até suas versões com parâmetros variáveis. Por isso, para se alcançar um bom desempenho com o aludido algoritmo é necessário que o mesmo tenha um adequado critério na escolha de seus parâmetros, principalmente a taxa de mutação e taxa de cruzamento ou, até mesmo, o tamanho da populaçao. É importante lembrar que naquelas implementações em que parâmetros são mantidos fixos durante toda a execução, a modelagem do algoritmo por cadeia de Markov resulta numa cadeia homogênea e quando permite a variação de parâmetros ao longo da execução, a cadeia de Markov que o modela passa a ser do tipo não-homogênea. Portanto, na tentativa de melhorar o desempenho do algoritmo, alguns trabalhos têm procurado realizar o ajuste dos parâmetros através de estratégias que captem características intrínsecas ao problema. Essas características são extraidas do estado presente de execução, com o fim de identificar e preservar algum padrão relacionado a uma solução de boa qualidade e, ao mesmo tempo, descartando aquele padrão de baixa qualidade. As estratégias de extração das características tanto podem usar técnicas precisas quanto técnicas nebulosas, sendo neste último caso feita através de um controlador nebuloso. Com o fim de avaliar o desempenho de um algoritmo não-homogêneo, apresenta-se testes onde se compara o algoritmo genético padrão com o algoritmo genético nebuloso, sendo a taxa de mutação ajustada por um controlador nebuloso. Para isso, escolhe-se problemas de otimização cujo número de soluções varia exponencialmente com o número de variáveis. 

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  • ANDRE PEDRO FERNANDES NETO
  • Modelagem de Equações Estruturais na Análise de Dados em Serviços de Comunicações Móveis.

  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • PAULO CESAR FORMIGA RAMOS
  • AUGUSTO CARLOS PAVAO
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • Data: 13/12/2013
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  • Transformações ocorridas no setor de telecomunicações nas últimas décadas, aliadas

    à competição motivada pelas políticas de concessões e privatizações, fomentaram, de

    forma irrefutável, o mercado mundial, causando o surgimento de uma nova realidade.

    Os reflexos, no Brasil, tornaram-se evidentes devido ao aparecimento de taxas de

    crescimento acentuadas, chegando em 2012 a apresentar uma receita operacional

    líquida de 128 bilhões de reais, colocando o país entre os cinco maiores países em

    relação a comunicações móveis no mundo. Neste contexto econômico, uma questão

    de crescente importância para a saúde financeira das empresas é a sua capacidade

    de reter seus clientes e transformá-los em consumidores leais. O aparecimento da

    infidelidade dos clientes nas operadoras vem gerando valores de taxas de desligamentos

    mensais em média na ordem de dois a quatro por cento, representando para a gestão

    empresarial um dos seus maiores desafios, vez que a captação de um novo cliente

    significa um dispêndio cinco vezes maior que sua retenção. Com este propósito,

    modelos têm sido desenvolvidos, por meio da modelagem de equações estruturais,

    para identificar as relações entre os diversos determinantes da lealdade dos clientes

    no contexto dos serviços. A contribuição original desta tese é o desenvolvimento de

    um modelo para a lealdade a partir da identificação de relações entre determinantes da

    satisfação (variáveis latentes) e da inclusão de atributos que determinam as percepções

    da qualidade de serviço para o setor de comunicações móveis, entre os quais: qualidade,

    satisfação, valor, confiança, expectativa e lealdade. A pesquisa de caráter quantitativo

    foi realizada com os clientes das operadoras por meio da técnica de amostragem

    aleatória simples, por meio de questionários estruturados. Como resultado o modelo

    proposto e as avaliações estatísticas devem possibilitar as operadoras concluírem que

    a lealdade dos clientes é diretamente influenciada pela qualidade técnica e operacional

    dos serviços oferecidos, bem como apresentar um índice de satisfação de comunicações

    móveis para o segmento.


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  • Transformações ocorridas no setor de telecomunicações nas últimas décadas, aliadas

    à competição motivada pelas políticas de concessões e privatizações, fomentaram, de

    forma irrefutável, o mercado mundial, causando o surgimento de uma nova realidade.

    Os reflexos, no Brasil, tornaram-se evidentes devido ao aparecimento de taxas de

    crescimento acentuadas, chegando em 2012 a apresentar uma receita operacional

    líquida de 128 bilhões de reais, colocando o país entre os cinco maiores países em

    relação a comunicações móveis no mundo. Neste contexto econômico, uma questão

    de crescente importância para a saúde financeira das empresas é a sua capacidade

    de reter seus clientes e transformá-los em consumidores leais. O aparecimento da

    infidelidade dos clientes nas operadoras vem gerando valores de taxas de desligamentos

    mensais em média na ordem de dois a quatro por cento, representando para a gestão

    empresarial um dos seus maiores desafios, vez que a captação de um novo cliente

    significa um dispêndio cinco vezes maior que sua retenção. Com este propósito,

    modelos têm sido desenvolvidos, por meio da modelagem de equações estruturais,

    para identificar as relações entre os diversos determinantes da lealdade dos clientes

    no contexto dos serviços. A contribuição original desta tese é o desenvolvimento de

    um modelo para a lealdade a partir da identificação de relações entre determinantes da

    satisfação (variáveis latentes) e da inclusão de atributos que determinam as percepções

    da qualidade de serviço para o setor de comunicações móveis, entre os quais: qualidade,

    satisfação, valor, confiança, expectativa e lealdade. A pesquisa de caráter quantitativo

    foi realizada com os clientes das operadoras por meio da técnica de amostragem

    aleatória simples, por meio de questionários estruturados. Como resultado o modelo

    proposto e as avaliações estatísticas devem possibilitar as operadoras concluírem que

    a lealdade dos clientes é diretamente influenciada pela qualidade técnica e operacional

    dos serviços oferecidos, bem como apresentar um índice de satisfação de comunicações

    móveis para o segmento.

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  • CARLOS EDUARDO SILVEIRA DIAS
  • Uma Arquitetura para Formação de Inter-Redes de Compartilhamento de Ativos Digitais

  • Orientador : GUIDO LEMOS DE SOUZA FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALISSON VASCONCELOS DE BRITO
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • DENIO MARIZ TIMOTEO DE SOUSA
  • GUIDO LEMOS DE SOUZA FILHO
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • Data: 18/12/2013
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  • Atualmente a produção de conteúdo audiovisual está cada vez mais baseada em sistemas totalmente digitais, onde o conteúdo torna-se um ativo digital de valor para as organizações. Ao mesmo tempo, as organizações trabalham em um ambiente de rede, que impõe desafios para a formação de parcerias para compartilhamento e distribuição dos ativos digitas entre estas organizações, uma vez que cada organização tem um modelo de negócios próprio onde é definido como negociar, compartilhar e distribuir seus ativos digitais, envolvendo contratos de uso e políticas de acesso ao conteúdo. Neste sentido, este trabalho propõe a definição de uma arquitetura para formação uma interrede de compartilhamento de ativos digitais. Na arquitetura proposta, cada organização é vista como uma rede, possuindo suas próprias políticas de acesso aos seus ativos digitais e contratos que regulam a interação os participantes da interrede. Para a formação da interrede, as redes são conectadas através dos Pontos de Troca de Conteúdo (PTC). Cada rede define que ativos digitais publicar, quais os contratos válidos para interconexão entre participantes e quais as políticas de acessos aos ativos digitais disponibilizados. Se algum participante da interrede deseja um ativo digital que não está disponível ou tem uma política limitada de acesso, é possível estabelecer novos contratos através uma negociação entre os participantes para o acesso a este novo ativo digital. Por fim, testes e simulações foram conduzidos para validar aspectos da arquitetura proposta em um ambiente em rede distribuído, como a negociação contratual entre os participantes,respeito às políticas de acesso definidas aos conteúdos, formação da interrede e a escalabilidade da arquitetura.


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  • Atualmente a produção de conteúdo audiovisual está cada vez mais baseada em sistemas totalmente digitais, onde o conteúdo torna-se um ativo digital de valor para as organizações. Ao mesmo tempo, as organizações trabalham em um ambiente de rede, que impõe desafios para a formação de parcerias para compartilhamento e distribuição dos ativos digitas entre estas organizações, uma vez que cada organização tem um modelo de negócios próprio onde é definido como negociar, compartilhar e distribuir seus ativos digitais, envolvendo contratos de uso e políticas de acesso ao conteúdo. Neste sentido, este trabalho propõe a definição de uma arquitetura para formação uma interrede de compartilhamento de ativos digitais. Na arquitetura proposta, cada organização é vista como uma rede, possuindo suas próprias políticas de acesso aos seus ativos digitais e contratos que regulam a interação os participantes da interrede. Para a formação da interrede, as redes são conectadas através dos Pontos de Troca de Conteúdo (PTC). Cada rede define que ativos digitais publicar, quais os contratos válidos para interconexão entre participantes e quais as políticas de acessos aos ativos digitais disponibilizados. Se algum participante da interrede deseja um ativo digital que não está disponível ou tem uma política limitada de acesso, é possível estabelecer novos contratos através uma negociação entre os participantes para o acesso a este novo ativo digital. Por fim, testes e simulações foram conduzidos para validar aspectos da arquitetura proposta em um ambiente em rede distribuído, como a negociação contratual entre os participantes,respeito às políticas de acesso definidas aos conteúdos, formação da interrede e a escalabilidade da arquitetura.

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  • JOAO PAULO DE SOUZA MEDEIROS
  • A Influencia da Observabilidade e da Visualização Radial no Projeto de  Sistemas de Monitoramento de Redes de Computadores

  • Orientador : PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • ANTÔNIO ALFREDO FERREIRA LOUREIRO
  • ROMMEL WLADIMIR DE LIMA
  • Data: 20/12/2013
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  • Este trabalho apresenta um levantamento dos problemas associados à influência da observabilidade e da visualização radial no projeto de sistemas de monitoramento para redes de grande magnitude e complexidade. Além disso, se propõe a apresentar soluções para parte desses problemas.

    Através da utilização da Teoria de Redes Complexas, são abordadas duas questões:

    (i) a localização e a quantidade de nós necessários para garantir uma aquisição de dados capaz de representar o estado da rede de forma efetiva e

    (ii) a elaboração de um modelo de visualização das informações da rede capaz de ampliar a capacidade de inferência e de entendimento de suas propriedades.

    A tese estabelece limites teóricos a estas questões e apresenta um estudo sobre a complexidade do monitoramento eficaz, eficiente e escalável de redes.


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  • Este trabalho apresenta um levantamento dos problemas associados à influência da observabilidade e da visualização radial no projeto de sistemas de monitoramento para redes de grande magnitude e complexidade. Além disso, se propõe a apresentar soluções para parte desses problemas.

    Através da utilização da Teoria de Redes Complexas, são abordadas duas questões:

    (i) a localização e a quantidade de nós necessários para garantir uma aquisição de dados capaz de representar o estado da rede de forma efetiva e

    (ii) a elaboração de um modelo de visualização das informações da rede capaz de ampliar a capacidade de inferência e de entendimento de suas propriedades.

    A tese estabelece limites teóricos a estas questões e apresenta um estudo sobre a complexidade do monitoramento eficaz, eficiente e escalável de redes.

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  • JOSE ALBERTO DIAZ AMADO
  • Otimização do sistema de supervisão e controle de uma planta de tratamentos de residuos utilizando plasma térmico

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • JEAN PAUL DUBUT
  • Data: 20/12/2013
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  • Um dos grandes e crescentes problemas enfrentado pela sociedade moderna é a alta produção de resíduos e os efeitos correlatos que produzem, tais como a degradação do meio ambiente e a poluição dos diversos ecossistemas, com reflexos diretos na qualidade de vida das populações. As tecnologias de tratamento térmico têm sido largamente empregadas no tratamento destes resíduos e o plasma térmico vem ganhando importância no processamento de eliminação de resíduos. O objetivo neste trabalho, está focado no desenvolvimento de um sistema otimizado de supervisão e controle aplicado a uma planta de processamento de resíduos e efluentes petroquímicos utilizando plasma térmico. O sistema é basicamente composto por uma tocha indutiva plasmática, reatores, sistema de lavagem e exaustão de gases e uma fonte de alimentação utilizada na geração de plasma. O desenvolvimento de um ambiente de simulação da planta de inertização de resíduos, permitiu a interação entre a eletrônica, mecânica, monitoramento de dados e controle dos diferentes subsistemas envolvidos, sendo de vital importância na observação e identificação do processo de uma maneira mais clara e viável, dando assim uma cobertura melhorada no desenvolvimento da planta real. Para poder alcançar o estado de ignição de plasma, foi utilizado uma tocha de acoplamento indutivo, analisando o equilíbrio do campo magnético por meio da corrente elétrica, o gás argônio e um sistema de refrigeração aplicada na tocha. O controle deste processo para manter a temperatura desejada, foi por médio da lógica fuzzy em cascata, mostrando resultados satisfatórios em termos de tempo de resposta e viabilidade na implementação.
    Outro desafio encontrado neste trabalho, foi a integração dos subsistemas da planta, já que forem desenvolvidos separadamente e em épocas diferentes.


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  • Um dos grandes e crescentes problemas enfrentado pela sociedade moderna é a alta produção de resíduos e os efeitos correlatos que produzem, tais como a degradação do meio ambiente e a poluição dos diversos ecossistemas, com reflexos diretos na qualidade de vida das populações. As tecnologias de tratamento térmico têm sido largamente empregadas no tratamento destes resíduos e o plasma térmico vem ganhando importância no processamento de eliminação de resíduos. O objetivo neste trabalho, está focado no desenvolvimento de um sistema otimizado de supervisão e controle aplicado a uma planta de processamento de resíduos e efluentes petroquímicos utilizando plasma térmico. O sistema é basicamente composto por uma tocha indutiva plasmática, reatores, sistema de lavagem e exaustão de gases e uma fonte de alimentação utilizada na geração de plasma. O desenvolvimento de um ambiente de simulação da planta de inertização de resíduos, permitiu a interação entre a eletrônica, mecânica, monitoramento de dados e controle dos diferentes subsistemas envolvidos, sendo de vital importância na observação e identificação do processo de uma maneira mais clara e viável, dando assim uma cobertura melhorada no desenvolvimento da planta real. Para poder alcançar o estado de ignição de plasma, foi utilizado uma tocha de acoplamento indutivo, analisando o equilíbrio do campo magnético por meio da corrente elétrica, o gás argônio e um sistema de refrigeração aplicada na tocha. O controle deste processo para manter a temperatura desejada, foi por médio da lógica fuzzy em cascata, mostrando resultados satisfatórios em termos de tempo de resposta e viabilidade na implementação.
    Outro desafio encontrado neste trabalho, foi a integração dos subsistemas da planta, já que forem desenvolvidos separadamente e em épocas diferentes.

2012
Dissertações
1
  • ELLON PAIVA MENDES
  • Identificação em Tempo Real de Modelo Dinâmico de Robô Móvel com Acionamento Diferencial e Zona Morta

  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • ANDRE GUSTAVO SCOLARI CONCEICAO
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 27/01/2012

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  • Vários robôs móveis apresentam comportamentos não-lineares, principalmente ocasionados por fenômenos de atrito entre as partes mecânicas do robô ou entre o robô e o solo. Modelagens puramente lineares apresentam-se eficientes em alguns casos, mas é preciso levar em consideração as não-linearidades do robô quando se deseja movimentos ou posicionamentos precisos. Este trabalho propõe um procedimento de identificação paramétrica do modelo de um robô móvel com acionamento diferencial, no qual são consideradas as não-linearidades do tipo zona-morta presente nos atuadores do robô. A proposta baseia-se no modelo de Hammerstein para dividir o sistema em blocos lineares e não-lineares. O princípio da separação do termo chave é utilizado para demonstrar a relação entre as entradas e saídas do sistema com os parâmetros tanto da parcela linear quando da não-linear. Os parâmetros de ambas as parcelas são identificados simultaneamente, através de um algoritmo de mínimos quadrados recursivo.


  • Mostrar Abstract
  • Vários robôs móveis apresentam comportamentos não-lineares, principalmente ocasionados por fenômenos de atrito entre as partes mecânicas do robô ou entre o robô e o solo. Modelagens puramente lineares apresentam-se eficientes em alguns casos, mas é preciso levar em consideração as não-linearidades do robô quando se deseja movimentos ou posicionamentos precisos. Este trabalho propõe um procedimento de identificação paramétrica do modelo de um robô móvel com acionamento diferencial, no qual são consideradas as não-linearidades do tipo zona-morta presente nos atuadores do robô. A proposta baseia-se no modelo de Hammerstein para dividir o sistema em blocos lineares e não-lineares. O princípio da separação do termo chave é utilizado para demonstrar a relação entre as entradas e saídas do sistema com os parâmetros tanto da parcela linear quando da não-linear. Os parâmetros de ambas as parcelas são identificados simultaneamente, através de um algoritmo de mínimos quadrados recursivo.

2
  • VITOR FERNANDES DE BARROS
  • Estudo do Efeito de Substratos Metamateriais em Parâmetros de Antenas de Microfita

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 03/02/2012

  • Mostrar Resumo
  • As antenas de microfita podem ser encontradas em diversos campos de pesquis a, devido a suas inúmeras vantagens. A descoberta, mais recente, de uma nova classe de   materiais, chamados metamateriais - normalmente compostos por elementos metálicos imersos em um meio dielétrico, têm atraído a atenção da comunidade científica, graças às suas propriedades eletromagnéticas e, principalmente, pela capacidade de utilização em estruturas planares, tais como a microfita, sem interferir em sua geometria tradicional. O objetivo desse trabalho é analisar os efeitos do uso de substratos metamateriais uni e bidimensionais em antenas de microfita, com diferentes configurações de anéis de ressonância - SRR - na camada dielétrica. A geometria fractal é aplicada a esses anéis, na busca de se obter um comportamento multibanda e de se reduzir a frequência de ressonância das antenas. Os resultados são, então, obtidos com o software comercial Ansoft HFSS, usado para a análise precisa do comportamento eletromagnético das antenas, por meio do Método dos Elementos Finitos (FEM). Para tanto, nessa dissertação, é previamente realizado um breve estudo bibliográfico sobre a geometria fractal e seu processo gerador. Este trabalho apresenta também uma análise sobre as antenas de microfita, com ênfase à abordagem de diferentes tipos de substratos, evidenciando seu comportamento anisotrópico elétrico e magnético. É realizada, ainda, uma abordagem superficial sobre os metamateriais e suas propriedades singulares. Para a validação dos resultados, vários modelos de antena de microfita foram construídos e comparativamente medidos, em relação aos simulados, por meio de um analisador de rede vetorial.


  • Mostrar Abstract
  • As antenas de microfita podem ser encontradas em diversos campos de pesquis a, devido a suas inúmeras vantagens. A descoberta, mais recente, de uma nova classe de   materiais, chamados metamateriais - normalmente compostos por elementos metálicos imersos em um meio dielétrico, têm atraído a atenção da comunidade científica, graças às suas propriedades eletromagnéticas e, principalmente, pela capacidade de utilização em estruturas planares, tais como a microfita, sem interferir em sua geometria tradicional. O objetivo desse trabalho é analisar os efeitos do uso de substratos metamateriais uni e bidimensionais em antenas de microfita, com diferentes configurações de anéis de ressonância - SRR - na camada dielétrica. A geometria fractal é aplicada a esses anéis, na busca de se obter um comportamento multibanda e de se reduzir a frequência de ressonância das antenas. Os resultados são, então, obtidos com o software comercial Ansoft HFSS, usado para a análise precisa do comportamento eletromagnético das antenas, por meio do Método dos Elementos Finitos (FEM). Para tanto, nessa dissertação, é previamente realizado um breve estudo bibliográfico sobre a geometria fractal e seu processo gerador. Este trabalho apresenta também uma análise sobre as antenas de microfita, com ênfase à abordagem de diferentes tipos de substratos, evidenciando seu comportamento anisotrópico elétrico e magnético. É realizada, ainda, uma abordagem superficial sobre os metamateriais e suas propriedades singulares. Para a validação dos resultados, vários modelos de antena de microfita foram construídos e comparativamente medidos, em relação aos simulados, por meio de um analisador de rede vetorial.

3
  • ANTONIO JOSE FERREIRA VIEIRA
  • Utilização de Substratos Heterogêneos e Planos de Terra Inclinados no Desenvolvimento de Antenas e Filtros de Microfita Sintonizáveis

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • SILVIO ERNESTO BARBIN
  • Data: 10/02/2012
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  • Este trabalho tem como objetivo principal apresentar filtros e antenas de microfita sintonizáveis, que permitam alterações da frequência de ressonância e da largura de banda, para aplicações em sistemas de comunicação sem fio. Assim, em sistemas que apresentem níveis elevados de ruídos, alterações da frequência de operação e de largura de banda podem proporcionar maior confiabilidade ao tráfego das informações e melhoria na relação sinal ruído do sistema.

    Para que estes dispositivos se tornassem sintonizáveis foi proposta uma técnica que consiste em introduzir uma inclinação ao plano de terra e variá-la conforme a necessidade de adaptação dos dispositivos. A teoria de circuitos e a teoria da linha de transmissão foram usadas no projeto desses filtros e antenas de microfita, em combinação com a técnica do plano de terra inclinado, foi inserida nas estruturas destes dispositivos, que foram simulados no software comercial Ansoft-HFSS para avaliação da predição teórica.

    Após as simulações foram construídos vários protótipos, que foram medidos em um analisador de rede vetorial. Os resultados simulados e medidos foram então comparados e apresentaram uma boa concordância. Estes resultados mostraram um aumento de até 120% na largura de banda dos filtros e uma variação de até 31% na frequência de ressonância das antenas estudadas. Assim, através da análise das respostas dos dispositivos de microfita estudados pode-se observar que a aplicação da técnica do plano de terra inclinado proporciona um aumento considerável na largura de banda dos filtros e uma variação percentual significativa  na frequência de ressonância das antenas. Portanto, esta técnica mostrou-se adequada para o ajuste das respostas de dispositivos de microfita com aplicação em filtragem e radiação eletromagnética.


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  • Este trabalho tem como objetivo principal apresentar filtros e antenas de microfita sintonizáveis, que permitam alterações da frequência de ressonância e da largura de banda, para aplicações em sistemas de comunicação sem fio. Assim, em sistemas que apresentem níveis elevados de ruídos, alterações da frequência de operação e de largura de banda podem proporcionar maior confiabilidade ao tráfego das informações e melhoria na relação sinal ruído do sistema.

    Para que estes dispositivos se tornassem sintonizáveis foi proposta uma técnica que consiste em introduzir uma inclinação ao plano de terra e variá-la conforme a necessidade de adaptação dos dispositivos. A teoria de circuitos e a teoria da linha de transmissão foram usadas no projeto desses filtros e antenas de microfita, em combinação com a técnica do plano de terra inclinado, foi inserida nas estruturas destes dispositivos, que foram simulados no software comercial Ansoft-HFSS para avaliação da predição teórica.

    Após as simulações foram construídos vários protótipos, que foram medidos em um analisador de rede vetorial. Os resultados simulados e medidos foram então comparados e apresentaram uma boa concordância. Estes resultados mostraram um aumento de até 120% na largura de banda dos filtros e uma variação de até 31% na frequência de ressonância das antenas estudadas. Assim, através da análise das respostas dos dispositivos de microfita estudados pode-se observar que a aplicação da técnica do plano de terra inclinado proporciona um aumento considerável na largura de banda dos filtros e uma variação percentual significativa  na frequência de ressonância das antenas. Portanto, esta técnica mostrou-se adequada para o ajuste das respostas de dispositivos de microfita com aplicação em filtragem e radiação eletromagnética.

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  • HUGO TACITO AZEVEDO DE SENA
  • TrendTV: Uma Arquitetura para Mudança Automática de Canais de TV Baseada em Redes Sociais Virtuais com Graus de Amizade e Suporte a Múltiplos Dispositivos no Cenário da TV Digital Brasileira

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • JOSE CARLOS ARONCHI DE SOUZA
  • SERGIO QUEIROZ DE MEDEIROS
  • Data: 13/02/2012
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  • Devido a grande quantidade de conteúdo televisivo, que surgiu junto a TV Digital, os telespectadores estão diante de um novo desafio, saber como procurar conteúdo interes- sante de maneira intuitiva e eficiente. Os guias eletrônicos de programação personalizado (pEPG) surgem como uma resposta para esse complexo desafio. Propomos a TrendTV, uma arquitetura em camadas que permite a formação de redes sociais entre telespecta- dores de programas de TV Digital Interativa baseada em microblog de conteúdo on-line. Associado a um pEPG, esta rede social permite que um telespectador possa realizar fil- tragens de conteúdo sobre um determinado assunto a partir das indicações feitas por ou- tros telespectadores de sua rede. Permitindo que o telespectador possa criar sua própria indicação para um determinado conteúdo no momento em que ele é exibido, ou ainda analisar a importância de um determinado programa on-line, baseado nessas indicações. Isto permite que qualquer usuário possa realizar filtros no conteúdo, além de gerar e tro- car informações com os outros usuários de modo flexível e transparente, utilizando vários dispositivos diferentes(TVs,Smartfones, Tablets ou PCs). Além disso, essa arquitetura define um mecanismo para realizar a mudança automática de canais baseado no melhor programa que está passando no momento, sugerindo novos componentes a serem agre- gados ao middleware do Sistema Brasileiro de TV Digital (Ginga). Como resultado é construída uma base de dados dinâmica e que contém a classificação de vários programas de TV, bem como uma aplicação que permite mudar automaticamente para o melhor canal do momento.


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  • Devido a grande quantidade de conteúdo televisivo, que surgiu junto a TV Digital, os telespectadores estão diante de um novo desafio, saber como procurar conteúdo interes- sante de maneira intuitiva e eficiente. Os guias eletrônicos de programação personalizado (pEPG) surgem como uma resposta para esse complexo desafio. Propomos a TrendTV, uma arquitetura em camadas que permite a formação de redes sociais entre telespecta- dores de programas de TV Digital Interativa baseada em microblog de conteúdo on-line. Associado a um pEPG, esta rede social permite que um telespectador possa realizar fil- tragens de conteúdo sobre um determinado assunto a partir das indicações feitas por ou- tros telespectadores de sua rede. Permitindo que o telespectador possa criar sua própria indicação para um determinado conteúdo no momento em que ele é exibido, ou ainda analisar a importância de um determinado programa on-line, baseado nessas indicações. Isto permite que qualquer usuário possa realizar filtros no conteúdo, além de gerar e tro- car informações com os outros usuários de modo flexível e transparente, utilizando vários dispositivos diferentes(TVs,Smartfones, Tablets ou PCs). Além disso, essa arquitetura define um mecanismo para realizar a mudança automática de canais baseado no melhor programa que está passando no momento, sugerindo novos componentes a serem agre- gados ao middleware do Sistema Brasileiro de TV Digital (Ginga). Como resultado é construída uma base de dados dinâmica e que contém a classificação de vários programas de TV, bem como uma aplicação que permite mudar automaticamente para o melhor canal do momento.

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  • RICARDO ALEXANDRE DA ROCHA DIAS
  • MultiArt: Uma API para Integração de Serviços Multimidia e Robótica com Espetáculos de Arte Telemática

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • SERGIO QUEIROZ DE MEDEIROS
  • Data: 13/02/2012
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  • Este trabalho descreve o MultiArt, uma API para o provimento de serviços para apresentações e divulgação de cultura. O MultiArt integra componentes que incluem servidores de ambientes virtuais em 3D, servidores de vídeo, controle robótico, captura de movimentos através de sensores com o objetivo de provimento de serviços a serem utilizados na configuração de espetáculos de arte telemática. Apresentamos sua arquitetura e implementação de casos de uso utilizando o MultiArt. Nosso estudo de caso prevê componentes que capturam movimento de dançarinos, dançando ao som de músicas criadas colaborativamente, seus movimentos são repassados para um ambiente virtual em três dimensões, dando vida a avatares, que por sua vez se conectam a dispositivos robóticos e enviam fluxos de vídeo para um programa de TV digital interativa. 


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  • Este trabalho descreve o MultiArt, uma API para o provimento de serviços para apresentações e divulgação de cultura. O MultiArt integra componentes que incluem servidores de ambientes virtuais em 3D, servidores de vídeo, controle robótico, captura de movimentos através de sensores com o objetivo de provimento de serviços a serem utilizados na configuração de espetáculos de arte telemática. Apresentamos sua arquitetura e implementação de casos de uso utilizando o MultiArt. Nosso estudo de caso prevê componentes que capturam movimento de dançarinos, dançando ao som de músicas criadas colaborativamente, seus movimentos são repassados para um ambiente virtual em três dimensões, dando vida a avatares, que por sua vez se conectam a dispositivos robóticos e enviam fluxos de vídeo para um programa de TV digital interativa. 

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  • ANDRE FREITAS BARBOSA
  • Um sistema inteligente de classificação de sinais para Interface Cérebro-Computador

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANTONIO PEREIRA JUNIOR
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • ADRIANO DE ANDRADE BRESOLIN
  • Data: 24/02/2012
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  • Uma interface cérebro-computador (ICC) é um sistema computacional capaz de interpretar informação neurofisiológica e, a partir disto, controlar um dispositivo, seja ele um computador, uma cadeira de rodas, ou até mesmo um braço mecânico. Dessa forma é criado um canal de comunicação independente das vias padrão de nervos e músculos. O principal objetivo desta tecnologia é reparar ou ampliar funções motoras ou cognitivas.

    Este trabalho propõe um estudo exploratório  de uma ICC off-line baseada em EEG, utilizando de tarefas mentais para a geração de padrões diferenciáveis entre si. Diferentes combinações de técnicas de pré-processamento, extração de característica e classificadores serão testadas para identificar uma possível estrutura para uma ICC on-line.


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  • Uma interface cérebro-computador (ICC) é um sistema computacional capaz de interpretar informação neurofisiológica e, a partir disto, controlar um dispositivo, seja ele um computador, uma cadeira de rodas, ou até mesmo um braço mecânico. Dessa forma é criado um canal de comunicação independente das vias padrão de nervos e músculos. O principal objetivo desta tecnologia é reparar ou ampliar funções motoras ou cognitivas.

    Este trabalho propõe um estudo exploratório  de uma ICC off-line baseada em EEG, utilizando de tarefas mentais para a geração de padrões diferenciáveis entre si. Diferentes combinações de técnicas de pré-processamento, extração de característica e classificadores serão testadas para identificar uma possível estrutura para uma ICC on-line.

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  • LUIZ PAULO DE SOUZA MEDEIROS
  • Uma ferramenta para a Análise Multiresolução de Dados não regularmente amostrados

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • ADRIANO DE ANDRADE BRESOLIN
  • Data: 24/02/2012
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  • As missões espaciais, assim como as demais áreas da pesquisa científica, vêm se desenvolvendo e utilizando cada vez mais recursos tecnológicos para a execução de suas observações. A missão espacial CoRoT é um exemplo dessa evolução, com o satélite em funcionamento a aproximadamente 3 anos, já foram coletadas milhares de observações, resultando num massa de
    dados a ser analisada de aproximadamente 1 TB.
                 Devido a essa grande quantidade de informações a serem processadas, faz-se necessário o uso de ferramentas que auxiliem os pesquisadores na análise visual dos dados em questão, bem como o uso de mecanismos inteligentes que sejam capazes de identificar casos que mereçam maior atenção dos pesquisadores.
                 Esse trabalho propõe o desenvolvimento de ferramentas que possam auxiliar essas pesquisas. Tais ferramentas serão desenvolvidas utilizando tecnologias que estão sendo constantemente utilizadas em suas áreas, as transformada wavelet para o processamento dos sinais, e as redes neurais artificias para a identificação e classificação das informações.


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  • As missões espaciais, assim como as demais áreas da pesquisa científica, vêm se desenvolvendo e utilizando cada vez mais recursos tecnológicos para a execução de suas observações. A missão espacial CoRoT é um exemplo dessa evolução, com o satélite em funcionamento a aproximadamente 3 anos, já foram coletadas milhares de observações, resultando num massa de
    dados a ser analisada de aproximadamente 1 TB.
                 Devido a essa grande quantidade de informações a serem processadas, faz-se necessário o uso de ferramentas que auxiliem os pesquisadores na análise visual dos dados em questão, bem como o uso de mecanismos inteligentes que sejam capazes de identificar casos que mereçam maior atenção dos pesquisadores.
                 Esse trabalho propõe o desenvolvimento de ferramentas que possam auxiliar essas pesquisas. Tais ferramentas serão desenvolvidas utilizando tecnologias que estão sendo constantemente utilizadas em suas áreas, as transformada wavelet para o processamento dos sinais, e as redes neurais artificias para a identificação e classificação das informações.

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  • RAPHAEL DANTAS CIRIACO
  • Sistema Embarcado à Microcontrolador para Coleta, Rastreamento e
    Transmissão de dados

  • Orientador : JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • DAVID SIMONETTI BARBALHO
  • JEAN PAUL DUBUT
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • Data: 30/03/2012

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  • Propõe o desenvolvimento de um Sistema Embarcado à Microcontrolador para
    Coleta, Rastreamento e Transmissão de dados, o SEMCRTD, de baixo custo
    capaz de obter e transmitir via satélite vários tipos de medições de
    acordo com sua aplicação, desde medições climatológicas até rastreamento
    de animais e de veículos/embarcações, graças a um módulo GPS. O sistema
    foi desenvolvido utilizando um microcontrolador com software embarcado
    em linguagem C, responsável pelo processamento dos dados, compactação da
    mensagem de GPS sem comprometimento de sua precisão e transmissão da
    mensagem aos satélites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais
    e do sistema Argos, responsáveis pela retransmissão dos dados aos seus
    usuários.


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  • Propõe o desenvolvimento de um Sistema Embarcado à Microcontrolador para
    Coleta, Rastreamento e Transmissão de dados, o SEMCRTD, de baixo custo
    capaz de obter e transmitir via satélite vários tipos de medições de
    acordo com sua aplicação, desde medições climatológicas até rastreamento
    de animais e de veículos/embarcações, graças a um módulo GPS. O sistema
    foi desenvolvido utilizando um microcontrolador com software embarcado
    em linguagem C, responsável pelo processamento dos dados, compactação da
    mensagem de GPS sem comprometimento de sua precisão e transmissão da
    mensagem aos satélites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais
    e do sistema Argos, responsáveis pela retransmissão dos dados aos seus
    usuários.

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  • BRENO MEIRA MOURA DE AMORIM
  • Controlador Adaptativo Backstepping a Estrutura Variável com Observadores
    de Estado

     

    Projeto de Controlador Adaptativo Backstepping com Estrutura Variável com a Utilização de Observadores de Estado
  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • DARLAN ALEXANDRIA FERNANDES
  • JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
  • Data: 12/04/2012
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  • Os controladores adaptativos backstepping mesmo com várias vantagens de desempenho, ainda possuem algoritmos muito complexos, principalmente quando se trata da obtenção das variáveis de estado do sistema, pois o uso de filtros no sinal de saída da planta não é algo trivial. Na intenção de
    tornar o projeto do controlador mais intuitivo, pode-se utilizar um observador adaptativo em alternativa aos comumente utilizados filtros K para estimação das variáveis de estado. Além disso, a lei de controle torna-se bem mais simples, pois a substituição diminui a dependência dos parâmetros desconhecidos da planta na fase de projeto, já que as variáveis de estado são consideradas conhecidas. E ainda, leis chaveadas podem ser utilizadas em vez das leis integrais tradicionais porque melhoram o desempenho transitório do sistema e aumentam a robustez perante distúrbios externos na entrada da planta. Esta pesquisa objetiva desenvolver um controlador adaptativo backstepping a estrutura variável (Variable Structure Adaptive Backstepping Controller, VS-ABC) utilizando observadores de estado para plantas monovariáveis, lineares e invariantes no tempo com grau relativo unitário. Para isso, os filtros foram substituídos por um Observador Adaptativo de Luenberger e o algorítmo de controle utiliza leis chaveadas. As simulações apresentadas comparam o desempenho do controlador quando as variáveis de estado são estimadas por um observador, com o caso em que as variáveis estão disponíveis para medição.


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  • Os controladores adaptativos backstepping mesmo com várias vantagens de desempenho, ainda possuem algoritmos muito complexos, principalmente quando se trata da obtenção das variáveis de estado do sistema, pois o uso de filtros no sinal de saída da planta não é algo trivial. Na intenção de
    tornar o projeto do controlador mais intuitivo, pode-se utilizar um observador adaptativo em alternativa aos comumente utilizados filtros K para estimação das variáveis de estado. Além disso, a lei de controle torna-se bem mais simples, pois a substituição diminui a dependência dos parâmetros desconhecidos da planta na fase de projeto, já que as variáveis de estado são consideradas conhecidas. E ainda, leis chaveadas podem ser utilizadas em vez das leis integrais tradicionais porque melhoram o desempenho transitório do sistema e aumentam a robustez perante distúrbios externos na entrada da planta. Esta pesquisa objetiva desenvolver um controlador adaptativo backstepping a estrutura variável (Variable Structure Adaptive Backstepping Controller, VS-ABC) utilizando observadores de estado para plantas monovariáveis, lineares e invariantes no tempo com grau relativo unitário. Para isso, os filtros foram substituídos por um Observador Adaptativo de Luenberger e o algorítmo de controle utiliza leis chaveadas. As simulações apresentadas comparam o desempenho do controlador quando as variáveis de estado são estimadas por um observador, com o caso em que as variáveis estão disponíveis para medição.

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  • JOSE ANICETO DUARTE COSTA
  • Desenvolvimento de um Sistema de Automação e Supervisão de Máquinas Dispensadoras através da Internet
  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • Data: 13/04/2012
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  • Este trabalho tem como proposta o desenvolvimento de um sistema de controle e monitoramento de máquinas dispensadora, tendo como base uma Unidade Central de Processamento com periférico de comunicação através da internet. Acoplado às máquinas dispensadoras de preservativos masculinos, um módulo de aquisição de dados coletará e enviará, de forma imediata, as informações para os órgãos governamentais da saúde. Diante disso, tais órgãos poderão analisar os dados estatisticamente e compará-los com os índices de redução das DST/AIDS nas respectivas regiões de implantação dessas máquinas dispensadoras. No que tange à metodologia, cuida-se de um artigo de pesquisa explicativa e bibliográfica, com vertente metodológica quali-quantitativa, apresentando método de abordagem dedutivo e técnica de pesquisa de documentação indireta. No que concerne aos resultados das oitocentos e dezesseis simulações, pudemos concluir que ocorreram como esperado.

    


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  • Este trabalho tem como proposta o desenvolvimento de um sistema de controle e monitoramento de máquinas dispensadora, tendo como base uma Unidade Central de Processamento com periférico de comunicação através da internet. Acoplado às máquinas dispensadoras de preservativos masculinos, um módulo de aquisição de dados coletará e enviará, de forma imediata, as informações para os órgãos governamentais da saúde. Diante disso, tais órgãos poderão analisar os dados estatisticamente e compará-los com os índices de redução das DST/AIDS nas respectivas regiões de implantação dessas máquinas dispensadoras. No que tange à metodologia, cuida-se de um artigo de pesquisa explicativa e bibliográfica, com vertente metodológica quali-quantitativa, apresentando método de abordagem dedutivo e técnica de pesquisa de documentação indireta. No que concerne aos resultados das oitocentos e dezesseis simulações, pudemos concluir que ocorreram como esperado.

    

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  • RICARDO CESAR DE OLIVEIRA MOREIRA
  • Antenas Planares Integradas com FSSs para Aplicações em Sistemas de Comunicações sem Fio

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 18/04/2012
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  • Este trabalho apresenta uma investigação teórica e experimental sobre as propriedades das antenas de microfita integradas com superfícies seletivas em frequência (Frequency Selective Surface – FSS). A integração se dá por meio da inserção da FSS no plano de terra da antena patch de microfita. Essa integração visa a melhoria de algumas características das antenas. As FSS utilizam elementos do tipo patch quadrado nas células unitárias.

    Especificamente, os resultados simulados são obtidos utilizando-se o programa computacional comercial CST Studio Suite® versão 2011. A partir de uma antena padrão, projetada para operar em sistemas de comunicações sem fio dos padrões IEEE 802.11 a/b/g/n as dimensões da FSS são variadas de forma a obter uma otimização de alguns parâmetros da antena, como casamento de impedância e seletividade nas bandas de operação.

    Após a otimização dos parâmetros investigados, são construídos dois protótipos de antenas patch de microfita com e sem a FSS no plano de terra. São feitas comparações dos resultados simulados com os resultados experimentais obtidos pelo analisador de rede ZVB 14 da Rohde & Schwarz®. A comparação visa validar a as simulações efetuadas e mostrar as melhorias obtidas com a FSS integrada no plano de terra da antena. Na construção dos protótipos, foram utilizados substratos dielétricos da Rogers Corporation do tipo RT-3060 com permissividade relativa igual a 10,2 e baixa tangente de perdas. Sugestões de continuidade do trabalho são apresentadas.


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  • Este trabalho apresenta uma investigação teórica e experimental sobre as propriedades das antenas de microfita integradas com superfícies seletivas em frequência (Frequency Selective Surface – FSS). A integração se dá por meio da inserção da FSS no plano de terra da antena patch de microfita. Essa integração visa a melhoria de algumas características das antenas. As FSS utilizam elementos do tipo patch quadrado nas células unitárias.

    Especificamente, os resultados simulados são obtidos utilizando-se o programa computacional comercial CST Studio Suite® versão 2011. A partir de uma antena padrão, projetada para operar em sistemas de comunicações sem fio dos padrões IEEE 802.11 a/b/g/n as dimensões da FSS são variadas de forma a obter uma otimização de alguns parâmetros da antena, como casamento de impedância e seletividade nas bandas de operação.

    Após a otimização dos parâmetros investigados, são construídos dois protótipos de antenas patch de microfita com e sem a FSS no plano de terra. São feitas comparações dos resultados simulados com os resultados experimentais obtidos pelo analisador de rede ZVB 14 da Rohde & Schwarz®. A comparação visa validar a as simulações efetuadas e mostrar as melhorias obtidas com a FSS integrada no plano de terra da antena. Na construção dos protótipos, foram utilizados substratos dielétricos da Rogers Corporation do tipo RT-3060 com permissividade relativa igual a 10,2 e baixa tangente de perdas. Sugestões de continuidade do trabalho são apresentadas.

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  • JOSE KLEBER COSTA DE OLIVEIRA
  • Controle Inteligente de Pressão Para uma Rede Sem Reservatório de Abastecimento Urbano de Água

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOSÉ VIEIRA DE FIGUEIREDO JUNIOR
  • Data: 04/05/2012
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  • As empresas de saneamento do Brasil têm um grande desafio para o século XXI, procurar diminuir o índice de desperdícios físicos (água, produtos químicos e energia elétrica) e financeiros causados pela ineficiência operacional dos sistemas de abastecimentos de água potável, levando-se em consideração que atualmente já se enfrenta, em alguns casos, a escassez dos recursos hídricos. Os sistemas de abastecimentos estão cada vez mais complexos porque buscam minimizar os desperdícios e ao mesmo tempo atender melhor ao crescente número de usuários. Contudo, a evolução tecnológica está presente para diminuir a complexidade dos desafios hora impostos pela necessidade de contemplar os usuários com maior qualidade e eficiência nos serviços. Um dos grandes desafios para as empresas de abastecimentos de água está em proporcionar um serviço de boa qualidade contemplando a diminuição das despesas com energia elétrica. Diante disso, desenvolveu-se um trabalho de pesquisa através de um método que busca controlar a pressão da rede de distribuição em sistemas que não apresentam na sua configuração o reservatório e que por isso a água sai do poço diretamente para a rede de distribuição. O método de controle da pressão (controle inteligente) utiliza a lógica fuzzy para eliminar o desperdício de energia elétrica e os vazamentos provocados pela produção das bombas que injetam diretamente na rede de distribuição, provocando desperdício de energia quando o consumo das residências é reduzido causando o saturamento da rede. Esse trabalho foi realizado no condomínio Green Club II, situado na cidade de Parnamirim - RN, com o objetivo de estudar o comportamento da pressão da bomba que injeta diretamente na rede de distribuição. O estudo só foi possível em virtude da necessidade que havia de se encontrar uma solução para alguns vazamentos existentes na rede de distribuição e nos ramais das residências do respectivo condomínio, fato que despertou o interesse em desenvolver um trabalho com o intuito de realizar as experiências contidas nesta pesquisa.


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  • As empresas de saneamento do Brasil têm um grande desafio para o século XXI, procurar diminuir o índice de desperdícios físicos (água, produtos químicos e energia elétrica) e financeiros causados pela ineficiência operacional dos sistemas de abastecimentos de água potável, levando-se em consideração que atualmente já se enfrenta, em alguns casos, a escassez dos recursos hídricos. Os sistemas de abastecimentos estão cada vez mais complexos porque buscam minimizar os desperdícios e ao mesmo tempo atender melhor ao crescente número de usuários. Contudo, a evolução tecnológica está presente para diminuir a complexidade dos desafios hora impostos pela necessidade de contemplar os usuários com maior qualidade e eficiência nos serviços. Um dos grandes desafios para as empresas de abastecimentos de água está em proporcionar um serviço de boa qualidade contemplando a diminuição das despesas com energia elétrica. Diante disso, desenvolveu-se um trabalho de pesquisa através de um método que busca controlar a pressão da rede de distribuição em sistemas que não apresentam na sua configuração o reservatório e que por isso a água sai do poço diretamente para a rede de distribuição. O método de controle da pressão (controle inteligente) utiliza a lógica fuzzy para eliminar o desperdício de energia elétrica e os vazamentos provocados pela produção das bombas que injetam diretamente na rede de distribuição, provocando desperdício de energia quando o consumo das residências é reduzido causando o saturamento da rede. Esse trabalho foi realizado no condomínio Green Club II, situado na cidade de Parnamirim - RN, com o objetivo de estudar o comportamento da pressão da bomba que injeta diretamente na rede de distribuição. O estudo só foi possível em virtude da necessidade que havia de se encontrar uma solução para alguns vazamentos existentes na rede de distribuição e nos ramais das residências do respectivo condomínio, fato que despertou o interesse em desenvolver um trabalho com o intuito de realizar as experiências contidas nesta pesquisa.

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  • TIAGO COSTA DE ARAUJO
  • Estudo e Projeto de Filtro Interdigital para Aplicação no Transponder do Satélite ITASAT

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • Data: 07/05/2012
  • Visualizar Dissertação/Tese  
  • Mostrar Resumo
  • O ITASAT é um projeto que visa a construção de um satélite de caráter experimental universitário para integrar a constelação de satélites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados, reunindo esforços de diversas instituições do Brasil, incluindo a AEB, o ITA, o INPE/CRN e a UFRN. Este documento demonstra o trabalho realizado para este projeto, com foco no desenvolvimento do primeiro estágio de filtragem na recepção do Transponder do Satélite ITASAT e sua integração com o sistema. Foram estudadas algumas arquiteturas de Filtro em Microfita, em busca da viabilidade de implementação e aplicação, restando-se apenas a arquitetura Interdigital como única estrutura viável de filtro em Microfita para o transponder, por sua economia de espaço na frequência de operação (UHF inferior). Adicionalmente, foram desenvolvidas duas novas arquiteturas completamente aplicáveis ao Transponder ITASAT, onde cada uma apresenta uma vantagem diferente. Todos os filtros foram construídos e medidos em laboratório, e suas performances foram comparadas.

    O ITASAT é um projeto que visa a construção de um satélite de caráter experimental universitário para integrar a constelação de satélites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados, reunindo esforços de diversas instituições do Brasil, incluindo a AEB, o ITA, o INPE/CRN e a UFRN. Este documento demonstra o trabalho realizado para este projeto, com foco no desenvolvimento do primeiro estágio de filtragem na recepção do Transponder do Satélite ITASAT e sua integração com o sistema. Foram estudadas algumas arquiteturas de Filtro em Microfita, em busca da viabilidade de implementação e aplicação, restando-se apenas a arquitetura Interdigital como única estrutura viável de filtro em Microfita para o transponder, por sua economia de espaço na frequência de operação (UHF inferior). Adicionalmente, foram desenvolvidas duas novas arquiteturas completamente aplicáveis ao Transponder ITASAT, onde cada uma apresenta uma vantagem diferente. Todos os filtros foram construídos e medidos em laboratório, e suas performances foram comparadas.

    O ITASAT é um projeto que visa a construção de um satélite de caráter experimental universitário para integrar a constelação de satélites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados, reunindo esforços de diversas instituições do Brasil, incluindo a AEB, o ITA, o INPE/CRN e a UFRN.

                Este documento demonstra o trabalho realizado para este projeto, com foco no desenvolvimento do primeiro estágio de filtragem na recepção do Transponder do Satélite ITASAT e sua integração com o sistema. Foram estudadas algumas arquiteturas de Filtro em Microfita, em busca da viabilidade de implementação e aplicação, restando-se apenas a arquitetura Interdigital como única estrutura viável de filtro em Microfita para o transponder, por sua economia de espaço na frequência de operação (UHF inferior). Adicionalmente, foram desenvolvidas duas novas arquiteturas completamente aplicáveis ao Transponder ITASAT, onde cada uma apresenta uma vantagem diferente. Todos os filtros foram construídos e medidos em laboratório, e suas performances foram comparadas.

    Existem muitas maneiras de melhorar rejeições espúria em frontend de satélites, mas na maioria dos casos há um problema que transforma a solução impraticável para o transponder do Itasat: a dimensão física. Este trabalho mostra o estudo e projeto de filtros interdigitais para melhorar essa rejeição espúria sem alterar a ordem do filtro nem aumentar suas dimensões físicas. O Filtro interdigital de microfita foi escolhido porque a ocupa pouco espaço no transponder do Itasat para a frequência de recepção desejada (401,65 MHz), e também devido à supressão da segunda harmônica. Esse filtro, devido ao terra e ao seu comprimento (um quarto de onda) garante uma maior rejeição espúria sem aumentos nas dimensões físicas. Diversas geometrias foram consideradas, incluindo geometrias fractais, para o projeto do filtro.


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  • O ITASAT é um projeto que visa a construção de um satélite de caráter experimental universitário para integrar a constelação de satélites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados, reunindo esforços de diversas instituições do Brasil, incluindo a AEB, o ITA, o INPE/CRN e a UFRN. Este documento demonstra o trabalho realizado para este projeto, com foco no desenvolvimento do primeiro estágio de filtragem na recepção do Transponder do Satélite ITASAT e sua integração com o sistema. Foram estudadas algumas arquiteturas de Filtro em Microfita, em busca da viabilidade de implementação e aplicação, restando-se apenas a arquitetura Interdigital como única estrutura viável de filtro em Microfita para o transponder, por sua economia de espaço na frequência de operação (UHF inferior). Adicionalmente, foram desenvolvidas duas novas arquiteturas completamente aplicáveis ao Transponder ITASAT, onde cada uma apresenta uma vantagem diferente. Todos os filtros foram construídos e medidos em laboratório, e suas performances foram comparadas.

    O ITASAT é um projeto que visa a construção de um satélite de caráter experimental universitário para integrar a constelação de satélites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados, reunindo esforços de diversas instituições do Brasil, incluindo a AEB, o ITA, o INPE/CRN e a UFRN. Este documento demonstra o trabalho realizado para este projeto, com foco no desenvolvimento do primeiro estágio de filtragem na recepção do Transponder do Satélite ITASAT e sua integração com o sistema. Foram estudadas algumas arquiteturas de Filtro em Microfita, em busca da viabilidade de implementação e aplicação, restando-se apenas a arquitetura Interdigital como única estrutura viável de filtro em Microfita para o transponder, por sua economia de espaço na frequência de operação (UHF inferior). Adicionalmente, foram desenvolvidas duas novas arquiteturas completamente aplicáveis ao Transponder ITASAT, onde cada uma apresenta uma vantagem diferente. Todos os filtros foram construídos e medidos em laboratório, e suas performances foram comparadas.

    O ITASAT é um projeto que visa a construção de um satélite de caráter experimental universitário para integrar a constelação de satélites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados, reunindo esforços de diversas instituições do Brasil, incluindo a AEB, o ITA, o INPE/CRN e a UFRN.

                Este documento demonstra o trabalho realizado para este projeto, com foco no desenvolvimento do primeiro estágio de filtragem na recepção do Transponder do Satélite ITASAT e sua integração com o sistema. Foram estudadas algumas arquiteturas de Filtro em Microfita, em busca da viabilidade de implementação e aplicação, restando-se apenas a arquitetura Interdigital como única estrutura viável de filtro em Microfita para o transponder, por sua economia de espaço na frequência de operação (UHF inferior). Adicionalmente, foram desenvolvidas duas novas arquiteturas completamente aplicáveis ao Transponder ITASAT, onde cada uma apresenta uma vantagem diferente. Todos os filtros foram construídos e medidos em laboratório, e suas performances foram comparadas.

    Existem muitas maneiras de melhorar rejeições espúria em frontend de satélites, mas na maioria dos casos há um problema que transforma a solução impraticável para o transponder do Itasat: a dimensão física. Este trabalho mostra o estudo e projeto de filtros interdigitais para melhorar essa rejeição espúria sem alterar a ordem do filtro nem aumentar suas dimensões físicas. O Filtro interdigital de microfita foi escolhido porque a ocupa pouco espaço no transponder do Itasat para a frequência de recepção desejada (401,65 MHz), e também devido à supressão da segunda harmônica. Esse filtro, devido ao terra e ao seu comprimento (um quarto de onda) garante uma maior rejeição espúria sem aumentos nas dimensões físicas. Diversas geometrias foram consideradas, incluindo geometrias fractais, para o projeto do filtro.

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  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • IDENTIFICAÇÃO E COMPARAÇÃO ENTRE CONTROLE PREDITIVO COM MODELO NÃO LINEAR E PID EM SISTEMA DE SEPARAÇÃO GRAVITACIONAL DE ÁGUA-ÓLEO SINTONIZADOS COM PSO

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • Data: 18/05/2012
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  • Como um dos processos convencionais de tratamento primário de petróleo é possível encontrar na bibliografia os métodos que utilizam o separador trifásico acoplado a hidrociclones. Esses métodos de tratamento são importantes devido a necessidade de extração dos contaminantes mais indesejados no processo de produção do petróleo, a água, e ao mesmo tempo, a concentração de óleo na água deve ser mínima (da ordem de 40 a 20ppm) para o descarte regular da fase aquosa ao mar. A partir dessa necessidade de tratamento primário objetiva-se, neste trabalho, estudar e implementar algoritmos de identificação para modelos polinomiais NARX em malha fechada, aplicando os métodos MQR, ERR, AIC, e comparar estratégias de controle PI e preditivo utilizando os modelos NARX atualizados online em uma combinação de separador trifásico em série com três baterias de hidrociclones. Os objetivos principais deste trabalho são obter um processo otimizado de separação trifásica que regule o sistema, mesmo na presença de golfadas; mostrar que é possível obter sintonias otimizadas para os controladores analisando a malha como um todo; e, avaliar e comparar as estratégias de controle PI e preditivo aplicadas ao processo. Para cumprir estes objetivos foi ultilizado um simulador para representar o separador trifásico e os hidrociclones, além de desenvolvidos algoritmos de identificação de sistemas (NARX) utilizando MQR, aliados a métodos de detecção de estrutura de modelos. Também foram implementados algoritmos de controle preditivo com modelos NARX atualizado online, e algoritmos de otimização que utilizam PSO. O trabalho finaliza com a comparação de resultados obtidos a partir da utilização dos controladores PI e preditivo no sistema simulado ambos com estado otimizado através do algoritmo de nuvem de partículas, e concluindo que as otimizações realizadas tornam o regulatório menos sensível a perturbações externas (golfadas) e quando otimizados os dois controladores apresentam resultados similares, sendo a avaliação do preditivo um pouco menos sensível às perturbações.


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  • Como um dos processos convencionais de tratamento primário de petróleo é possível encontrar na bibliografia os métodos que utilizam o separador trifásico acoplado a hidrociclones. Esses métodos de tratamento são importantes devido a necessidade de extração dos contaminantes mais indesejados no processo de produção do petróleo, a água, e ao mesmo tempo, a concentração de óleo na água deve ser mínima (da ordem de 40 a 20ppm) para o descarte regular da fase aquosa ao mar. A partir dessa necessidade de tratamento primário objetiva-se, neste trabalho, estudar e implementar algoritmos de identificação para modelos polinomiais NARX em malha fechada, aplicando os métodos MQR, ERR, AIC, e comparar estratégias de controle PI e preditivo utilizando os modelos NARX atualizados online em uma combinação de separador trifásico em série com três baterias de hidrociclones. Os objetivos principais deste trabalho são obter um processo otimizado de separação trifásica que regule o sistema, mesmo na presença de golfadas; mostrar que é possível obter sintonias otimizadas para os controladores analisando a malha como um todo; e, avaliar e comparar as estratégias de controle PI e preditivo aplicadas ao processo. Para cumprir estes objetivos foi ultilizado um simulador para representar o separador trifásico e os hidrociclones, além de desenvolvidos algoritmos de identificação de sistemas (NARX) utilizando MQR, aliados a métodos de detecção de estrutura de modelos. Também foram implementados algoritmos de controle preditivo com modelos NARX atualizado online, e algoritmos de otimização que utilizam PSO. O trabalho finaliza com a comparação de resultados obtidos a partir da utilização dos controladores PI e preditivo no sistema simulado ambos com estado otimizado através do algoritmo de nuvem de partículas, e concluindo que as otimizações realizadas tornam o regulatório menos sensível a perturbações externas (golfadas) e quando otimizados os dois controladores apresentam resultados similares, sendo a avaliação do preditivo um pouco menos sensível às perturbações.

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  • JOBSON FRANCISCO DA SILVA
  • CONSTRUÇÃO E CONTROLE INTELIGENTE DE UM MANIPULADOR ROBÓTICO COM DOIS GRAUS DE LIBERDADE

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • PAULO HENRIQUE DE MIRANDA MONTENEGRO
  • Data: 08/06/2012
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  • O presente trabalho mostra o desenvolvimento e construção de um manipulador robótico de juntas rotativas com dois graus de liberdade, acionado por motores de indução trifásicos. O posicionamento do braço e da base é realizado por um controlador fuzzy, implementado no ambiente de programação LabVIEW®. O robô desenvolvido permite movimentação numa área espacial equivalente a um quarto de esfera. Resultados demonstraram a eficiência do controlador fuzzy quando solicitada a movimentação do braço para valores de referência.


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  • O presente trabalho mostra o desenvolvimento e construção de um manipulador robótico de juntas rotativas com dois graus de liberdade, acionado por motores de indução trifásicos. O posicionamento do braço e da base é realizado por um controlador fuzzy, implementado no ambiente de programação LabVIEW®. O robô desenvolvido permite movimentação numa área espacial equivalente a um quarto de esfera. Resultados demonstraram a eficiência do controlador fuzzy quando solicitada a movimentação do braço para valores de referência.

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  • ISAC CALISTRATO JACOME
  • Estudo Comparativo de Estratégias de Controle Aplicadas a um Gerador Síncrono

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • SAMAHERNI MORAIS DIAS
  • JOSÉ ÁLVARO DE PAIVA
  • Data: 25/06/2012
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  • A robustez e o desempenho do Controlador Adaptativo por Posicionamento de Polos e Estrutura Variável são avaliados neste trabalho, onde este controlador é aplicado para o controle de um Gerador Síncrono conectado a um barramento infinito. A avaliação da robustez deste controlador será realizada através de simulações, onde o algoritmo de controle foi submetido a condições adversas, tais como: perturbações,
    variações paramétricas e dinâmica não modelada. Também foi feita uma comparação desta estratégia de controle com outra utilizando controladores clássicos. Nas simulações, é utilizado o modelo acoplado do gerador síncrono, onde suas variáveis apresentam um alto grau de acoplamento, ou seja, se houver alteração em uma das variáveis de entrada do gerador as suas saídas serão alteradas simultaneamente. Os resultados das simulações demonstram qual estratégia de controle apresenta melhor desempenho, e é mais robusta a perturbações, variações paramétricas e dinâmica não modelada para o controle do Gerador Síncrono.


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  • A robustez e o desempenho do Controlador Adaptativo por Posicionamento de Polos e Estrutura Variável são avaliados neste trabalho, onde este controlador é aplicado para o controle de um Gerador Síncrono conectado a um barramento infinito. A avaliação da robustez deste controlador será realizada através de simulações, onde o algoritmo de controle foi submetido a condições adversas, tais como: perturbações,
    variações paramétricas e dinâmica não modelada. Também foi feita uma comparação desta estratégia de controle com outra utilizando controladores clássicos. Nas simulações, é utilizado o modelo acoplado do gerador síncrono, onde suas variáveis apresentam um alto grau de acoplamento, ou seja, se houver alteração em uma das variáveis de entrada do gerador as suas saídas serão alteradas simultaneamente. Os resultados das simulações demonstram qual estratégia de controle apresenta melhor desempenho, e é mais robusta a perturbações, variações paramétricas e dinâmica não modelada para o controle do Gerador Síncrono.

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  • EDWIN LUIZE FERREIRA BARRETO
  • Estudo de Superfícies Seletivas de Frequência com o uso de inteligência computacional

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 20/07/2012
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  • Este trabalho tem como objetivo principal efetuar a otimização do desempenho de estruturas de superfícies seletivas de frequência – FSS (Frequency Selective Surface), com patches condutores na forma de dipolos em cruz. A otimização foi realizada através da identificação de valores ótimos para a largura do dipolo e a periodicidade do arranjo, considerando o valor do comprimento do dipolo fixo. Especificamente, objetiva-se determinar valores que permitam aumentar a largura de banda, utilizando um algoritmo de busca bioinspirado com representação em números reais. As aplicações típicas de estruturas de FSS com patches condutores utilizam frequências selecionadas através das faixas de rejeição. As estruturas de FSS funcionam basicamente como filtros dependendo do tipo de elemento escolhido. A região do espectro eletromagnético escolhida para este estudo foi a faixa de 7 GHz a 12 GHz, que inclui basicamente a banda X. Essa região do espectro eletromagnético foi escolhida para possibilitar a medição do dispositivo com a utilização de antenas de abertura do tipo corneta, que operam na banda X. O projeto da FSS com a utilização do algoritmo genético – GA (Genetic Algorithm) permitiu aumentar a largura de banda da estrutura


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  • Este trabalho tem como objetivo principal efetuar a otimização do desempenho de estruturas de superfícies seletivas de frequência – FSS (Frequency Selective Surface), com patches condutores na forma de dipolos em cruz. A otimização foi realizada através da identificação de valores ótimos para a largura do dipolo e a periodicidade do arranjo, considerando o valor do comprimento do dipolo fixo. Especificamente, objetiva-se determinar valores que permitam aumentar a largura de banda, utilizando um algoritmo de busca bioinspirado com representação em números reais. As aplicações típicas de estruturas de FSS com patches condutores utilizam frequências selecionadas através das faixas de rejeição. As estruturas de FSS funcionam basicamente como filtros dependendo do tipo de elemento escolhido. A região do espectro eletromagnético escolhida para este estudo foi a faixa de 7 GHz a 12 GHz, que inclui basicamente a banda X. Essa região do espectro eletromagnético foi escolhida para possibilitar a medição do dispositivo com a utilização de antenas de abertura do tipo corneta, que operam na banda X. O projeto da FSS com a utilização do algoritmo genético – GA (Genetic Algorithm) permitiu aumentar a largura de banda da estrutura

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  • GUSTAVO HENRIQUE SOUTO DA SILVA
  • Um Sistema de Visão Computacional para o Monitoramento de Parâmetros Respiratórios de Pacientes com Esclerose Lateral Amiotrófica em Ambiente Hospitalar

  • Orientador : RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • TATIANA AIRES TAVARES
  • Data: 20/07/2012
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  • A automação hospitalar está se expandido cada vez mais devido às necessidades do mercado e aos avanços tecnológicos no campo da Tecnologia da Informação. A busca por automatizar os processos na área de saúde é um problema presente tanto nos hospitais públicos quanto privados. Por isso, nos últimos anos, houve um aumento significativo de pesquisas na área de automação hospitalar, com o foco, no monitoramento de pacientes. O objetivo desse trabalho é desenvolver um sistema de visão computacional para monitorar, de forma remota, os parâmetros respiratórios de pacientes com Esclerose Lateral Amiotrófica – ELA em um ambiente hospitalar. Com base nos parâmetros respiratórios do paciente é possível determinar situações de risco para o mesmo. Quando uma situação de risco for detectada uma mensagem de alerta é enviada aos profissionais da saúde que trabalham junto ao paciente e à sua família. Esse sinal de alerta possibilita um atendimento ao paciente com mais rapidez e precisão.


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  • A automação hospitalar está se expandido cada vez mais devido às necessidades do mercado e aos avanços tecnológicos no campo da Tecnologia da Informação. A busca por automatizar os processos na área de saúde é um problema presente tanto nos hospitais públicos quanto privados. Por isso, nos últimos anos, houve um aumento significativo de pesquisas na área de automação hospitalar, com o foco, no monitoramento de pacientes. O objetivo desse trabalho é desenvolver um sistema de visão computacional para monitorar, de forma remota, os parâmetros respiratórios de pacientes com Esclerose Lateral Amiotrófica – ELA em um ambiente hospitalar. Com base nos parâmetros respiratórios do paciente é possível determinar situações de risco para o mesmo. Quando uma situação de risco for detectada uma mensagem de alerta é enviada aos profissionais da saúde que trabalham junto ao paciente e à sua família. Esse sinal de alerta possibilita um atendimento ao paciente com mais rapidez e precisão.

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  • FERNANDO HILTON TEIXEIRA FERREIRA
  • Automação Residencial Microcontrolada para Transmissão de Dados Via Rede Elétrica

  • Orientador : ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MANOEL ALVES FILHO
  • Data: 25/07/2012

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  • A tecnologia da automação residencial utilizando a comunicação por rede elétrica, Power Line Communication (PLC), tem sido objeto de estudo e investigação nos últimos anos.  O crescente interesse desta tecnologia poderá ser justificado pela necessidade emergente de economia dos recursos energéticos e sua automatização da tecnologia residencial. Este trabalho trata da especificação e do desenvolvimento de um protocolo para controlar a comunicação entre dois microcontroladores (PIC), utilizando como meio de transmissão a rede elétrica (PLC), tornando a comunicação mais segura e ecomicamente viável. O protocolo será implementado em linguagem C, tendo como referência alguns protocolos desenvolvidos para o uso automobilístico.


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  • A tecnologia da automação residencial utilizando a comunicação por rede elétrica, Power Line Communication (PLC), tem sido objeto de estudo e investigação nos últimos anos.  O crescente interesse desta tecnologia poderá ser justificado pela necessidade emergente de economia dos recursos energéticos e sua automatização da tecnologia residencial. Este trabalho trata da especificação e do desenvolvimento de um protocolo para controlar a comunicação entre dois microcontroladores (PIC), utilizando como meio de transmissão a rede elétrica (PLC), tornando a comunicação mais segura e ecomicamente viável. O protocolo será implementado em linguagem C, tendo como referência alguns protocolos desenvolvidos para o uso automobilístico.

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  • JAILTON CARLOS DE PAIVA
  • e-Pontos: Uma solução embarcada de automação comercial aplicado a clubes de fidelidades baseado nas tecnologias RFID e smart card

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • CICILIA RAQUEL MAIA LEITE
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 27/07/2012
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  • Em praticamente todos os mercados verticais e em cada região do globo, os comerciantes de fidelidade adotaram a tática de reconhecimento e recompensa para identificar, manter e aumentar o rendimento de seus clientes. Várias estratégias têm sido adotadas pelas empresas, e a mais popular entre elas é o programa de fidelidade, que exibe um clube de fidelidade para gerenciar essas recompensas. Mas o problema com os programas de fidelidade é que todos eles se tornaram muito semelhantes, exigindo dessa forma uma revigorarão nesse mercado com novas estratégias, táticas e tecnologia apoiadas pela inovação. Visando isto, o presente trabalho de mestrado visa desenvolver uma solução totalmente automatizada para identificar os clientes, transmitir seus pontos de fidelidade para um servidor central e oferecer serviços de interesse online. Dessa forma, oferecendo métodos mais simples, mais rápidos, mais convenientes e mais flexíveis de resgates de pontos. Para isso, foi desenvolvida uma plataforma de hardware com sistema embarcado e tecnologia RFID que será utilizada nos PCs dos lojistas, um smart card para acumular os pontos a cada compra e um servidor web, o qual disponibilizará serviços de interesse para os lojistas e os clientes conveniado ao clube.


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  • Em praticamente todos os mercados verticais e em cada região do globo, os comerciantes de fidelidade adotaram a tática de reconhecimento e recompensa para identificar, manter e aumentar o rendimento de seus clientes. Várias estratégias têm sido adotadas pelas empresas, e a mais popular entre elas é o programa de fidelidade, que exibe um clube de fidelidade para gerenciar essas recompensas. Mas o problema com os programas de fidelidade é que todos eles se tornaram muito semelhantes, exigindo dessa forma uma revigorarão nesse mercado com novas estratégias, táticas e tecnologia apoiadas pela inovação. Visando isto, o presente trabalho de mestrado visa desenvolver uma solução totalmente automatizada para identificar os clientes, transmitir seus pontos de fidelidade para um servidor central e oferecer serviços de interesse online. Dessa forma, oferecendo métodos mais simples, mais rápidos, mais convenientes e mais flexíveis de resgates de pontos. Para isso, foi desenvolvida uma plataforma de hardware com sistema embarcado e tecnologia RFID que será utilizada nos PCs dos lojistas, um smart card para acumular os pontos a cada compra e um servidor web, o qual disponibilizará serviços de interesse para os lojistas e os clientes conveniado ao clube.

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  • JOÃO TEIXEIRA DE CARVALHO NETO
  • Controle Robusto Aplicado a um Conversor Buck-Boost em Sistemas Fotovoltaicos

  • Orientador : ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • LUÍS FERNANDO ALVES PEREIRA
  • Data: 30/07/2012
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  • A utilização de painéis fotovoltaicos para a produção de energia elétrica a partir do aproveitamento da energia solar, é uma forma para a qual países tropicais como o Brasil dispõem de recursos de grande abundância. Os painéis fotovoltaicos são conectados a conversores que servem para definir um estágio de potência para produção de energia elétrica. Normalmente quando o conversor funciona por algum tempo, seus componentes indutivos e capacitivos aquecem, causando um aumento na resistência de saída do conversor. Este problema leva o sistema a outro ponto de operação, contribuindo diretamente para a perda da potência fornecida pelo mesmo. O objetivo do trabalho é de empregar um controlador robusto de realimentação de estados em um conversor CC-CC Buck-Boost ligado a um painel fotovoltaico para que a mudança da resistência de seus componentes ou a diminuição da radiação solar no painel não comprometa a tensão de saída da planta e consequentemente não diminua a potência fornecida pela mesma.


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  • A utilização de painéis fotovoltaicos para a produção de energia elétrica a partir do aproveitamento da energia solar, é uma forma para a qual países tropicais como o Brasil dispõem de recursos de grande abundância. Os painéis fotovoltaicos são conectados a conversores que servem para definir um estágio de potência para produção de energia elétrica. Normalmente quando o conversor funciona por algum tempo, seus componentes indutivos e capacitivos aquecem, causando um aumento na resistência de saída do conversor. Este problema leva o sistema a outro ponto de operação, contribuindo diretamente para a perda da potência fornecida pelo mesmo. O objetivo do trabalho é de empregar um controlador robusto de realimentação de estados em um conversor CC-CC Buck-Boost ligado a um painel fotovoltaico para que a mudança da resistência de seus componentes ou a diminuição da radiação solar no painel não comprometa a tensão de saída da planta e consequentemente não diminua a potência fornecida pela mesma.

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  • XIANKLEBER CAVALCANTE BENJAMIM
  • Identificação Visual de Caixas de Medicamentos Usando Features Correspondentes 

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • ANGÉLICA FÉLIX DE CASTRO
  • Data: 30/07/2012
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  • Este trabalho utiliza algoritmos de visão computacional relacionado as features na identificação de caixas de medicamentos para deficientes visuais. O sistema é para pes- soas que apresentam alguma enfermidade que comprometa sua visão, prejudicando a identificação do medicamento correto a ser ingerido. Utilizamos a câmera, disponível em vários dispositivos populares como computadores, televisores e celulares, para identi- ficar a caixa do medicamento correto através da imagem e áudio mostrando ao deficiente as informações sobre a medicação como a posologia, indicação e contra indicações da medicação. Para isso, utilizamos um modelo de detecção de objetos usando algoritmos para identificar as features das caixas pela a imagem da caixa e exibição do áudio do me- dicamento da comparando o tempo que cada deficiente visual identifica a sua medicação e os benefícios que o sistema traz. Fazer uso dessa tecnologia pode ajudar várias pessoas com deficiência visual a tomarem o medicamento certo na hora indicada previamente pelo médico. Os experimentos realizados com 15 pessoas 93% acreditam que o sistema é útil e muito útil para identicar os medicamentos pelas caixas. 


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  • Este trabalho utiliza algoritmos de visão computacional relacionado as features na identificação de caixas de medicamentos para deficientes visuais. O sistema é para pes- soas que apresentam alguma enfermidade que comprometa sua visão, prejudicando a identificação do medicamento correto a ser ingerido. Utilizamos a câmera, disponível em vários dispositivos populares como computadores, televisores e celulares, para identi- ficar a caixa do medicamento correto através da imagem e áudio mostrando ao deficiente as informações sobre a medicação como a posologia, indicação e contra indicações da medicação. Para isso, utilizamos um modelo de detecção de objetos usando algoritmos para identificar as features das caixas pela a imagem da caixa e exibição do áudio do me- dicamento da comparando o tempo que cada deficiente visual identifica a sua medicação e os benefícios que o sistema traz. Fazer uso dessa tecnologia pode ajudar várias pessoas com deficiência visual a tomarem o medicamento certo na hora indicada previamente pelo médico. Os experimentos realizados com 15 pessoas 93% acreditam que o sistema é útil e muito útil para identicar os medicamentos pelas caixas. 

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  • TÚLIO DE PAIVA MARQUES CARVALHO
  • ISE-SPL: Uma Abordagem Baseada em Linha de Produtos de Software Aplicada à Geração Automática de Sistemas para Educação Médica na Plataforma E-learning

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • CRISTINE MARTINS GOMES DE GUSMÃO
  • Data: 03/08/2012
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  • Iniciada nas décadas de 1960 e 1970, a chamada revolução digital se intensificou com a disseminação da Internet em meados dos anos 1990, provocando significativas mudanças nas mais diversas atividades humanas. Tal revolução incrementou as alterações iniciadas pela difusão dos computadores nos processos produtivos, no mercado de trabalho, nas empresas e organizações, na produção cultural, nas relações sociais e na educação. Os impactos da internet foram tão grandes que a maior parte das atividades humanas atualmente dela não pode se isentar. Permeado por este fenômeno, ou novo paradigma social, o e-learning, também conhecido como educação à distância, surge como uma forma complementar de ensino, apresentando algumas vantagens como: aumento da acessibilidade da informação, aprendizado personalizado, democratização do ensino e facilidade de atualização, distribuição e padronização do conteúdo. Neste sentido, essa proposta de dissertação de mestrado tem como objeto o desenvolvimento de uma LPS (Linhas de Produto de Software), cujo propósito é a geração automática de sistemas e-learning para educação medica. Desta modo, criando um instrumento transversal, visto que este trabalho está na interseção de três áreas: educação, medicina e tecnologia da informação e comunicação. Com isso, a contribuição mais significativa dessa proposta é o desenvolvimento de uma metodologia inovadora para a educação medica que visa auxiliar o docente de medicina na sua prática pedagógica por meio do uso de tecnologias educacionais.


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  • Iniciada nas décadas de 1960 e 1970, a chamada revolução digital se intensificou com a disseminação da Internet em meados dos anos 1990, provocando significativas mudanças nas mais diversas atividades humanas. Tal revolução incrementou as alterações iniciadas pela difusão dos computadores nos processos produtivos, no mercado de trabalho, nas empresas e organizações, na produção cultural, nas relações sociais e na educação. Os impactos da internet foram tão grandes que a maior parte das atividades humanas atualmente dela não pode se isentar. Permeado por este fenômeno, ou novo paradigma social, o e-learning, também conhecido como educação à distância, surge como uma forma complementar de ensino, apresentando algumas vantagens como: aumento da acessibilidade da informação, aprendizado personalizado, democratização do ensino e facilidade de atualização, distribuição e padronização do conteúdo. Neste sentido, essa proposta de dissertação de mestrado tem como objeto o desenvolvimento de uma LPS (Linhas de Produto de Software), cujo propósito é a geração automática de sistemas e-learning para educação medica. Desta modo, criando um instrumento transversal, visto que este trabalho está na interseção de três áreas: educação, medicina e tecnologia da informação e comunicação. Com isso, a contribuição mais significativa dessa proposta é o desenvolvimento de uma metodologia inovadora para a educação medica que visa auxiliar o docente de medicina na sua prática pedagógica por meio do uso de tecnologias educacionais.

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  • ARTHUR SALGADO DE MEDEIROS
  • Desenvolvimento de Software para Simulação de Motores com Dispositivos de Partida Baseada na Integração do ATP com o TOpReDE

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • CLOVIS BOSCO MENDONCA OLIVEIRA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 03/08/2012
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  • O transitório que envolve a partida de motores de médio e grande porte ligados no sistema elétrico das concessionárias distribuidoras de energia elétrica tem se situado principalmente nos casos em que essas cargas estão localizadas em pontos mais remotos dos alimentadores, no conjunto dos principais problemas a serem resolvidos, dados os efeitos que as partidas dessas cargas impõem à qualidade do fornecimento de energia elétrica dos consumidores.O Software desenvolvido tem o objetivo de realizar a interação entre os softwares TOpReDE e ATP de forma que as redes de distribuição de energia elétrica contidas no banco de dados do TOpReDE - Técnicas de Otimização para Redes de Distribuição de Energia Elétrica (Programa desenvolvido, entre 2004 e 2005, pela base de pesquisa OSEE - Otimização em Sistemas de Energia Elétrica, que envolve professores dos departamento de Engenharia Elétrica e de Engenharia da Computação da UFRN) sejam convertidas para o formato de dados do ATP (AlternativeTransientProgram) – programa que permite a simulação de transitórios eletromagnéticos em redes polifásicas, para que seja possível adicionar a estas redes de distribuição: motores elétricos de indução, dispositivos de partida de motores, cargas com potência constante e equipamentos de medição com o objetivo de detectar e analisar previamente, tanto graficamente (através do software PlotXY) quanto sob a forma de relatórios, possíveis distúrbios causados a estas redes mediante a partida de motores.


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  • O transitório que envolve a partida de motores de médio e grande porte ligados no sistema elétrico das concessionárias distribuidoras de energia elétrica tem se situado principalmente nos casos em que essas cargas estão localizadas em pontos mais remotos dos alimentadores, no conjunto dos principais problemas a serem resolvidos, dados os efeitos que as partidas dessas cargas impõem à qualidade do fornecimento de energia elétrica dos consumidores.O Software desenvolvido tem o objetivo de realizar a interação entre os softwares TOpReDE e ATP de forma que as redes de distribuição de energia elétrica contidas no banco de dados do TOpReDE - Técnicas de Otimização para Redes de Distribuição de Energia Elétrica (Programa desenvolvido, entre 2004 e 2005, pela base de pesquisa OSEE - Otimização em Sistemas de Energia Elétrica, que envolve professores dos departamento de Engenharia Elétrica e de Engenharia da Computação da UFRN) sejam convertidas para o formato de dados do ATP (AlternativeTransientProgram) – programa que permite a simulação de transitórios eletromagnéticos em redes polifásicas, para que seja possível adicionar a estas redes de distribuição: motores elétricos de indução, dispositivos de partida de motores, cargas com potência constante e equipamentos de medição com o objetivo de detectar e analisar previamente, tanto graficamente (através do software PlotXY) quanto sob a forma de relatórios, possíveis distúrbios causados a estas redes mediante a partida de motores.

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  • FRANCISCO ARY ALVES DE SOUZA
  • Análise de desempenho da rede neural artificial do tipo multilayer perceptron na era multicore

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • Data: 07/08/2012
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  • As redes neurais artificiais geralmente são aplicadas na solução de problemas complexos. Em problemas com maior complexidade ao aumentar o número de camadas e de neurônios é possível conseguir uma maior eficiência funcional, porém, isto acarreta em um maior esforço computacional. O tempo de resposta é um fator importante na decisão
    de usá-la em determinados sistemas. Muitos defendem que o maior custo computacional está na fase de treinamento. Porém, esta fase é realizada apenas uma única vez. Já treinada é necessário usar os recursos computacionais existentes de forma eficiente. Diante da era multicore o problema se resume à utilização eficiente de todos os núcleos de processamento disponíveis. No entanto, é necessário considerar a sobrecarga existente nas aplicações paralelas, neste sentido, esse trabalho propõe uma estrutura modular que mostrou-se ser mais adequado para as implementações paralelas. Neste é proposto paralelizar o processo feedforward (passo para frente) de uma RNA do tipo MLP, implementada com o OpenMP em uma arquitetura computacional de memória compartilhada. A investigação se dará com a realização de testes e análises dos tempos de execução. O speedup, a eficiência e a escalabilidade são analisados. Na proposta apresentada é possível percebe que ao diminuir o número de conexões entre os neurônios remotos o tempo de resposta da rede diminui e por consequência o tempo total de execução. O tempo necessário para comunicação e sincronismo está diretamente ligado ao número de neurônios remotos da rede, sendo então, necessário observar sua melhor distribuição.


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  • As redes neurais artificiais geralmente são aplicadas na solução de problemas complexos. Em problemas com maior complexidade ao aumentar o número de camadas e de neurônios é possível conseguir uma maior eficiência funcional, porém, isto acarreta em um maior esforço computacional. O tempo de resposta é um fator importante na decisão
    de usá-la em determinados sistemas. Muitos defendem que o maior custo computacional está na fase de treinamento. Porém, esta fase é realizada apenas uma única vez. Já treinada é necessário usar os recursos computacionais existentes de forma eficiente. Diante da era multicore o problema se resume à utilização eficiente de todos os núcleos de processamento disponíveis. No entanto, é necessário considerar a sobrecarga existente nas aplicações paralelas, neste sentido, esse trabalho propõe uma estrutura modular que mostrou-se ser mais adequado para as implementações paralelas. Neste é proposto paralelizar o processo feedforward (passo para frente) de uma RNA do tipo MLP, implementada com o OpenMP em uma arquitetura computacional de memória compartilhada. A investigação se dará com a realização de testes e análises dos tempos de execução. O speedup, a eficiência e a escalabilidade são analisados. Na proposta apresentada é possível percebe que ao diminuir o número de conexões entre os neurônios remotos o tempo de resposta da rede diminui e por consequência o tempo total de execução. O tempo necessário para comunicação e sincronismo está diretamente ligado ao número de neurônios remotos da rede, sendo então, necessário observar sua melhor distribuição.

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  • ANTONIO PÉRICLES BONFIM SARAIVA DE OLIVEIRA
  • Controle de veículo aéreo não tripulado do tipo helicóptero baseado em redes neurais artificiais

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • RICARDO CORDEIRO DE FARIAS
  • Data: 13/08/2012
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  • Propõe-se a criação de um controle neural (neurocontrolador) baseado na aprendiza-
    gem supervisionada, com uma rede neural artificial (RNA), sem a modelagem por espaço
    de estados, utilizando o Flightgear como simulador e ambientes de testes integrado com
    módulos de coleta de dados e controle. Diversas arquiteturas da RNA foram testadas a
    fim de que as mesma tivesse a eficácia pretendida nos diversos procedimentos (decola-
    gem, pairagem, deslocamento e pouso). Testes com as RNA treinadas foram realizados
    até que fosse encontrada uma pudesse gerar as respostas necessárias atendendo aos requi-
    sitos de eficiência e estabilidade necessários ao controle do VANT.


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  • *

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  • GIANCARLOS COSTA BARBOSA
  • Projeto de um Transformador utilizado em uma Planta de Plasma

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBERTO SOTO LOCK
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • Data: 13/08/2012
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  • A contaminação do ambiente é uma questão que diz respeito a todos. O lixo tóxico é uma das principais causas de contaminação e uma solução global para eliminá-lo é o uso do plasma térmico. Atualmente, está em fase de desenvolvimento uma planta de inertização de lixo tóxico. Esta planta é composta, basicamente, por uma fonte de alimentação de radiofrequência (fonte RF) e uma tocha indutiva a plasma. Como a fonte de alimentação e a tocha apresentam uma diferença de impedâncias, faz-se necessário o uso de um transformador. Dessa forma, este trabalho apresenta a metodologia e o desenvolvimento de um transformador de média potência (50 kW) operando a alta frequência (400 kHz), utilizando ferramentas computacionais para os cálculos de campos eletromagnéticos.


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  • A contaminação do ambiente é uma questão que diz respeito a todos. O lixo tóxico é uma das principais causas de contaminação e uma solução global para eliminá-lo é o uso do plasma térmico. Atualmente, está em fase de desenvolvimento uma planta de inertização de lixo tóxico. Esta planta é composta, basicamente, por uma fonte de alimentação de radiofrequência (fonte RF) e uma tocha indutiva a plasma. Como a fonte de alimentação e a tocha apresentam uma diferença de impedâncias, faz-se necessário o uso de um transformador. Dessa forma, este trabalho apresenta a metodologia e o desenvolvimento de um transformador de média potência (50 kW) operando a alta frequência (400 kHz), utilizando ferramentas computacionais para os cálculos de campos eletromagnéticos.

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  • NAIYAN HARI CANDIDO LIMA
  • Classificação de padrões através de um comitê de máquinas aprimorado por aprendizagem por reforço

  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • Data: 13/08/2012
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  • A aprendizagem por reforço é uma técnica de aprendizado de máquina que, embora já te- nha encontrado uma grande quantidade de aplicações, talvez ainda não tenha alcançado seu pleno potencial. Uma das possibilidades que não foi devidamente testada até hoje foi a utili- zação da aprendizagem por reforço em conjunto com outros métodos para a solução de pro- blemas de classificação de padrões.

    É bem documentada na literatura a problemática que ensembles de máquinas de vetor de suporte encontram em termos de capacidade de generalização. Algoritmos como Adaboost não lidam com apropriadamente com os desequilíbrios que podem surgir nessas situações. Várias alternativas já foram propostas, com margens variadas de sucesso.

    Esta dissertação apresenta uma nova abordagem para a construção de comitês de máqui- nas de vetor de suporte. O algoritmo apresentado combina o algoritmo Adaboost com uma camada de aprendizagem por reforço, para ajustar parâmetros do comitê evitando que dese- quilíbrios nos classificadores componentes do comitê prejudiquem o desempenho de generali- zação da hipótese final. Foram efetuadas comparações de comitês com e sem essa camada adicional de aprendizagem por reforço, testando conjuntos de dados benchmarks amplamente conhecidos na área de classificação de padrões.


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  • A aprendizagem por reforço é uma técnica de aprendizado de máquina que, embora já te- nha encontrado uma grande quantidade de aplicações, talvez ainda não tenha alcançado seu pleno potencial. Uma das possibilidades que não foi devidamente testada até hoje foi a utili- zação da aprendizagem por reforço em conjunto com outros métodos para a solução de pro- blemas de classificação de padrões.

    É bem documentada na literatura a problemática que ensembles de máquinas de vetor de suporte encontram em termos de capacidade de generalização. Algoritmos como Adaboost não lidam com apropriadamente com os desequilíbrios que podem surgir nessas situações. Várias alternativas já foram propostas, com margens variadas de sucesso.

    Esta dissertação apresenta uma nova abordagem para a construção de comitês de máqui- nas de vetor de suporte. O algoritmo apresentado combina o algoritmo Adaboost com uma camada de aprendizagem por reforço, para ajustar parâmetros do comitê evitando que dese- quilíbrios nos classificadores componentes do comitê prejudiquem o desempenho de generali- zação da hipótese final. Foram efetuadas comparações de comitês com e sem essa camada adicional de aprendizagem por reforço, testando conjuntos de dados benchmarks amplamente conhecidos na área de classificação de padrões.

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  • SINARA DA ROCHA MARTINS
  • Estudo Avaliativo de um Algoritmo Genético Auto-Organizável e Multiobjetivo utilizando Aprendizado de Máquina para Aplicações de Telecomunicações

  • Orientador : CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • ALEXANDRE DA COSTA PEREIRA
  • Data: 15/08/2012
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  • Este trabalho apresenta um estudo avaliativo dos efeitos da utilização de uma técnica de aprendizado de máquina nas características principais de um algoritmo genético multiobjetivo e auto-organizável. Um algoritmo genético típico pode ser visto como uma técnica de busca que é normalmente aplicada em problemas que envolvem complexidade não polinomial.  Originalmente, estes algoritmos foram idealizados para criar métodos que buscam soluções aceitáveis (ótimos locais) para problemas em que os ótimos globais são inacessíveis ou são de difícil obtenção. À princípio, considerando apenas uma função de adaptação e um único objetivo de otimização. Hoje, entretanto, são comuns as implementações que não só consideram diversos objetivos de otimização simultaneamente (algoritmos multiobjetivos), mas também que permitem a alteração de diversos componentes do algoritmo dinamicamente (algoritmos auto-organizáveis). Além disso, são comuns também as combinações dos algoritmos genéticos com técnicas de aprendizado de máquina para melhorar algumas de suas características de desempenho e utilização. Neste trabalho, um algoritmo genético com recursos de aprendizado de máquina foi desenvolvido e analisado. A técnica de aprendizado de máquina utilizada foi uma variante de interpolação bicúbica, conhecida como Spline 2D. E sua aplicação foi feita para estimar o comportamento de uma função de fitness dinâmica, a partir do conhecimento obtido de um conjunto de experimentos realizados em laboratório. Esta função de fitness é também denominada de função de avaliação e é responsável pela determinação do grau de aptidão de uma solução candidata (indivíduo) em relação às demais de uma mesma população. O algoritmo pode ser aplicado em diversas áreas, inclusive no domínio das telecomunicações, como nos projetos de antenas e de superfícies seletivas de frequência. Neste trabalho em particular, o algoritmo apresentado foi desenvolvido para otimizar o projeto de uma antena de microfita comumente utilizada em sistemas de comunicação sem fio e projetada para aplicação em sistemas de banda ultra larga (Ultra Wideband - UWB). O protótipo de algoritmo final permitiu a otimização de duas dimensões da geometria da antena - a altura (Ls) e a Largura (Ws) de uma fenda no plano de terra com relação a três objetivos: largura de banda do sinal irradiado, perda de retorno e desvio da frequência central. As duas dimensões (Ls e Ws) são usadas como variáveis em três modelos diferentes de spline, uma para cada objetivo da otimização, para compor uma função de adaptação composta multiobjetiva. O resultado final proposto pelo algoritmo foi comparado com o resultado obtido de um programa simulador e com o resultado medido de um protótipo físico da antena construída em laboratório. No estudo apresentado, este protótipo foi analisado com relação ao seu grau de sucesso, no que diz respeito a quatro características importantes de um algoritmo genético multiobjectivo auto-organizável:  desempenho, flexibilidade, escalabilidade e exatidão dos resultados apresentados. Ao final do estudo, observou-se um ganho sensível com relação à flexibilidade e com relação à exatidão, embora tenha havido uma perda observável no que diz respeito ao desempenho e escalabilidade do algoritmo.  


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  • Este trabalho apresenta um estudo avaliativo dos efeitos da utilização de uma técnica de aprendizado de máquina nas características principais de um algoritmo genético multiobjetivo e auto-organizável. Um algoritmo genético típico pode ser visto como uma técnica de busca que é normalmente aplicada em problemas que envolvem complexidade não polinomial.  Originalmente, estes algoritmos foram idealizados para criar métodos que buscam soluções aceitáveis (ótimos locais) para problemas em que os ótimos globais são inacessíveis ou são de difícil obtenção. À princípio, considerando apenas uma função de adaptação e um único objetivo de otimização. Hoje, entretanto, são comuns as implementações que não só consideram diversos objetivos de otimização simultaneamente (algoritmos multiobjetivos), mas também que permitem a alteração de diversos componentes do algoritmo dinamicamente (algoritmos auto-organizáveis). Além disso, são comuns também as combinações dos algoritmos genéticos com técnicas de aprendizado de máquina para melhorar algumas de suas características de desempenho e utilização. Neste trabalho, um algoritmo genético com recursos de aprendizado de máquina foi desenvolvido e analisado. A técnica de aprendizado de máquina utilizada foi uma variante de interpolação bicúbica, conhecida como Spline 2D. E sua aplicação foi feita para estimar o comportamento de uma função de fitness dinâmica, a partir do conhecimento obtido de um conjunto de experimentos realizados em laboratório. Esta função de fitness é também denominada de função de avaliação e é responsável pela determinação do grau de aptidão de uma solução candidata (indivíduo) em relação às demais de uma mesma população. O algoritmo pode ser aplicado em diversas áreas, inclusive no domínio das telecomunicações, como nos projetos de antenas e de superfícies seletivas de frequência. Neste trabalho em particular, o algoritmo apresentado foi desenvolvido para otimizar o projeto de uma antena de microfita comumente utilizada em sistemas de comunicação sem fio e projetada para aplicação em sistemas de banda ultra larga (Ultra Wideband - UWB). O protótipo de algoritmo final permitiu a otimização de duas dimensões da geometria da antena - a altura (Ls) e a Largura (Ws) de uma fenda no plano de terra com relação a três objetivos: largura de banda do sinal irradiado, perda de retorno e desvio da frequência central. As duas dimensões (Ls e Ws) são usadas como variáveis em três modelos diferentes de spline, uma para cada objetivo da otimização, para compor uma função de adaptação composta multiobjetiva. O resultado final proposto pelo algoritmo foi comparado com o resultado obtido de um programa simulador e com o resultado medido de um protótipo físico da antena construída em laboratório. No estudo apresentado, este protótipo foi analisado com relação ao seu grau de sucesso, no que diz respeito a quatro características importantes de um algoritmo genético multiobjectivo auto-organizável:  desempenho, flexibilidade, escalabilidade e exatidão dos resultados apresentados. Ao final do estudo, observou-se um ganho sensível com relação à flexibilidade e com relação à exatidão, embora tenha havido uma perda observável no que diz respeito ao desempenho e escalabilidade do algoritmo.  

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  • DANIEL GUERRA VALE DA FONSECA
  • MODELAGEM E CONTROLE ADAPTATIVO DE UMA PLANTA DIDÁTICA DE NÍVEL COM INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • LUÍS FERNANDO ALVES PEREIRA
  • Data: 31/08/2012
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  • Plantas didáticas são consideradas boas ferramentas para o ensino e aprendizado de controle de processos. Possibilitam o desenvolvimento de pesquisa em diversas áreas, como controle, instrumentação, automação, modelagem e identificação, proporcionando um contato direto com equipamentos semelhantes ou até mesmo usados no setor industrial. Em vista dessas capacidades, o objetivo deste trabalho consiste em modelar e controlar a planta didática T5552 (fabricante Amatrol), que constitui um sistema de controle de processo para vazão e nível com instrumentação industrial. Com o modelo foi possível construir um simulador capaz permitir estudos a respeito do funcionamento do sistema, sem os gastos com a operação do processo real. É o caso de experimentos com controladores, que podem ser testados diversas vezes antes de serem efetivamente utilizados no processo real. O controle mantém as variáveis dentro dos limites de operação desejados. Dentres os diversos tipos de controladores existentes, será dado foco aos de tipo adaptativo, principalmente ao auto-sintonizável direto (Direct Self-Tuning Regulator – DSTR) com ação integral e ao controlador com Escalonado de Ganho (Gain Schedule – GS). O controlador DSTR foi baseado no método de posicionamento de pólos e teve seus parâmetros estimados através da técnica dos mínimos quadrados recursivos. As características dos sistema adaptativo foram de grande valia para garantir um desempenho satisfatório do controlador,  quando aplicado à planta.

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  • Plantas didáticas são consideradas boas ferramentas para o ensino e aprendizado de controle de processos. Possibilitam o desenvolvimento de pesquisa em diversas áreas, como controle, instrumentação, automação, modelagem e identificação, proporcionando um contato direto com equipamentos semelhantes ou até mesmo usados no setor industrial. Em vista dessas capacidades, o objetivo deste trabalho consiste em modelar e controlar a planta didática T5552 (fabricante Amatrol), que constitui um sistema de controle de processo para vazão e nível com instrumentação industrial. Com o modelo foi possível construir um simulador capaz permitir estudos a respeito do funcionamento do sistema, sem os gastos com a operação do processo real. É o caso de experimentos com controladores, que podem ser testados diversas vezes antes de serem efetivamente utilizados no processo real. O controle mantém as variáveis dentro dos limites de operação desejados. Dentres os diversos tipos de controladores existentes, será dado foco aos de tipo adaptativo, principalmente ao auto-sintonizável direto (Direct Self-Tuning Regulator – DSTR) com ação integral e ao controlador com Escalonado de Ganho (Gain Schedule – GS). O controlador DSTR foi baseado no método de posicionamento de pólos e teve seus parâmetros estimados através da técnica dos mínimos quadrados recursivos. As características dos sistema adaptativo foram de grande valia para garantir um desempenho satisfatório do controlador,  quando aplicado à planta.
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  • ALYNNE CONCEICAO SARAIVA DE QUEIROZ
  • Extração e Representação de Conhecimento de Séries Temporais de Demanda de Energia Elétrica

    Extração e Representação de Conhecimento de Séries Temporais de Demanda de Energia Elétrica usando o TSKR

  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • DANIEL ALOISE
  • ILONEIDE CARLOS DE OLIVEIRA RAMOS
  • CARMELO JOSÉ ALBANEZ BASTOS FILHO
  • Data: 24/09/2012
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  • A abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas ligadas ao setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de demanda de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam importantes para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeiras.
    O presente trabalho expõe uma metodologia baseada em ferramentas de mineração e representação de séries temporais, com o objetivo de extrair conhecimento que relacionam as demandas de energia de diversas zonas de abastecimento de uma concessionária. O método utilizado tem como objetivo a descrição das relações temporais locais de séries temporais multivariadas, chamado de Time Series Knowledge Mining (TSKM), que explora as relações de duração, coincidência e seqüência de eventos. Assim, podemos extrair regras que descrevem a co-ocorrência de eventos nas séries de demanda de energia, de modo a oferecer uma linguagem de fácil compreensão sobre o sistema global. Para a representação desses dados será utilizada a linguagem Time Series Knowledge Representation (TSKR) que representa as relações temporais extraídas pelo TSKM de forma simbólicaA abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas do setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de consumo de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam necessárias para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeirasA abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas do setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de consumo de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam necessárias para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeiras.
    A abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas do setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de consumo de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam necessárias para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeiras.
    O presente trabalho expõe uma metodologia baseada em ferramentas de mineração e representação de séries temporais, com o objetivo de extrair conhecimento que relacionam séries de demanda de energia elétrica de diversas subestações interligadas de uma concessionária. O método utilizado explora relações de duração, coincidência e ordem parcial de eventos em séries temporais multivariadas. Para a representação do conhecimento extraído será utilizada a linguagem proposta por Mörchen (2005) chamada Time Series Knowledge Representation (TSKR).
    Foi realizado um estudo de caso usando séries temporais de demanda de energia de 8 subestações interligadas por um sistema em anel, que alimenta a região metropolitana de Goiânia-GO, cedidas pela CELG (Companhia Energética de Goiás), permissionária do serviço de distribuição de energia no estado de Goiás (Brasil).

    A abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas do setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de consumo de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam necessárias para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeiras.

    O presente trabalho expõe uma metodologia baseada em ferramentas de mineração e representação de séries temporais, com o objetivo de extrair conhecimento que relacionam séries de demanda de energia elétrica de diversas subestações interligadas de uma concessionária. O método utilizado explora relações de duração, coincidência e ordem parcial de eventos em séries temporais multivariadas. Para a representação do conhecimento extraído será utilizada a linguagem proposta por Mörchen (2005) chamada Time Series Knowledge Representation (TSKR).

    Foi realizado um estudo de caso usando séries temporais de demanda de energia de 8 subestações interligadas por um sistema em anel, que alimenta a região metropolitana de Goiânia-GO, cedidas pela CELG (Companhia Energética de Goiás), permissionária do serviço de distribuição de energia no estado de Goiás (Brasil).

     

    Foi realizado um estudo de caso usando séries temporais de demanda de energia de 8 subestações interligadas por um sistema em anel, que alimenta a região metropolitana de Goiânia-GO, cedidas pela CELG (Companhia Energética de Goiás), permissionária do serviço de distribuição de energia no estado de Goiás (Brasil).O presente trabalho expõe uma metodologia baseada em ferramentas de mineração e representação de séries temporais, com o objetivo de extrair conhecimento que relacionam séries de demanda de energia elétrica de diversas subestações interligadas de uma concessionária. O método utilizado explora relações de duração, coincidência e ordem parcial de eventos em séries temporais multivariadas. Para a representação do conhecimento extraído será utilizada a linguagem proposta por Mörchen (2005) chamada Time Series Knowledge Representation (TSKR).
    Foi realizado um estudo de caso usando séries temporais de demanda de energia de 8 subestações interligadas por um sistema em anel, que alimenta a região metropolitana de Goiânia-GO, cedidas pela CELG (Companhia Energética de Goiás), permissionária do serviço de distribuição de energia no estado de Goiás (Brasil

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  • A abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas ligadas ao setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de demanda de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam importantes para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeiras.
    O presente trabalho expõe uma metodologia baseada em ferramentas de mineração e representação de séries temporais, com o objetivo de extrair conhecimento que relacionam as demandas de energia de diversas zonas de abastecimento de uma concessionária. O método utilizado tem como objetivo a descrição das relações temporais locais de séries temporais multivariadas, chamado de Time Series Knowledge Mining (TSKM), que explora as relações de duração, coincidência e seqüência de eventos. Assim, podemos extrair regras que descrevem a co-ocorrência de eventos nas séries de demanda de energia, de modo a oferecer uma linguagem de fácil compreensão sobre o sistema global. Para a representação desses dados será utilizada a linguagem Time Series Knowledge Representation (TSKR) que representa as relações temporais extraídas pelo TSKM de forma simbólicaA abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas do setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de consumo de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam necessárias para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeirasA abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas do setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de consumo de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam necessárias para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeiras.
    A abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas do setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de consumo de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam necessárias para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeiras.
    O presente trabalho expõe uma metodologia baseada em ferramentas de mineração e representação de séries temporais, com o objetivo de extrair conhecimento que relacionam séries de demanda de energia elétrica de diversas subestações interligadas de uma concessionária. O método utilizado explora relações de duração, coincidência e ordem parcial de eventos em séries temporais multivariadas. Para a representação do conhecimento extraído será utilizada a linguagem proposta por Mörchen (2005) chamada Time Series Knowledge Representation (TSKR).
    Foi realizado um estudo de caso usando séries temporais de demanda de energia de 8 subestações interligadas por um sistema em anel, que alimenta a região metropolitana de Goiânia-GO, cedidas pela CELG (Companhia Energética de Goiás), permissionária do serviço de distribuição de energia no estado de Goiás (Brasil).

    A abertura do mercado brasileiro de energia elétrica e a competitividade entre as empresas do setor energético fazem com que a busca por informações úteis e ferramentas que venham a auxiliar na tomada de decisões, aumente por parte das concessionárias. Uma importante fonte de conhecimento para essas concessionárias são as séries temporais de consumo de energia. A identificação de padrões de comportamento e a descrição de eventos se tornam necessárias para a execução de atividades de planejamento, buscando melhorias na qualidade de atendimento e vantagens financeiras.

    O presente trabalho expõe uma metodologia baseada em ferramentas de mineração e representação de séries temporais, com o objetivo de extrair conhecimento que relacionam séries de demanda de energia elétrica de diversas subestações interligadas de uma concessionária. O método utilizado explora relações de duração, coincidência e ordem parcial de eventos em séries temporais multivariadas. Para a representação do conhecimento extraído será utilizada a linguagem proposta por Mörchen (2005) chamada Time Series Knowledge Representation (TSKR).

    Foi realizado um estudo de caso usando séries temporais de demanda de energia de 8 subestações interligadas por um sistema em anel, que alimenta a região metropolitana de Goiânia-GO, cedidas pela CELG (Companhia Energética de Goiás), permissionária do serviço de distribuição de energia no estado de Goiás (Brasil).

     

    Foi realizado um estudo de caso usando séries temporais de demanda de energia de 8 subestações interligadas por um sistema em anel, que alimenta a região metropolitana de Goiânia-GO, cedidas pela CELG (Companhia Energética de Goiás), permissionária do serviço de distribuição de energia no estado de Goiás (Brasil).O presente trabalho expõe uma metodologia baseada em ferramentas de mineração e representação de séries temporais, com o objetivo de extrair conhecimento que relacionam séries de demanda de energia elétrica de diversas subestações interligadas de uma concessionária. O método utilizado explora relações de duração, coincidência e ordem parcial de eventos em séries temporais multivariadas. Para a representação do conhecimento extraído será utilizada a linguagem proposta por Mörchen (2005) chamada Time Series Knowledge Representation (TSKR).
    Foi realizado um estudo de caso usando séries temporais de demanda de energia de 8 subestações interligadas por um sistema em anel, que alimenta a região metropolitana de Goiânia-GO, cedidas pela CELG (Companhia Energética de Goiás), permissionária do serviço de distribuição de energia no estado de Goiás (Brasil
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  • JESSÉ HANIEL DO NASCIMENTO BATISTA
  • Sistema de Teleoftalmologia para Auxílio ao Pré-Diagnóstico de Disfunções Oculomotoras

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • GLAUCIA REGINA MEDEIROS AZAMBUJA SIZILIO
  • Data: 18/10/2012
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  • A visão é um dos cinco sentidos do corpo humano e, em crianças, é responsável por até 80% da percepção do mundo ao redor. Segundo a Organização Mundial de Saúde, existem 1,5 milhão de crianças de 0 a 16 anos que possuem baixa visão e são consideradas cegas. Conhecida pelo nome de ambliopia dentro da medicina oftalmológica, a baixa visão (como é conhecida popularmente) é uma deficiência ocular causada pela má captura da imagem pela retina mesmo com o uso de lentes corretivas. O Ministério da Educação do Brasil aponta essa deficiência visual (dentre outras) como um grande desafio aos educadores de crianças, principalmente no processo de alfabetização. Visto que uma das causas da ambliopia é a descoordenação motora dos olhos, o diagnóstico pode ser feito com instrumentos eletrônicos que utilizam técnicas de processamento de imagens para a detecção do movimento dos olhos em tempo real. Esse rastreamento pode ser realizado de forma intrusiva ou não intrusiva em relação ao contato do equipamento com a pele e os olhos do usuário. Este trabalho apresenta uma proposta de sistema embarcado baseado em SOC ARM equipado com uma webcam para auxiliar como ferramenta de equipes itinerantes de saúde básica do governo federal no diagnóstico de deficiências visuais de causa motora, como a ambliopia.


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  • A visão é um dos cinco sentidos do corpo humano e, em crianças, é responsável por até 80% da percepção do mundo ao redor. Segundo a Organização Mundial de Saúde, existem 1,5 milhão de crianças de 0 a 16 anos que possuem baixa visão e são consideradas cegas. Conhecida pelo nome de ambliopia dentro da medicina oftalmológica, a baixa visão (como é conhecida popularmente) é uma deficiência ocular causada pela má captura da imagem pela retina mesmo com o uso de lentes corretivas. O Ministério da Educação do Brasil aponta essa deficiência visual (dentre outras) como um grande desafio aos educadores de crianças, principalmente no processo de alfabetização. Visto que uma das causas da ambliopia é a descoordenação motora dos olhos, o diagnóstico pode ser feito com instrumentos eletrônicos que utilizam técnicas de processamento de imagens para a detecção do movimento dos olhos em tempo real. Esse rastreamento pode ser realizado de forma intrusiva ou não intrusiva em relação ao contato do equipamento com a pele e os olhos do usuário. Este trabalho apresenta uma proposta de sistema embarcado baseado em SOC ARM equipado com uma webcam para auxiliar como ferramenta de equipes itinerantes de saúde básica do governo federal no diagnóstico de deficiências visuais de causa motora, como a ambliopia.

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  • THIAGO MEDEIROS BARROS
  • SUPERVISÓRIO INTELIGENTE DE PROCESSOS NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO E GÁS: APLICAÇÃO EM
    UMA COLUNA DE DESTILAÇÃO SIMULADA INTEGRADA A INSTRUMENTAÇÃO REAL.

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCIA MARIA LIMA DUARTE
  • FREDE DE OLIVEIRA CARVALHO
  • Data: 12/11/2012
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  • A necessidade de desenvolver uma arquitetura que promovesse a monitoração de softwares
    de simulação através de supervisórios, agregando módulos inteligentes e equipamentos como CLP's
    de acordo com necessidade do problema, foi a força motriz desse trabalho. No presente estudo será
    desenvolvido um supervisório inteligente sobre uma simulação modelada no Unisim. Será utilizado
    como comunicação entre o supervisório e o software de simulação o OLE Automation, o qual, junto
    ao uso de banco de dados, promoverá uma arquitetura de fácil manutenção e escalável. Agregando
    valor ao trabalho, serão desenvolvidos módulos inteligentes para pré-processamento e extração de
    características dos dados, e inferência de variáveis. Esses módulos terão como base principal o
    software Encog.


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  • A necessidade de desenvolver uma arquitetura que promovesse a monitoração de softwares
    de simulação através de supervisórios, agregando módulos inteligentes e equipamentos como CLP's
    de acordo com necessidade do problema, foi a força motriz desse trabalho. No presente estudo será
    desenvolvido um supervisório inteligente sobre uma simulação modelada no Unisim. Será utilizado
    como comunicação entre o supervisório e o software de simulação o OLE Automation, o qual, junto
    ao uso de banco de dados, promoverá uma arquitetura de fácil manutenção e escalável. Agregando
    valor ao trabalho, serão desenvolvidos módulos inteligentes para pré-processamento e extração de
    características dos dados, e inferência de variáveis. Esses módulos terão como base principal o
    software Encog.

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  • ADELSON LUIZ DE LIMA
  • Uma aplicação do algoritmo QT clustering para marcação colaborativa de pontos perigosos em vias públicas

  • Orientador : AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • GEORGE AZEVEDO DA SILVA
  • PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • Data: 07/12/2012
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  • O trabalho propõe um sistema colaborativo para marcação de pontos perigosos em vias de transporte e geração de alertas para motoristas. Ele consistira de um sistema de alerta de proximidade de um ponto de perigo, que será alimentado pelos próprios motoristas através de um aparelho móvel equipado com GPS. O sistema deverá consolidar dados fornecidos por vários motoristas diferentes e gerar um conjunto de pontos comum a ser usado no sistema de alerta. Embora a aplicação seja destinada à proteção de motoristas, os dados gerados por ela poderão servir de insumos para os órgãos responsáveis melhorarem a sinalização e recuperação de vias públicas.


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  • O trabalho propõe um sistema colaborativo para marcação de pontos perigosos em vias de transporte e geração de alertas para motoristas. Ele consistira de um sistema de alerta de proximidade de um ponto de perigo, que será alimentado pelos próprios motoristas através de um aparelho móvel equipado com GPS. O sistema deverá consolidar dados fornecidos por vários motoristas diferentes e gerar um conjunto de pontos comum a ser usado no sistema de alerta. Embora a aplicação seja destinada à proteção de motoristas, os dados gerados por ela poderão servir de insumos para os órgãos responsáveis melhorarem a sinalização e recuperação de vias públicas.

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  • PEDRO IVO DE ARAUJO DO NASCIMENTO
  • Obtenção dos Parâmetros-X de Estruturas Planares

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • Data: 11/12/2012
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  • O grande desenvolvimento dos sistemas de comunicação nas últimas décadas, trouxe a necessidade de uma caracterização cada vez mais precisa dos componentes utilizados. A modelagem por meio de parâmetros-S é utilizada para caracterização, modelagem, simulação e testes de sistemas de comunicação desde meados dos anos 60. Contudo a limitação da modelagem dos parâmetros-S para sistemas lineares fez crescer a necessidade por novos tipos de modelagem que incluam as características de sistemas não lineares. A modelagem por distorção poli-harmônica é uma técnica de modelagem para sistemas não lineares que vem ganhando espaço na literatura por sua praticidade e semelhança conceitual com a modelagem por parâmetros-S. Este trabalho apresentará uma análise da modelagem por distorção harmônica, o desenvolvimento de um banco de testes para simulação de estruturas planares e a caracterização de estruturas planares por meio de parâmetros-X. Para com isso analisar a utilização, precisão e eficiência da modelagem por distorção poli-harmônica para estruturas planares.


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  • O grande desenvolvimento dos sistemas de comunicação nas últimas décadas, trouxe a necessidade de uma caracterização cada vez mais precisa dos componentes utilizados. A modelagem por meio de parâmetros-S é utilizada para caracterização, modelagem, simulação e testes de sistemas de comunicação desde meados dos anos 60. Contudo a limitação da modelagem dos parâmetros-S para sistemas lineares fez crescer a necessidade por novos tipos de modelagem que incluam as características de sistemas não lineares. A modelagem por distorção poli-harmônica é uma técnica de modelagem para sistemas não lineares que vem ganhando espaço na literatura por sua praticidade e semelhança conceitual com a modelagem por parâmetros-S. Este trabalho apresentará uma análise da modelagem por distorção harmônica, o desenvolvimento de um banco de testes para simulação de estruturas planares e a caracterização de estruturas planares por meio de parâmetros-X. Para com isso analisar a utilização, precisão e eficiência da modelagem por distorção poli-harmônica para estruturas planares.

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  • ALUISIO IGOR REGO FONTES
  • Classificação Automática de Modulação Digital com uso de Correntropia para Ambientes de Rádio Cognitivo

  • Orientador : LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • FRANCISCO MARCOS DE ASSIS
  • Data: 14/12/2012
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  • Os modernos sistemas de comunicação sem fio empregam, frequentemente, técnicas adaptativas para proporcionar uma alta taxa de transmissão, enquanto asseguram qualidade de serviço (QoS) e abrangência de cobertura. Estudos recentes têm mostrado que esses sistemas podem se tornar ainda mais eficientes com a incorporação de técnicas de inteligência artificial e de conceitos de rádio definido por software. Os sistemas que seguem essa linha, conhecidos como Sistemas de Rádio Cognitivo, podem idealmente explorar de forma dinâmica e oportunística diferentes porções do espectro de frequências não utilizadas, conhecidas como buracos espectrais, com o objetivo de prover altas taxas de transmissão de dados com elevada confiabilidade e disponibilidade de serviço. A Classificação Automática de Modulação (AMC) seria uma habilidade muito útil nesses sistemas. Normalmente, as técnicas de AMC utilizam alguma forma de pré-processamento do sinal para extração de características que pode introduzir um alto custo computacional ou necessitar de suposições ideais, e até mesmo superficiais, sobre o sinal recebido. Este trabalho propõe o uso direto de uma medida de similaridade, baseada na Teoria da Informação, conhecida como coeficiente de correntropia, para se conseguir o reconhecimento automático de modulações digitais sem a necessidade de uma fase intermediária de extração de características. Experimentos realizados por meio de simulação computacional demonstram que a técnica proposta neste trabalho apresenta uma alta taxa de sucesso na classificação de modulações digitais, mesmo na presença de ruído aditivo gaussiano branco (AWGN).


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  • Os modernos sistemas de comunicação sem fio empregam, frequentemente, técnicas adaptativas para proporcionar uma alta taxa de transmissão, enquanto asseguram qualidade de serviço (QoS) e abrangência de cobertura. Estudos recentes têm mostrado que esses sistemas podem se tornar ainda mais eficientes com a incorporação de técnicas de inteligência artificial e de conceitos de rádio definido por software. Os sistemas que seguem essa linha, conhecidos como Sistemas de Rádio Cognitivo, podem idealmente explorar de forma dinâmica e oportunística diferentes porções do espectro de frequências não utilizadas, conhecidas como buracos espectrais, com o objetivo de prover altas taxas de transmissão de dados com elevada confiabilidade e disponibilidade de serviço. A Classificação Automática de Modulação (AMC) seria uma habilidade muito útil nesses sistemas. Normalmente, as técnicas de AMC utilizam alguma forma de pré-processamento do sinal para extração de características que pode introduzir um alto custo computacional ou necessitar de suposições ideais, e até mesmo superficiais, sobre o sinal recebido. Este trabalho propõe o uso direto de uma medida de similaridade, baseada na Teoria da Informação, conhecida como coeficiente de correntropia, para se conseguir o reconhecimento automático de modulações digitais sem a necessidade de uma fase intermediária de extração de características. Experimentos realizados por meio de simulação computacional demonstram que a técnica proposta neste trabalho apresenta uma alta taxa de sucesso na classificação de modulações digitais, mesmo na presença de ruído aditivo gaussiano branco (AWGN).

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  • ANTONIO DOS SANTOS DÁLIA
  • Dimensionamento de Sistemas de Aterramento em Linhas de Transmissão para Escoamento Eficiente de Correntes de Surtos Atmosféricos.

  • Orientador : JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • FRANKLIN MARTINS PEREIRA PAMPLONA
  • Data: 14/12/2012

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  • Este trabalho propõe em ambiente simulado no ATP (Alternative Transient Program),a fim de obter o comprimento necessário de fio contrapeso capaz de evitar o fenômeno de backflashover nas cadeias de isoladores de Linhas de  Transmissão, para determinados valores de resistividade de solo e alguns tipos de disposição de sistemas de aterramento das estruturas.  


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  • Este trabalho propõe em ambiente simulado no ATP (Alternative Transient Program),a fim de obter o comprimento necessário de fio contrapeso capaz de evitar o fenômeno de backflashover nas cadeias de isoladores de Linhas de  Transmissão, para determinados valores de resistividade de solo e alguns tipos de disposição de sistemas de aterramento das estruturas.  

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  • DIEGO ALVES FORMIGA
  • Estimação de fasores aplicada à proteção de linhas de transmissão de energia elétrica baseada em algoritmos recursivos lineares

  • Orientador : FABIANO FRAGOSO COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIANO FRAGOSO COSTA
  • FLAVIO BEZERRA COSTA
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • KLEBER MELO E SILVA
  • Data: 18/12/2012

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  • Neste trabalho, propõe-se uma nova técnica de estimação fasorial, a ser utilizada em relés digitais para proteção de distância de linhas de transmissão, baseada no método dos mínimos quadrados e denominada de mínimos quadrados em caminhada aleatória modificada. Os métodos de estimação fasorial tem seu desempenho deteriorado devido principalmente, a componente DC de decaimento exponencial presente nas correntes de falta. No intuito de reduzir a intensidade da interferência da componente DC, agregou-se ao método de mínimos quadrados um filtro morfológico aplicado previamente ao processo de estimação fasorial. O método apresentado foi implementado em ambiente MATLABr e o seu desempenho comparado aos métodos convencionais de estimação fasorial, também baseados em mínimos quadrados, e ao algoritmo de Fourier de um ciclo. Os métodos baseados na técnica de mínimos quadrados utilizados para comparação com o método proposto foram: recursivo ponderado, com reinicialização da covariância e caminhada aleatória. As análises das técnicas foram realizadas por meio de sinais sintéticos e sinais oriundos de simulações no Alternative Transient Program (ATP). Em comparação aos demais métodos de estimação fasorial, o método apresentado obteve resultados satisfatórios no que se refere à velocidade de resposta, oscilação em regime permanente e percentual de overshoot. Finalmente, a resposta do método proposto à variações nos parâmetros de falta também foi analisada no que se refere à trajetória da impedância aparente e distância estimada da falta.


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  • Neste trabalho, propõe-se uma nova técnica de estimação fasorial, a ser utilizada em relés digitais para proteção de distância de linhas de transmissão, baseada no método dos mínimos quadrados e denominada de mínimos quadrados em caminhada aleatória modificada. Os métodos de estimação fasorial tem seu desempenho deteriorado devido principalmente, a componente DC de decaimento exponencial presente nas correntes de falta. No intuito de reduzir a intensidade da interferência da componente DC, agregou-se ao método de mínimos quadrados um filtro morfológico aplicado previamente ao processo de estimação fasorial. O método apresentado foi implementado em ambiente MATLABr e o seu desempenho comparado aos métodos convencionais de estimação fasorial, também baseados em mínimos quadrados, e ao algoritmo de Fourier de um ciclo. Os métodos baseados na técnica de mínimos quadrados utilizados para comparação com o método proposto foram: recursivo ponderado, com reinicialização da covariância e caminhada aleatória. As análises das técnicas foram realizadas por meio de sinais sintéticos e sinais oriundos de simulações no Alternative Transient Program (ATP). Em comparação aos demais métodos de estimação fasorial, o método apresentado obteve resultados satisfatórios no que se refere à velocidade de resposta, oscilação em regime permanente e percentual de overshoot. Finalmente, a resposta do método proposto à variações nos parâmetros de falta também foi analisada no que se refere à trajetória da impedância aparente e distância estimada da falta.

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  • JOÃO PAULO FERREIRA GUIMARÃES
  • Controle de Atitude e Altitude Para um Veículo Aéreo Não Tripulado do Tipo Quadrotor

  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • SILVIA SILVA DA COSTA BOTELHO
  • Data: 19/12/2012
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  • Um Quadrotor é um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) dotado de quatro rotores distribuídos nas extremidades de uma estrutura mecânica simples em forma de "X".

    O objetivo desse trabalho é construir e estabilizar uma aeronave desse tipo, com alta capacidade de carga, em uma determinada altitude, sob ângulos de rolagem, guinada e arfagem pré-definidos.

    A abordagem de controle de estabilização baseia-se numa transformação das variáveis de entrada do sistema afim de realizar o controle de forma desacoplada. A estratégia proposta se baseia na divisão do problema de controle em dois níveis hierárquicos: o nível inferior, objeto deste trabalho, mantém os ângulos e a altitude do veículo em valores desejados, enquanto o nível superior estabelece referências adequadas para o nível inferior, de forma a executar os movimentos desejados.

    Uma arquitetura de hardware e software foi especialmente desenvolvida e implementada para um protótipo experimental usado para testar e validar a abordagem de controle proposta.

     


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  • Um Quadrotor é um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) dotado de quatro rotores distribuídos nas extremidades de uma estrutura mecânica simples em forma de "X".

    O objetivo desse trabalho é construir e estabilizar uma aeronave desse tipo, com alta capacidade de carga, em uma determinada altitude, sob ângulos de rolagem, guinada e arfagem pré-definidos.

    A abordagem de controle de estabilização baseia-se numa transformação das variáveis de entrada do sistema afim de realizar o controle de forma desacoplada. A estratégia proposta se baseia na divisão do problema de controle em dois níveis hierárquicos: o nível inferior, objeto deste trabalho, mantém os ângulos e a altitude do veículo em valores desejados, enquanto o nível superior estabelece referências adequadas para o nível inferior, de forma a executar os movimentos desejados.

    Uma arquitetura de hardware e software foi especialmente desenvolvida e implementada para um protótipo experimental usado para testar e validar a abordagem de controle proposta.

     

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  • RAFAELLE DE AGUIAR CORREIA
  • Controle Fuzzy Espacialmente Diferenciado para um Sistema de Irrigação

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 20/12/2012
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  • Projetos de irrigação tradicionais não controlam localmente a disponibilidade de água no solo.
    Assim, podem ocorrer ciclos irregulares de irrigação: alguns insuficientes, o que provoca déficit
    de água; outros em demasia, o que causa falta de oxigenação nas plantas. Devido à natureza
    não-linear do problema e do ambiente multivariável de processos de irrigação, a lógica
    fuzzy é sugerida como substituta aos sistemas comerciais de irrigação tipo ON-OFF com temporização
    pré-definida. Outra limitação das soluções comerciais é que os processos de irrigação
    não atendem às diferentes necessidades hídricas dos ciclos de crescimento das culturas
    nem às mudanças nas variáveis climáticas. Dessa maneira, para atender necessidades agrícolas
    baseadas em localização, é indicado monitorar dados ambientais usando sensores sem fio,
    interligados a um sistema de controle inteligente. Isso é mais evidente em aplicações de agricultura
    de precisão. Este trabalho apresenta o desenvolvimento teórico e experimental de um
    sistema de controle fuzzy espacialmente diferenciado para um sistema de irrigação, baseado
    no sensoriamento da umidade do solo com sensores sem fio. A arquitetura do sistema de controle
    é modular: um subsistema fuzzy central determina o set point de umidade do solo da região
    de atuação do nó sensor (de acordo com o conjunto solo-planta-clima) e um subsistema
    fuzzy, embarcado no nó sensor, faz o controle servo e atua no sistema de irrigação. O sistema
    de controle fuzzy foi simulado com a ferramenta de programação SIMULINK® e foi construído
    experimentalmente como sistema embarcado em um dispositivo móvel SunSPOTTM operando
    com ZigBee. Modelos de controladores foram desenvolvidos e avaliados em diferentes
    combinações de variáveis de entrada e base de regras de inferência.


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  • Projetos de irrigação tradicionais não controlam localmente a disponibilidade de água no solo.
    Assim, podem ocorrer ciclos irregulares de irrigação: alguns insuficientes, o que provoca déficit
    de água; outros em demasia, o que causa falta de oxigenação nas plantas. Devido à natureza
    não-linear do problema e do ambiente multivariável de processos de irrigação, a lógica
    fuzzy é sugerida como substituta aos sistemas comerciais de irrigação tipo ON-OFF com temporização
    pré-definida. Outra limitação das soluções comerciais é que os processos de irrigação
    não atendem às diferentes necessidades hídricas dos ciclos de crescimento das culturas
    nem às mudanças nas variáveis climáticas. Dessa maneira, para atender necessidades agrícolas
    baseadas em localização, é indicado monitorar dados ambientais usando sensores sem fio,
    interligados a um sistema de controle inteligente. Isso é mais evidente em aplicações de agricultura
    de precisão. Este trabalho apresenta o desenvolvimento teórico e experimental de um
    sistema de controle fuzzy espacialmente diferenciado para um sistema de irrigação, baseado
    no sensoriamento da umidade do solo com sensores sem fio. A arquitetura do sistema de controle
    é modular: um subsistema fuzzy central determina o set point de umidade do solo da região
    de atuação do nó sensor (de acordo com o conjunto solo-planta-clima) e um subsistema
    fuzzy, embarcado no nó sensor, faz o controle servo e atua no sistema de irrigação. O sistema
    de controle fuzzy foi simulado com a ferramenta de programação SIMULINK® e foi construído
    experimentalmente como sistema embarcado em um dispositivo móvel SunSPOTTM operando
    com ZigBee. Modelos de controladores foram desenvolvidos e avaliados em diferentes
    combinações de variáveis de entrada e base de regras de inferência.

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  • DESNES AUGUSTO NUNES DO ROSARIO
  • ESCALABILIDADE PARALELA DE UM ALGORITMO DE MIGRAÇÃO REVERSA NO TEMPO (RTM) PRÉ-EMPILHAMENTO

  • Orientador : SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • ROSANGELA CORREA MACIEL
  • JESSÉ CARVALHO COSTA
  • Data: 21/12/2012
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  • O estudo sísmico é uma área de extrema importância na geofísica. Associada principalmente à exploração de petróleo, essa linha de pesquisa concentra boa parte de todo o investimento realizado nessa grande área. Dessa maneira, o processamento sísmico evoluiu significativamente nos últimos anos devido às demandas da indústria petrolífera e ao estudo de novos algoritmos. Uma atividade de suma importância nesse contexto é o imageamento de subsuperfícies, que é iniciado através dos levantamentos sísmicos realizados na superfície da terra ou do mar. Em seguida, realiza-se um processamento constituído por diversas etapas, visando além da eliminação de eventos indesejáveis, a obtenção de uma imagem das subsuperfícies em um tempo viável. Dentre estas diversas etapas desse processamento, a migração tem como objetivo a obtenção de uma seção sísmica que represente de forma precisa e fiel as estruturas geológicas contidas nos dados. O resultado de um algoritmo de migração é uma imagem 2D ou 3D que torna possível a identificação de falhas, domos salinos, reservatórios petrolíferos e muitos outros eventos sísmicos. Entretanto, uma migração sísmica rica em qualidade e precisão pode ser um processo demasiadamente longo, devido às heurísticas matemáticas do algoritmo e à quantidade extensa de entradas e saídas de dados envolvida neste processo, podendo levar dias, semanas e até meses de execução ininterrupta em supercomputadores. Tendo como objetivo a melhoria de desempenho, este trabalho apresenta a paralelização do núcleo do algoritmo de Migração Reversa no Tempo (RTM - do inglês: Reverse Time Migration), utilizando o modelo de programação paralela OpenMP (do inglês: Open Multi-Processing). Devido à continua evolução do ramo de processamento paralelo, foram realizadas análises de desempenho tais como a de speedup, de eficiência, e, por fim, a identificação do grau de escalabilidade algorítmica com relação ao avanço tecnológico esperado por futuros processadores.


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  • O estudo sísmico é uma área de extrema importância na geofísica. Associada principalmente à exploração de petróleo, essa linha de pesquisa concentra boa parte de todo o investimento realizado nessa grande área. Dessa maneira, o processamento sísmico evoluiu significativamente nos últimos anos devido às demandas da indústria petrolífera e ao estudo de novos algoritmos. Uma atividade de suma importância nesse contexto é o imageamento de subsuperfícies, que é iniciado através dos levantamentos sísmicos realizados na superfície da terra ou do mar. Em seguida, realiza-se um processamento constituído por diversas etapas, visando além da eliminação de eventos indesejáveis, a obtenção de uma imagem das subsuperfícies em um tempo viável. Dentre estas diversas etapas desse processamento, a migração tem como objetivo a obtenção de uma seção sísmica que represente de forma precisa e fiel as estruturas geológicas contidas nos dados. O resultado de um algoritmo de migração é uma imagem 2D ou 3D que torna possível a identificação de falhas, domos salinos, reservatórios petrolíferos e muitos outros eventos sísmicos. Entretanto, uma migração sísmica rica em qualidade e precisão pode ser um processo demasiadamente longo, devido às heurísticas matemáticas do algoritmo e à quantidade extensa de entradas e saídas de dados envolvida neste processo, podendo levar dias, semanas e até meses de execução ininterrupta em supercomputadores. Tendo como objetivo a melhoria de desempenho, este trabalho apresenta a paralelização do núcleo do algoritmo de Migração Reversa no Tempo (RTM - do inglês: Reverse Time Migration), utilizando o modelo de programação paralela OpenMP (do inglês: Open Multi-Processing). Devido à continua evolução do ramo de processamento paralelo, foram realizadas análises de desempenho tais como a de speedup, de eficiência, e, por fim, a identificação do grau de escalabilidade algorítmica com relação ao avanço tecnológico esperado por futuros processadores.

Teses
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  • JOAO CARLOS XAVIER JUNIOR
  • NatalGIS: Um Sistema Multiagente de Recomendação de Informações Geográficas Baseado em Agrupamento de Dados Relacionais

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRÉ CARLOS PONCE DE LEON FERREIRA DE CARVALHO
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • VALERIA GONCALVES SOARES
  • Data: 03/02/2012
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  • Devido a grande quantidade de informação existente nos dias atuais, os sistemas baseados na web que manipulam grande volume de dados enfrentam diariamente o dilema de apresentar de maneira eficiente informações relevantes aos seus usuários. Motivado por esse fato, nosso trabalho apresenta o NatalGIS, que é um sistema multiagentes para recomendação de informações geográficas. O sistema permite que os usuários possam guardar as informações visualizadas em seus próprios históricos de acesso, estruturados para tal, em um banco de dados relacionais. Baseado nesse histórico, o sistema cria agrupamentos de informações relevantes através do uso de métodos de agrupamento de dados relacionais. Através das informações guardadas no perfil dos usuários, os agentes inteligentes podem interagir e recomendar informações geográficas relevantes aos usuários. O processo de recomendação está diretamente baseado nos grupos formados a partir dos históricos de acessos dos usuários e das preferências indicadas por eles. De posse disto, os agentes de recomendação são capazes de criar focos de atenção específicos para cada usuário, que serão baseados no grupo no qual o usuário pertence e nas preferências indicadas pelo próprio usuário. O uso de agrupamentos de dados relacionais no processo de recomendação de informações geográficas reduz consideravelmente o tempo de recuperação, visto que não há a necessidade de recuperá-los diretamente de uma grande base de dados geográficos. Por último, para que fosse possível a utilização de métodos de agrupamentos no processo de recomendação, nós propomos neste trabalho dois métodos de trabalhar com dados relacionais, onde um deles está relacionado a uma alternativa para a organização dos dados e o outro é um método simples para agrupar os dados relacionais. Para analisar a viabilidade destes dois métodos, fizemos uma análise de desempenho desses métodos, comparando-os com dois métodos existentes na literatura. Os resultados iniciais foram promissores e resolvemos fazer uma análise com outras bases de dados relacionais. O melhor método, dentre as diversas bases de dados e critérios avaliados, foi sempre um dos métodos propostos neste trabalho.


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  • Devido a grande quantidade de informação existente nos dias atuais, os sistemas baseados na web que manipulam grande volume de dados enfrentam diariamente o dilema de apresentar de maneira eficiente informações relevantes aos seus usuários. Motivado por esse fato, nosso trabalho apresenta o NatalGIS, que é um sistema multiagentes para recomendação de informações geográficas. O sistema permite que os usuários possam guardar as informações visualizadas em seus próprios históricos de acesso, estruturados para tal, em um banco de dados relacionais. Baseado nesse histórico, o sistema cria agrupamentos de informações relevantes através do uso de métodos de agrupamento de dados relacionais. Através das informações guardadas no perfil dos usuários, os agentes inteligentes podem interagir e recomendar informações geográficas relevantes aos usuários. O processo de recomendação está diretamente baseado nos grupos formados a partir dos históricos de acessos dos usuários e das preferências indicadas por eles. De posse disto, os agentes de recomendação são capazes de criar focos de atenção específicos para cada usuário, que serão baseados no grupo no qual o usuário pertence e nas preferências indicadas pelo próprio usuário. O uso de agrupamentos de dados relacionais no processo de recomendação de informações geográficas reduz consideravelmente o tempo de recuperação, visto que não há a necessidade de recuperá-los diretamente de uma grande base de dados geográficos. Por último, para que fosse possível a utilização de métodos de agrupamentos no processo de recomendação, nós propomos neste trabalho dois métodos de trabalhar com dados relacionais, onde um deles está relacionado a uma alternativa para a organização dos dados e o outro é um método simples para agrupar os dados relacionais. Para analisar a viabilidade destes dois métodos, fizemos uma análise de desempenho desses métodos, comparando-os com dois métodos existentes na literatura. Os resultados iniciais foram promissores e resolvemos fazer uma análise com outras bases de dados relacionais. O melhor método, dentre as diversas bases de dados e critérios avaliados, foi sempre um dos métodos propostos neste trabalho.

2
  • WILFREDO BLANCO FIGUEROLA
  • Dinâmica da Plasticidade Sináptica em neurônios do Hipocampo durante ciclos de sono: um estudo computacional

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • EMILIO DEL MORAL HERNANDEZ
  • MAURO COPELLI
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • Data: 26/03/2012

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  • Tem sido proposto que o papel cognitivo do sono se deriva de um redimensionamento global não Hebbiano dos pesos sinápticos, típico de sono de ondas lentas (SOL ou SWS para slow-wave sleep em inglês), e capaz de homeostaticamente restabelecer a capacidade de aprender coisas novas, apagando memórias durante a noite. Outro ponto de vista postula que o sono desencadeia um realce das coneções sinápticas, entendida como a combinação de ambos não Hebbian “rescaling” e Hebbian “upscaling” de pesos sinápticos em circuitos complementares, levando à melhoria da memória seletiva ou de reestruturação. Na transição do SWS para o estagio de movimento rápido dos olhos (MRO ou REM para rapid-eye-movement sleep inglês) tem sido proposto para induzir “upscaling”, possivelmente devido às grandes diferenças entre os regimes das taxas de disparos entre os estados, ou por causa da regulação positiva de fatores envolvidos na plasticidade da memória de longo prazo. Foram comparadas as teorias da homeostase e do realce usando uma rede neural artificial (RNA ou ANN para Artifitial Neural Network em inglês), alimentada com os dados registrados do hipocampo de ratos durante todo o ciclo vigília-sono. Na simulação onde a ANN não aplicou os mecanismos de plasticidade de longo prazo durante o sono, pesos sinápticos foram inexoravelmente re-escalados a uma velocidade proporcional à taxa de disparo, eventualmente, apagando qualquer padrão de pesos sinápticos previamente estabelicidos. Em contraste, quando plasticidade de longo prazo foi modelada durante a transição SWS para REM, o um aumento dos pessos sinapticos foi observado em toda a gama de seus valores, efetivamente redistribuindo-los de modo que reforça um subconjunto de sinapses ao longo do tempo. Os resultados mostram que uma
    regulação positiva proveninte de da plasticidade a longo prazo podem alterar completamente o papel do sono: sua ausência leva ao esquecimento, a sua presença leva a uma mudança mnemônica positiva .


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  • Tem sido proposto que o papel cognitivo do sono se deriva de um redimensionamento global não Hebbiano dos pesos sinápticos, típico de sono de ondas lentas (SOL ou SWS para slow-wave sleep em inglês), e capaz de homeostaticamente restabelecer a capacidade de aprender coisas novas, apagando memórias durante a noite. Outro ponto de vista postula que o sono desencadeia um realce das coneções sinápticas, entendida como a combinação de ambos não Hebbian “rescaling” e Hebbian “upscaling” de pesos sinápticos em circuitos complementares, levando à melhoria da memória seletiva ou de reestruturação. Na transição do SWS para o estagio de movimento rápido dos olhos (MRO ou REM para rapid-eye-movement sleep inglês) tem sido proposto para induzir “upscaling”, possivelmente devido às grandes diferenças entre os regimes das taxas de disparos entre os estados, ou por causa da regulação positiva de fatores envolvidos na plasticidade da memória de longo prazo. Foram comparadas as teorias da homeostase e do realce usando uma rede neural artificial (RNA ou ANN para Artifitial Neural Network em inglês), alimentada com os dados registrados do hipocampo de ratos durante todo o ciclo vigília-sono. Na simulação onde a ANN não aplicou os mecanismos de plasticidade de longo prazo durante o sono, pesos sinápticos foram inexoravelmente re-escalados a uma velocidade proporcional à taxa de disparo, eventualmente, apagando qualquer padrão de pesos sinápticos previamente estabelicidos. Em contraste, quando plasticidade de longo prazo foi modelada durante a transição SWS para REM, o um aumento dos pessos sinapticos foi observado em toda a gama de seus valores, efetivamente redistribuindo-los de modo que reforça um subconjunto de sinapses ao longo do tempo. Os resultados mostram que uma
    regulação positiva proveninte de da plasticidade a longo prazo podem alterar completamente o papel do sono: sua ausência leva ao esquecimento, a sua presença leva a uma mudança mnemônica positiva .

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  • GLAUCIA REGINA MEDEIROS AZAMBUJA SIZILIO
  • Método Fuzzy para Auxílio ao Diagnóstico de Câncer de Mama em Ambiente Inteligente de Telediagnóstico Colaborativo para Apoio à Tomada 
    de Decisão.
  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • CELSO ALBERTO SAIBEL SANTOS
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • PEDRO FERNANDES RIBEIRO NETO
  • Data: 14/05/2012
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  • O câncer de mama, apesar de ser uma das principais causas de morte entre as mulheres em todo o mundo, é uma doença que pode ser curada se for diagnosticada precocemente. Uma das principais técnicas utilizadas na detecção de câncer de mama é a Fine Needle Aspirate – FNA (ou Punção Aspirativa por Agulha Fina) que, dependendo do caso clínico, necessita da análise de vários médicos especialistas para a efetivação do diagnóstico. Entretanto, a realização de tais diagnósticos e a emissão de segundos pareceres têm sido prejudicadas pela dispersão geográfica dos médicos e/ou a dificuldade na conciliação de tempo para realizar trabalhos em conjunto. Inserindo-se nessa realidade, esta tese de doutorado utiliza inteligência computacional no apoio à tomada de decisão médica para a realização de telediagnósticos. Para tanto apresenta um método fuzzy destinado a auxiliar o diagnóstico de câncer de mama, capaz de processar e classificar dados extraídos de esfregaços de tecidos mamários obtidos por FNA. Este método está integrado a um ambiente virtual para realização de telediagnóstico colaborativo, cujo modelo foi desenvolvido prevendo a incorporação de Módulos de Pré-Diagnóstico para apoio à tomada de decisão médica. No desenvolvimento do método fuzzy, o processo de aquisição do conhecimento foi realizado pela extração e análise dos dados numéricos em base de dados padrão ouro e por entrevistas e discussões com médicos especialistas. O método foi testado e validado com casos reais e, em função da sensibilidade e da especificidade alcançadas (diagnóstico correto de tumores, respectivamente, malignos e benignos), os resultados obtidos foram satisfatórios, considerando tanto os pareceres de médicos quanto a comparação com outros estudos realizados envolvendo diagnóstico de câncer de mama por FNA.


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  • O câncer de mama, apesar de ser uma das principais causas de morte entre as mulheres em todo o mundo, é uma doença que pode ser curada se for diagnosticada precocemente. Uma das principais técnicas utilizadas na detecção de câncer de mama é a Fine Needle Aspirate – FNA (ou Punção Aspirativa por Agulha Fina) que, dependendo do caso clínico, necessita da análise de vários médicos especialistas para a efetivação do diagnóstico. Entretanto, a realização de tais diagnósticos e a emissão de segundos pareceres têm sido prejudicadas pela dispersão geográfica dos médicos e/ou a dificuldade na conciliação de tempo para realizar trabalhos em conjunto. Inserindo-se nessa realidade, esta tese de doutorado utiliza inteligência computacional no apoio à tomada de decisão médica para a realização de telediagnósticos. Para tanto apresenta um método fuzzy destinado a auxiliar o diagnóstico de câncer de mama, capaz de processar e classificar dados extraídos de esfregaços de tecidos mamários obtidos por FNA. Este método está integrado a um ambiente virtual para realização de telediagnóstico colaborativo, cujo modelo foi desenvolvido prevendo a incorporação de Módulos de Pré-Diagnóstico para apoio à tomada de decisão médica. No desenvolvimento do método fuzzy, o processo de aquisição do conhecimento foi realizado pela extração e análise dos dados numéricos em base de dados padrão ouro e por entrevistas e discussões com médicos especialistas. O método foi testado e validado com casos reais e, em função da sensibilidade e da especificidade alcançadas (diagnóstico correto de tumores, respectivamente, malignos e benignos), os resultados obtidos foram satisfatórios, considerando tanto os pareceres de médicos quanto a comparação com outros estudos realizados envolvendo diagnóstico de câncer de mama por FNA.

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  • ROBERTO RANNIERE CAVALCANTE DE FRANCA
  • DISPOSITIVOS PLANARES INTEGRADOS UTILIZANDO MÉTODO DINÂMICO COM METAMATERIAIS E PBG

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ELIALDO CHIBERIO DA SILVA
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • Data: 18/05/2012
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  • Esta tese apresenta várias pesquisas, incluindo as análises teóricas e numéricas, dos parâmetros de uma antena de microfita do tipo retangular, sobre substrato EBG/PBG (Eletromagnetic/Photonic Band Gap). É aplicada a teoria de onda completa do método da Linha de Transmissão Transversa - LTT, para a obtenção das equações gerais dos campos eletromagnéticos das estruturas. É obtida a frequência de ressonância complexa usando em conjunto o método dos momentos como o LTT. São desenvolvidos computacionais na linguagem Fortran Power Station, e efetuadas várias simulações de diferentes parâmetros de antenas, com o objetivo de diminuir as dimensões físicas e aumentar a largura de banda das mesmas, incluindo frequências de Terahertz (nanotecnologia).

    É apresentada uma análise teórica e numérica usando o método LTT para linha de lâmina as acopladas com substrato EBG/PBG, com aplicações nas frequências de ondas milimétricas.

    Também são incluídos nesta tese pesquisas e simulações usando software HFSS sobre filtros pseudo-interdigital, filtros de Harpin e diplexer que servem como base teórico-experimental, para o desenvolvimento de uma nova estrutura chamada “filtro-antena integrada”.

    Os resultados são apresentados através de gráficos em 2D e 3D (3 dimensões). A análise teórico-computacional desse trabalho se mostra precisa e concisa. São apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros.


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  • Esta tese apresenta várias pesquisas, incluindo as análises teóricas e numéricas, dos parâmetros de uma antena de microfita do tipo retangular, sobre substrato EBG/PBG (Eletromagnetic/Photonic Band Gap). É aplicada a teoria de onda completa do método da Linha de Transmissão Transversa - LTT, para a obtenção das equações gerais dos campos eletromagnéticos das estruturas. É obtida a frequência de ressonância complexa usando em conjunto o método dos momentos como o LTT. São desenvolvidos computacionais na linguagem Fortran Power Station, e efetuadas várias simulações de diferentes parâmetros de antenas, com o objetivo de diminuir as dimensões físicas e aumentar a largura de banda das mesmas, incluindo frequências de Terahertz (nanotecnologia).

    É apresentada uma análise teórica e numérica usando o método LTT para linha de lâmina as acopladas com substrato EBG/PBG, com aplicações nas frequências de ondas milimétricas.

    Também são incluídos nesta tese pesquisas e simulações usando software HFSS sobre filtros pseudo-interdigital, filtros de Harpin e diplexer que servem como base teórico-experimental, para o desenvolvimento de uma nova estrutura chamada “filtro-antena integrada”.

    Os resultados são apresentados através de gráficos em 2D e 3D (3 dimensões). A análise teórico-computacional desse trabalho se mostra precisa e concisa. São apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros.

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  • ROBSON HEBRAICO CIPRIANO MANICOBA
  • ESTUDO DO ACOPLAMENTO ENTRE SUPERFÍCIES SELETIVAS DE FREQUÊNCIA ASSIMÉTRICAS EM ESTRUTURAS DE MULTICAMADAS

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 18/06/2012

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  • Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas estruturas de micro-ondas, filtros e antena de alto ganho, através do cascateamento de superfícies seletivas em frequência, que usa patches retangulares e fractais de Koch triangular como elementos.

    Superfícies seletivas em frequência (FSS) abrangem uma grande área das Telecomunicações e têm sido largamente utilizadas devido a seu baixo custo, peso reduzido e possibilidade de se integrar com outros circuitos de micro-ondas. Elas são especialmente importantes em diversas aplicações, como aviões, sistemas de antenas, radomes, foguetes, mísseis, etc. Aplicações de FSS em faixas de frequência elevadas têm sido investigadas, assim como aplicações destas estruturas em cascata ou multicamadas, FSS ativas.

    Nesse trabalho, são apresentados resultados simulados e medidos para as características de transmissão de estruturas cascateadas (multicamadas), com intuito de investigar o comportamento do funcionamento em termos de largura de banda, um dos grandes problemas apresentados por superfícies seletivas em frequência.

    São feitas comparações entre resultados simulados, obtidos utilizando software comercial como Ansoft DesignerTM v3 e resultados medidos em laboratório.

    São apresentadas, ainda, sugestões de continuidade do trabalho.


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  • Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas estruturas de micro-ondas, filtros e antena de alto ganho, através do cascateamento de superfícies seletivas em frequência, que usa patches retangulares e fractais de Koch triangular como elementos.

    Superfícies seletivas em frequência (FSS) abrangem uma grande área das Telecomunicações e têm sido largamente utilizadas devido a seu baixo custo, peso reduzido e possibilidade de se integrar com outros circuitos de micro-ondas. Elas são especialmente importantes em diversas aplicações, como aviões, sistemas de antenas, radomes, foguetes, mísseis, etc. Aplicações de FSS em faixas de frequência elevadas têm sido investigadas, assim como aplicações destas estruturas em cascata ou multicamadas, FSS ativas.

    Nesse trabalho, são apresentados resultados simulados e medidos para as características de transmissão de estruturas cascateadas (multicamadas), com intuito de investigar o comportamento do funcionamento em termos de largura de banda, um dos grandes problemas apresentados por superfícies seletivas em frequência.

    São feitas comparações entre resultados simulados, obtidos utilizando software comercial como Ansoft DesignerTM v3 e resultados medidos em laboratório.

    São apresentadas, ainda, sugestões de continuidade do trabalho.

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  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • Mapeamento Robótico 2,5-D com Representação em Grade de Ocupação-Elevação

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE MACEDO SANTANA
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • FLAVIO TONIDANDEL
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 03/08/2012
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  • Este trabalho apresenta um novo métodoo de mapeamento de ambientes com robôs móveis com informações tridimensionais para navegação. Muitas abordagens de mapeamento 3D, usam o método em grade de ocupação, o que resulta no uso de muito recurso computacional tanto na construção como no armazenamento desses mapas. A presente pesquisa apresenta o mapeamento 2,5-D em grade de ocupação-elevação, a qual é definida como uma representação discreta, onde cada célula armazena uma probabilidade de ocupação, a altura do espaço mapeado e a variância desse valor de altura. Essa representação permite que um robô móvel tenha a ciência se um lugar do seu ambiente está ocupado por um obstáculo e qual a altura desse obstáculo. Dessa forma, ele pode decidir se é possível navegar sobre o obstáculo ou não, de acordo com suas habilidades motoras. As informações sensoriais necessárias para construir o mapa são providas por um sistema de visão estéreo, o qual foi modelado através de uma robusta análise estatística, considerando os ruídos presentes no processamento estéreo. Os mapas resultantes favorecem a execução de tarefas como tomadas de decisões na navegação autônoma, exploração, localização e planejamento de caminhos. Experimentos práticos reais motram que o método de mapeamento apresentado é útil para a navegação de robôs autônomos.


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  • Este trabalho apresenta um novo métodoo de mapeamento de ambientes com robôs móveis com informações tridimensionais para navegação. Muitas abordagens de mapeamento 3D, usam o método em grade de ocupação, o que resulta no uso de muito recurso computacional tanto na construção como no armazenamento desses mapas. A presente pesquisa apresenta o mapeamento 2,5-D em grade de ocupação-elevação, a qual é definida como uma representação discreta, onde cada célula armazena uma probabilidade de ocupação, a altura do espaço mapeado e a variância desse valor de altura. Essa representação permite que um robô móvel tenha a ciência se um lugar do seu ambiente está ocupado por um obstáculo e qual a altura desse obstáculo. Dessa forma, ele pode decidir se é possível navegar sobre o obstáculo ou não, de acordo com suas habilidades motoras. As informações sensoriais necessárias para construir o mapa são providas por um sistema de visão estéreo, o qual foi modelado através de uma robusta análise estatística, considerando os ruídos presentes no processamento estéreo. Os mapas resultantes favorecem a execução de tarefas como tomadas de decisões na navegação autônoma, exploração, localização e planejamento de caminhos. Experimentos práticos reais motram que o método de mapeamento apresentado é útil para a navegação de robôs autônomos.

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  • JOSÉ MARCELO LIMA DUARTE
  • Algoritmos e Arquiteturas VLSI para Detectores MIMO com Decisão Suave

  • Orientador : JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • MARCELO AUGUSTO COSTA FERNANDES
  • DAVID SIMONETTI BARBALHO
  • LUIZ GONZAGA DE QUEIROZ SILVEIRA JUNIOR
  • DALTON SOARES ARANTES
  • MANOEL EUSEBIO DE LIMA
  • Data: 17/08/2012
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  • O uso de sistemas de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (Multiple Input Multiple Output - MIMO) tem permitido a recente evolução dos novos padrões de comunicação móvel. A técnica MIMO da Multiplexação Espacial, em particular, provê um aumento linear na capacidade de transmissão com o mínimo entre número de antenas transmissoras e antenas receptoras. Para se obter um desempenho próximo a capacidade em sistemas com Multiplexação Espacial faz-se necessário o uso de um detector MIMO com decisão suave do tipo Maximum a Posteriori Probability. Entretanto, tal detector é muito complexo para soluções práticas. Assim, o objetivo dos algoritmos de detecção MIMO voltados para implementação é obter uma boa aproximação do detector ideal mantendo um nível de complexidade aceitável. Além disso, o algoritmo precisa ser mapeado para uma arquitetura VLSI de área pequena e que atenda a taxa de transmissão exigida pelos padrões de comunicações móveis. Sendo a multiplexação espacial uma técnica recente, defende-se que ainda há muito espaço para evolução dos algoritmos e arquiteturas relacionadas. Por isso, esta tese se focou no estudo de algoritmos e arquiteturas VLSI para detectores MIMO de banda larga com decisão suave. Como resultado, algoritmos inéditos foram desenvolvidos partindo de propostas de otimizações para algoritmos já estabelecidos. Baseado nesses resultados, novas arquitetura de detectores MIMO com modulação configurável e competitivos parâmetros de área, desempenho e taxa de processamento foram propostas. Os algoritmos desenvolvidos foram extensivamente simulados e as arquiteturas sintetizadas para que os resultados pudessem servir como referência para outros trabalhos na área.


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  • O uso de sistemas de Múltiplas Entradas e Múltiplas Saídas (Multiple Input Multiple Output - MIMO) tem permitido a recente evolução dos novos padrões de comunicação móvel. A técnica MIMO da Multiplexação Espacial, em particular, provê um aumento linear na capacidade de transmissão com o mínimo entre número de antenas transmissoras e antenas receptoras. Para se obter um desempenho próximo a capacidade em sistemas com Multiplexação Espacial faz-se necessário o uso de um detector MIMO com decisão suave do tipo Maximum a Posteriori Probability. Entretanto, tal detector é muito complexo para soluções práticas. Assim, o objetivo dos algoritmos de detecção MIMO voltados para implementação é obter uma boa aproximação do detector ideal mantendo um nível de complexidade aceitável. Além disso, o algoritmo precisa ser mapeado para uma arquitetura VLSI de área pequena e que atenda a taxa de transmissão exigida pelos padrões de comunicações móveis. Sendo a multiplexação espacial uma técnica recente, defende-se que ainda há muito espaço para evolução dos algoritmos e arquiteturas relacionadas. Por isso, esta tese se focou no estudo de algoritmos e arquiteturas VLSI para detectores MIMO de banda larga com decisão suave. Como resultado, algoritmos inéditos foram desenvolvidos partindo de propostas de otimizações para algoritmos já estabelecidos. Baseado nesses resultados, novas arquitetura de detectores MIMO com modulação configurável e competitivos parâmetros de área, desempenho e taxa de processamento foram propostas. Os algoritmos desenvolvidos foram extensivamente simulados e as arquiteturas sintetizadas para que os resultados pudessem servir como referência para outros trabalhos na área.

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  • ALBERTO SIGNORETTI
  • Agentes Inteligentes com Foco de Atenção Afetivo em Simulações Baseadas em Agentes

  • Orientador : SERGIO VIANNA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE MAURICIO CUNHA CAMPOS
  • ANNE MAGALY DE PAULA CANUTO
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • GEBER LISBOA RAMALHO
  • LUIZ CHAIMOWICZ
  • SERGIO VIANNA FIALHO
  • Data: 17/08/2012
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  • Simulações baseadas em agentes cognitivos podem se tornar tarefas computacionalmente intensivas, especialmente quando o ambiente de simulação é um sistema complexo, formado por muitas variáveis. Este panorama se torna pior à medida em que restrições de tempo são adotadas. Simulações desse tipo seriam beneficiadas por um mecanismo que melhorasse o modo pelo qual os agentes percebem e reagem a mudanças nesses tipos de ambiente. Ou seja, uma abordagem para melhorar a eficiência (desempenho e acurácia) no processo de decisão de agentes autônomos em uma simulação, seria útil.

    Em ambientes complexos e repletos de variáveis, é possível que nem todas as informações disponíveis para o agente sejam realmente necessárias para o seu processo de decisão, dependendo, é claro, da tarefa que esteja sendo executada. Com a utilização de um foco de atenção, somente as informações importantes ao contexto de execução do agente percebidas, o que melhoraria o processo de decisão. Esse processo se tornaria mais rápido e também mais acurado, pois estariam sendo usadas somente as informações realmente necessárias.

    A arquitetura proposta neste trabalho apresenta uma estrutura de agentes cognitivos dividida em duas partes: uma parte principal contendo o raciocínio/planejamento, o conhecimento e o estado afetivo do agente e um conjunto de comportamentos que serão acionados pelo planejamento com o intuito de atingir os objetivos do agente. Cada um desses comportamentos possui um foco de atenção ajustável dinamicamente durante o tempo de execução do agente, de acordo com a variação do seu estado afetivo.

    O foco de atenção presente em cada comportamento é dividido em foco espacial, o qual é responsável pela qualidade dos dados percebidos, e no foco temporal, o qual é responsável pela quantidade dos dados percebidos. Desse modo, o comportamento será capaz de filtrar as informações enviadas pelos sensores do agentes e construir uma lista de elementos contendo somente as informações necessária ao agente dependendo do contexto do comportamento em execução no momento.

    O estado afetivo do agente é baseado nas teorias humanas da emoções, humor e personalidade. Esse modelo atua como base para o mecanismo de ajuste contínuo do foco de atenção do agente, tanto da parte espacial, como da parte temporal. Com esse mecanismo, o agente pode ajustar o seu foco de atenção durante a execução do comportamento de forma a tornar-se mais eficiente perante as mudanças ocorridas no ambiente.

    A arquitetura proposta pode ser utilizada de forma bastante flexível. O foco de atenção pode trabalhar de forma fixa, onde nem o espacial e nem o temporal variam, como também com as combinações possíveis entre a variação ou não dos focos espacial e temporal. A arquitetura foi desenvolvida sobre uma plataforma para agentes BDI, mas o seu projeto permite que seja usada em qualquer outro tipo de agente, pois as alterações são feitas apenas no nível da percepção do agente.

    Uma série extensa de experimentos, onde os agentes utilizando a arquitetura proposta neste trabalho são comparados com agentes oniscientes, comprovaram a efetividade dessa arquitetura.


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  • Simulações baseadas em agentes cognitivos podem se tornar tarefas computacionalmente intensivas, especialmente quando o ambiente de simulação é um sistema complexo, formado por muitas variáveis. Este panorama se torna pior à medida em que restrições de tempo são adotadas. Simulações desse tipo seriam beneficiadas por um mecanismo que melhorasse o modo pelo qual os agentes percebem e reagem a mudanças nesses tipos de ambiente. Ou seja, uma abordagem para melhorar a eficiência (desempenho e acurácia) no processo de decisão de agentes autônomos em uma simulação, seria útil.

    Em ambientes complexos e repletos de variáveis, é possível que nem todas as informações disponíveis para o agente sejam realmente necessárias para o seu processo de decisão, dependendo, é claro, da tarefa que esteja sendo executada. Com a utilização de um foco de atenção, somente as informações importantes ao contexto de execução do agente percebidas, o que melhoraria o processo de decisão. Esse processo se tornaria mais rápido e também mais acurado, pois estariam sendo usadas somente as informações realmente necessárias.

    A arquitetura proposta neste trabalho apresenta uma estrutura de agentes cognitivos dividida em duas partes: uma parte principal contendo o raciocínio/planejamento, o conhecimento e o estado afetivo do agente e um conjunto de comportamentos que serão acionados pelo planejamento com o intuito de atingir os objetivos do agente. Cada um desses comportamentos possui um foco de atenção ajustável dinamicamente durante o tempo de execução do agente, de acordo com a variação do seu estado afetivo.

    O foco de atenção presente em cada comportamento é dividido em foco espacial, o qual é responsável pela qualidade dos dados percebidos, e no foco temporal, o qual é responsável pela quantidade dos dados percebidos. Desse modo, o comportamento será capaz de filtrar as informações enviadas pelos sensores do agentes e construir uma lista de elementos contendo somente as informações necessária ao agente dependendo do contexto do comportamento em execução no momento.

    O estado afetivo do agente é baseado nas teorias humanas da emoções, humor e personalidade. Esse modelo atua como base para o mecanismo de ajuste contínuo do foco de atenção do agente, tanto da parte espacial, como da parte temporal. Com esse mecanismo, o agente pode ajustar o seu foco de atenção durante a execução do comportamento de forma a tornar-se mais eficiente perante as mudanças ocorridas no ambiente.

    A arquitetura proposta pode ser utilizada de forma bastante flexível. O foco de atenção pode trabalhar de forma fixa, onde nem o espacial e nem o temporal variam, como também com as combinações possíveis entre a variação ou não dos focos espacial e temporal. A arquitetura foi desenvolvida sobre uma plataforma para agentes BDI, mas o seu projeto permite que seja usada em qualquer outro tipo de agente, pois as alterações são feitas apenas no nível da percepção do agente.

    Uma série extensa de experimentos, onde os agentes utilizando a arquitetura proposta neste trabalho são comparados com agentes oniscientes, comprovaram a efetividade dessa arquitetura.

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  • CLAUDILENE GOMES DA COSTA
  • Probabilidades Imprecisas: Intervalar, Fuzzy e Fuzzy Intuicionista

  • Orientador : BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • GRAÇALIZ PEREIRA DIMURO
  • RONEI MARCOS DE MORAES
  • Data: 20/08/2012
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  • A idéia de considerar imprecisão em probabilidades é antiga, remontando aos trabalhos de George Booles, que em 1854 pretendia conciliar a lógica clássica, que permite modelar ignorância completa, com probabilidades. Em 1921, John Maynard Keynes em seu livro fez uso explícito de intervalos para representar a imprecisão nas probabilidades. Porém, apenas a partir dos trabalhos de Walley em 1991 que foram estabelecidos princípios que deveriam ser respeitados por uma teoria de probabilidades que lide com imprecisões.


    Com o surgimento da teoria dos conjuntos fuzzy em 1965 por Lotfi Zadeh, surge uma outra forma de lidar com incertezas e imprecisões de conceitos. Rapidamente, começaram a se propor diversas formas de considerar as idéias de Zadeh em probabilidades, para lidar com imprecisões, seja nos eventos associados às probabilidades como aos valores das probabilidades.

    Em particular, James Buckley, a partir de 2003 começa a desenvolver uma teoria de probabilidade fuzzy em que os valores das probabilidades sejam números fuzzy. Esta probabilidade fuzzy segue  princípios análogos ao das probabilidades imprecisas de Walley.

    Por outro lado, usar como graus de verdade números reais entre 0 e 1, como proposto originalmente por Zadeh, tem o inconveniente de usar valores muito precisos para lidar com incertezas (como alguém pode diferenciar de forma justa que um elemento satisfaz uma propriedade com um grau 0.423 de algo que satisfaz com grau 0.424?). Isto motivou o surgimento de diversas extensões da teoria dos conjuntos fuzzy pelo fato de incorporar algum tipo de imprecisão.

    Neste trabalho é considerada a extensão proposta por Krassimir Atanassov em 1983, que adicionou um grau extra de incerteza para modelar a hesitação ao momento de se atribuir o grau de pertinência, e portanto, um valor indicaria o grau com o qual o objeto pertence ao conjunto, enquanto o outro, o grau com o qual não pertence. Na teoria dos conjuntos fuzzy de Zadeh, esse grau de não-pertinência  por defeito é o complemento do grau de pertinência. Assim, nessa abordagem o grau de não-pertinência é de alguma forma independente do grau de pertinência, e nessa diferencia entre essa não-pertinência e o complemento do grau de pertinência revela a hesitação presente ao momento de se atribuir o grau de pertinência. Esta nova extensão hoje em dia é chamada de teoria dos conjuntos fuzzy intuicionistas de Atanassov. Vale salientar, que o termo intuicionista aqui não tem relação com o termo intuicionista como conhecido no contexto de lógica intuicionista.

    Será apresentado neste trabalho duas propostas de probabilidade intervalar: a probabilidade intervalar restrita e a probabilidade intervalar irrestrita; também serão introduzidas duas noções de probabilidade fuzzy: a probabilidade fuzzy restrita e a probabilidade fuzzy irrestrita e por fim serão introduzidas duas noções de probabilidade fuzzy intuicionista: a probabilidade fuzzy intuicionista restrita e a probabilidade fuzzy intuicionista irrestrita.


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  • A idéia de considerar imprecisão em probabilidades é antiga, remontando aos trabalhos de George Booles, que em 1854 pretendia conciliar a lógica clássica, que permite modelar ignorância completa, com probabilidades. Em 1921, John Maynard Keynes em seu livro fez uso explícito de intervalos para representar a imprecisão nas probabilidades. Porém, apenas a partir dos trabalhos de Walley em 1991 que foram estabelecidos princípios que deveriam ser respeitados por uma teoria de probabilidades que lide com imprecisões.


    Com o surgimento da teoria dos conjuntos fuzzy em 1965 por Lotfi Zadeh, surge uma outra forma de lidar com incertezas e imprecisões de conceitos. Rapidamente, começaram a se propor diversas formas de considerar as idéias de Zadeh em probabilidades, para lidar com imprecisões, seja nos eventos associados às probabilidades como aos valores das probabilidades.

    Em particular, James Buckley, a partir de 2003 começa a desenvolver uma teoria de probabilidade fuzzy em que os valores das probabilidades sejam números fuzzy. Esta probabilidade fuzzy segue  princípios análogos ao das probabilidades imprecisas de Walley.

    Por outro lado, usar como graus de verdade números reais entre 0 e 1, como proposto originalmente por Zadeh, tem o inconveniente de usar valores muito precisos para lidar com incertezas (como alguém pode diferenciar de forma justa que um elemento satisfaz uma propriedade com um grau 0.423 de algo que satisfaz com grau 0.424?). Isto motivou o surgimento de diversas extensões da teoria dos conjuntos fuzzy pelo fato de incorporar algum tipo de imprecisão.

    Neste trabalho é considerada a extensão proposta por Krassimir Atanassov em 1983, que adicionou um grau extra de incerteza para modelar a hesitação ao momento de se atribuir o grau de pertinência, e portanto, um valor indicaria o grau com o qual o objeto pertence ao conjunto, enquanto o outro, o grau com o qual não pertence. Na teoria dos conjuntos fuzzy de Zadeh, esse grau de não-pertinência  por defeito é o complemento do grau de pertinência. Assim, nessa abordagem o grau de não-pertinência é de alguma forma independente do grau de pertinência, e nessa diferencia entre essa não-pertinência e o complemento do grau de pertinência revela a hesitação presente ao momento de se atribuir o grau de pertinência. Esta nova extensão hoje em dia é chamada de teoria dos conjuntos fuzzy intuicionistas de Atanassov. Vale salientar, que o termo intuicionista aqui não tem relação com o termo intuicionista como conhecido no contexto de lógica intuicionista.

    Será apresentado neste trabalho duas propostas de probabilidade intervalar: a probabilidade intervalar restrita e a probabilidade intervalar irrestrita; também serão introduzidas duas noções de probabilidade fuzzy: a probabilidade fuzzy restrita e a probabilidade fuzzy irrestrita e por fim serão introduzidas duas noções de probabilidade fuzzy intuicionista: a probabilidade fuzzy intuicionista restrita e a probabilidade fuzzy intuicionista irrestrita.

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  • JOSE LUIZ DA SILVA JUNIOR
  • Determinação de chaveamentos para recomposição do serviço em redes de distribuição de energia elétrica em média tensão através de método baseado em parâmetros de sensibilidade.

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • ARRHENIUS VINICIUS DA COSTA OLIVEIRA
  • JOÃO PAULO ABREU VIEIRA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 14/09/2012
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  • A reconfiguração de uma rede de distribuição é uma modificação na sua topologia, objetivando o atendimento de determinadas condições operativas dessa rede, através da mudança de estado das suas chaves (NA/NF). Ela pode ser realizada sem que qualquer anomalia tenha ocorrido no sistema. A recomposição de serviço é um caso particular da reconfiguração e deverá ser realizada sempre que ocorrer defeito na rede ou sempre que um ou mais trechos de um alimentador tenham sido retirados de serviço para manutenção. Nesses casos, cargas que são atendidas por trechos que estão a jusante de trechos retirados para manutenção, poderão ser atendidas pelo fechamento de chaves pertencentes ao mesmo alimentador sob manutenção ou através de chaves para outros alimentadores. Pelos métodos de reconfiguração clássicos, vários chaveamentos poderão ser necessários além daqueles utilizados apenas para realizar a recomposição do serviço.  Isso inclui chaveamentos em alimentadores da mesma subestação ou de outras subestações que não guardam qualquer relação direta com o alimentador sob defeito. Esses últimos chaveamentos provocarão  desconforto, prejuízos e insatisfação nos consumidores, além de prejuízos para a imagem da concessionária de energia elétrica. É objetivo desta tese de doutorado desenvolver uma heurística para reconfiguração de uma rede de distribuição, quando da ocorrência de um defeito nessa rede, realizando chaveamentos apenas nos alimentadores diretamente envolvidos nesse defeito, considerando que esses chaveamentos são aqueles destinados exclusivamente à isolação das barras e trechos defeituosos e ao atendimento das ilhas por ele geradas, com redução significativa do número de aplicações de fluxos de cargas aplicados, em função da utilização de parâmetros de sensibilidade para a determinação de tensões e correntes estimadas nas barras e trechos dos alimentadores envolvidos. Uma comparação desse processo com os métodos clássicos é realizada para várias redes testes obtidas na literatura sobre reconfiguração de redes.


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  • A reconfiguração de uma rede de distribuição é uma modificação na sua topologia, objetivando o atendimento de determinadas condições operativas dessa rede, através da mudança de estado das suas chaves (NA/NF). Ela pode ser realizada sem que qualquer anomalia tenha ocorrido no sistema. A recomposição de serviço é um caso particular da reconfiguração e deverá ser realizada sempre que ocorrer defeito na rede ou sempre que um ou mais trechos de um alimentador tenham sido retirados de serviço para manutenção. Nesses casos, cargas que são atendidas por trechos que estão a jusante de trechos retirados para manutenção, poderão ser atendidas pelo fechamento de chaves pertencentes ao mesmo alimentador sob manutenção ou através de chaves para outros alimentadores. Pelos métodos de reconfiguração clássicos, vários chaveamentos poderão ser necessários além daqueles utilizados apenas para realizar a recomposição do serviço.  Isso inclui chaveamentos em alimentadores da mesma subestação ou de outras subestações que não guardam qualquer relação direta com o alimentador sob defeito. Esses últimos chaveamentos provocarão  desconforto, prejuízos e insatisfação nos consumidores, além de prejuízos para a imagem da concessionária de energia elétrica. É objetivo desta tese de doutorado desenvolver uma heurística para reconfiguração de uma rede de distribuição, quando da ocorrência de um defeito nessa rede, realizando chaveamentos apenas nos alimentadores diretamente envolvidos nesse defeito, considerando que esses chaveamentos são aqueles destinados exclusivamente à isolação das barras e trechos defeituosos e ao atendimento das ilhas por ele geradas, com redução significativa do número de aplicações de fluxos de cargas aplicados, em função da utilização de parâmetros de sensibilidade para a determinação de tensões e correntes estimadas nas barras e trechos dos alimentadores envolvidos. Uma comparação desse processo com os métodos clássicos é realizada para várias redes testes obtidas na literatura sobre reconfiguração de redes.

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  • TIAGO MARITAN UGULINO DE ARAUJO
  • Uma Solução para Geração Automática de Trilhas em Língua Brasileira de Sinais em Conteúdos Multimídia

  • Orientador : GUIDO LEMOS DE SOUZA FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CELSO ALBERTO SAIBEL SANTOS
  • GUIDO LEMOS DE SOUZA FILHO
  • LUIZ FERNANDO GOMES SOARES
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 14/09/2012
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  • Os surdos enfrentam sérias dificuldades para acessar informações. As Tecnologias de
    Informação e Comunicação (TIC) quando são desenvolvidas dificilmente levam em consideração os requisitos específicos destes usuários especiais. O suporte para línguas de
    sinais, por exemplo, é raramente explorado nessas tecnologias. Além disso, as soluções
    presentes na literatura relacionadas a tradução automática para línguas de sinais são restritas a um domínio de aplicação específico ou não são viáveis para cenários que necessitam
    de tradução em tempo real, como, por exemplo, na TV. Para reduzir esses problemas,
    neste trabalho é proposta uma solução para geração automática de trilhas em Língua Brasileira de Sinais (LIBRAS) em conteúdos digitais multimídia. As trilhas de LIBRAS são
    geradas a partir de uma estratégia de tradução automática e em tempo real para LIBRAS,
    que realiza a tradução a partir de fluxos de legendas (como, por exemplo, legendas ou
    closed caption) em língua portuguesa. Além disso, a solução proposta é de domínio geral
    e dotada de um conjunto de mecanismos que exploram a colaboração e a computação
    humana para gerar e manter suas construções lingüísticas de forma eficiente. Implementações da solução proposta foram desenvolvidas para as plataformas de TV Digital, Web
    e Cinema Digital, e um conjunto de experimentos, incluindo testes com usuários surdos,
    foi desenvolvido para avaliar os principais aspectos da solução. Os resultados mostraram
    que a solução proposta é eficiente, capaz de gerar e embarcar as trilhas de LIBRAS em
    cenários que exigem tradução em tempo real, além de ser uma alternativa prática e viá-
    vel para redução das barreiras de acesso à informação dos surdos, especialmente quando
    intérpretes humanos não estão disponíveis.


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  • Os surdos enfrentam sérias dificuldades para acessar informações. As Tecnologias de
    Informação e Comunicação (TIC) quando são desenvolvidas dificilmente levam em consideração os requisitos específicos destes usuários especiais. O suporte para línguas de
    sinais, por exemplo, é raramente explorado nessas tecnologias. Além disso, as soluções
    presentes na literatura relacionadas a tradução automática para línguas de sinais são restritas a um domínio de aplicação específico ou não são viáveis para cenários que necessitam
    de tradução em tempo real, como, por exemplo, na TV. Para reduzir esses problemas,
    neste trabalho é proposta uma solução para geração automática de trilhas em Língua Brasileira de Sinais (LIBRAS) em conteúdos digitais multimídia. As trilhas de LIBRAS são
    geradas a partir de uma estratégia de tradução automática e em tempo real para LIBRAS,
    que realiza a tradução a partir de fluxos de legendas (como, por exemplo, legendas ou
    closed caption) em língua portuguesa. Além disso, a solução proposta é de domínio geral
    e dotada de um conjunto de mecanismos que exploram a colaboração e a computação
    humana para gerar e manter suas construções lingüísticas de forma eficiente. Implementações da solução proposta foram desenvolvidas para as plataformas de TV Digital, Web
    e Cinema Digital, e um conjunto de experimentos, incluindo testes com usuários surdos,
    foi desenvolvido para avaliar os principais aspectos da solução. Os resultados mostraram
    que a solução proposta é eficiente, capaz de gerar e embarcar as trilhas de LIBRAS em
    cenários que exigem tradução em tempo real, além de ser uma alternativa prática e viá-
    vel para redução das barreiras de acesso à informação dos surdos, especialmente quando
    intérpretes humanos não estão disponíveis.

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  • SAMUEL OLIVEIRA DE AZEVEDO
  • Arquitetura para Aplicações Interativas Imersivas de Televisão Digital

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • SERGIO QUEIROZ DE MEDEIROS
  • Data: 24/09/2012
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  • Neste trabalho, propomos uma nova abordagem para a Televisão Digital Interativa
    (TVDI), visando explorar os conceitos de imersividade. Várias arquiteturas já foram propostas
    para a TVDI, mas não exploram coerentemente quesitos relacionados à imersão.
    O problema tratado nesta proposta consiste em definir formalmente o que são a imersão
    e a interatividade para a TV digital e em como elas podem ser usadas para melhorar
    a experiência do usuário deste novo modelo televisivo. A abordagem do problema levanta
    questões como a escolha apropriada de equipamentos para ajudar na sensação de
    imersão; que formas de interação entre os usuários podem ser exploradas no contexto
    interação-imersão; se o ambiente em que uma aplicação interativa imersiva é utilizada
    influencia na experiência de imersão; e que novas formas de interatividade dos usuários
    da TVDI entre si, e entre os usuários e as aplicações interativas, podem ser exploradas
    com o uso da imersão. Como um dos objetivos desta proposta, apontamos soluções novas
    para estas questões que carecem de mais estudos. Ensejamos formalizar os conceitos que
    abarcam a interatividade no Sistema Brasileiro de televisão Digital. Num estudo inicial
    realizado, esta definição é organizada em categorias ou níveis de interatividade. A partir
    deste ponto, são feitas análises e especificações para atingir a imersão usando a TVDI.
    Visionamos alguns estudos de caso de aplicações interativas imersivas para televisão digital,
    visando validar a arquitetura proposta. Também, é abordado o uso de dispositivos
    remotos, e a proposta básica de uma arquitetura de middleware que permita sua utilização
    em conjunto com aplicações interativas imersivas.


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  • Neste trabalho, propomos uma nova abordagem para a Televisão Digital Interativa
    (TVDI), visando explorar os conceitos de imersividade. Várias arquiteturas já foram propostas
    para a TVDI, mas não exploram coerentemente quesitos relacionados à imersão.
    O problema tratado nesta proposta consiste em definir formalmente o que são a imersão
    e a interatividade para a TV digital e em como elas podem ser usadas para melhorar
    a experiência do usuário deste novo modelo televisivo. A abordagem do problema levanta
    questões como a escolha apropriada de equipamentos para ajudar na sensação de
    imersão; que formas de interação entre os usuários podem ser exploradas no contexto
    interação-imersão; se o ambiente em que uma aplicação interativa imersiva é utilizada
    influencia na experiência de imersão; e que novas formas de interatividade dos usuários
    da TVDI entre si, e entre os usuários e as aplicações interativas, podem ser exploradas
    com o uso da imersão. Como um dos objetivos desta proposta, apontamos soluções novas
    para estas questões que carecem de mais estudos. Ensejamos formalizar os conceitos que
    abarcam a interatividade no Sistema Brasileiro de televisão Digital. Num estudo inicial
    realizado, esta definição é organizada em categorias ou níveis de interatividade. A partir
    deste ponto, são feitas análises e especificações para atingir a imersão usando a TVDI.
    Visionamos alguns estudos de caso de aplicações interativas imersivas para televisão digital,
    visando validar a arquitetura proposta. Também, é abordado o uso de dispositivos
    remotos, e a proposta básica de uma arquitetura de middleware que permita sua utilização
    em conjunto com aplicações interativas imersivas.

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  • ADRIANA TAKAHASHI
  • Máquina de Vetores-Suporte Intervalar

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • AARAO LYRA
  • RENATA HAX SANDER REISER
  • TIAGO ALESSANDRO ESPÍNOLA FERREIRA
  • Data: 26/09/2012
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  • Mostrar Resumo
  • As máquinas de vetores suporte (SVM - Support Vector Machines) têm atraído muita
    atenção na área de aprendizagem de máquinas, em especial em classificação e reconhecimento
    de padrões, porém, em alguns casos nem sempre é fácil classificar com precisão
    determinados padrões entre classes distintas. Este trabalho envolve a construção de um
    classificador de padrões intervalar, utilizando a SVM associada com a teoria intervalar,
    de modo a modelar com uma precisão controlada a separação entre classes distintas de
    um conjunto de padrões, com o objetivo de obter uma separação otimizada tratando de
    imprecisões contidas nas informações do conjunto de padrões, sejam nos dados iniciais
    ou erros computacionais.
    A SVM é uma máquina linear, e para que ela possa resolver problemas do mundo
    real, geralmente problemas não lineares, é necessário tratar o conjunto de padrões, mais
    conhecido como conjunto de entrada, de natureza não linear para um problema linear,
    as máquinas kernels são responsáveis por esse mapeamento. Para a extensão intervalar
    da SVM, tanto para problemas lineares quanto não lineares, foi preciso a definição de
    kernel intervalar, bem como o teorema que valida uma função ser um kernel, o teorema
    de Mercer para funções intervalares.


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  • As máquinas de vetores suporte (SVM - Support Vector Machines) têm atraído muita
    atenção na área de aprendizagem de máquinas, em especial em classificação e reconhecimento
    de padrões, porém, em alguns casos nem sempre é fácil classificar com precisão
    determinados padrões entre classes distintas. Este trabalho envolve a construção de um
    classificador de padrões intervalar, utilizando a SVM associada com a teoria intervalar,
    de modo a modelar com uma precisão controlada a separação entre classes distintas de
    um conjunto de padrões, com o objetivo de obter uma separação otimizada tratando de
    imprecisões contidas nas informações do conjunto de padrões, sejam nos dados iniciais
    ou erros computacionais.
    A SVM é uma máquina linear, e para que ela possa resolver problemas do mundo
    real, geralmente problemas não lineares, é necessário tratar o conjunto de padrões, mais
    conhecido como conjunto de entrada, de natureza não linear para um problema linear,
    as máquinas kernels são responsáveis por esse mapeamento. Para a extensão intervalar
    da SVM, tanto para problemas lineares quanto não lineares, foi preciso a definição de
    kernel intervalar, bem como o teorema que valida uma função ser um kernel, o teorema
    de Mercer para funções intervalares.

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  • HERTZ WILTON DE CASTRO LINS
  • Análise e Síntese de Antenas e Superfícies Seletivas de Frequência Utilizando Computação Evolucionária e Inteligência de Enxames

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • Data: 11/10/2012

  • Mostrar Resumo
  • As superfícies seletivas de frequência do inglês Frequency Selective Surfaces (FSS), são
    dispositivos utilizados em alta frequência caracterizados por terem na sua composição
    condutores metálicos conhecidos como patches, consistindo de uma disposição periódica
    de elementos. Estas estruturas têm sido utilizadas em aeronaves, satélites, mísseis
    teleguiados e sistemas de antenas refletoras em aplicações como, por exemplo, seleção
    de banda de frequência de operação e filtragem de frequências. Sistemas e tecnologias de
    comunicação modernas, como o GSM (sistema global para comunicações móveis),
    RFID (Radio Frequency Identification), Bluetooth, Wi-Fi e WiMAX, exigem antenas
    com um conjunto de requisitos como: baixo custo, perfil, peso reduzido e pequeno
    tamanho. A antena de microfita representa uma solução possível para atender a esses
    requisitos, alem disso sua versatilidade é observada em aspectos como a capacidade para
    integrar-se com o resto do circuito impresso, a simplicidade na construção e robustez. A
    análise e a síntese destes dispositivos, principalmente a síntese, em face da grande
    possibilidade de formas, dimensões e periodicidade de seus elementos exige uma análise
    numérica complexa, usando: método dos elementos finitos, método dos momentos,
    método das diferenças finitas no domínio do tempo. Neste contexto a inteligência
    computacional tem sido aplicada com sucesso no desenvolvimento e otimização destas
    estruturas. A inteligência computacional é inspirada em fenômenos naturais como:
    aprendizado, percepção e decisão, utilizando técnicas como redes neurais artificiais,
    lógica fuzzy, geometria fractal e computação evolucionária, em diversas áreas da
    engenharia e tecnologia, com o objetivo de resolver problemas complexos em situações
    em que métodos convencionais não são eficientes. Este trabalho realiza um estudo de
    aplicação de inteligência computacional utilizando meta-heuristicas como algoritmos
    genéticos e inteligência de enxames na otimização de antenas e superfícies seletivas de
    frequência. Os algoritmos genéticos são métodos computacionais de busca baseados na
    teoria da seleção natural proposta por Darwin e na genética utilizada para resolver
    problemas complexos como, por exemplo, problemas em que o espaço de busca cresce
    com as dimensões do problema, a otimização por enxame de partículas tem como
    características a utilização da inteligência de forma coletiva sendo aplicada em
    problemas de otimização em diversas áreas de pesquisa. Estas são eficientes quando
    aplicadas nestes dispositivos, a eficiência destas técnicas foi comprovada através de
    resultados simulados e experimentais.


  • Mostrar Abstract
  • As superfícies seletivas de frequência do inglês Frequency Selective Surfaces (FSS), são
    dispositivos utilizados em alta frequência caracterizados por terem na sua composição
    condutores metálicos conhecidos como patches, consistindo de uma disposição periódica
    de elementos. Estas estruturas têm sido utilizadas em aeronaves, satélites, mísseis
    teleguiados e sistemas de antenas refletoras em aplicações como, por exemplo, seleção
    de banda de frequência de operação e filtragem de frequências. Sistemas e tecnologias de
    comunicação modernas, como o GSM (sistema global para comunicações móveis),
    RFID (Radio Frequency Identification), Bluetooth, Wi-Fi e WiMAX, exigem antenas
    com um conjunto de requisitos como: baixo custo, perfil, peso reduzido e pequeno
    tamanho. A antena de microfita representa uma solução possível para atender a esses
    requisitos, alem disso sua versatilidade é observada em aspectos como a capacidade para
    integrar-se com o resto do circuito impresso, a simplicidade na construção e robustez. A
    análise e a síntese destes dispositivos, principalmente a síntese, em face da grande
    possibilidade de formas, dimensões e periodicidade de seus elementos exige uma análise
    numérica complexa, usando: método dos elementos finitos, método dos momentos,
    método das diferenças finitas no domínio do tempo. Neste contexto a inteligência
    computacional tem sido aplicada com sucesso no desenvolvimento e otimização destas
    estruturas. A inteligência computacional é inspirada em fenômenos naturais como:
    aprendizado, percepção e decisão, utilizando técnicas como redes neurais artificiais,
    lógica fuzzy, geometria fractal e computação evolucionária, em diversas áreas da
    engenharia e tecnologia, com o objetivo de resolver problemas complexos em situações
    em que métodos convencionais não são eficientes. Este trabalho realiza um estudo de
    aplicação de inteligência computacional utilizando meta-heuristicas como algoritmos
    genéticos e inteligência de enxames na otimização de antenas e superfícies seletivas de
    frequência. Os algoritmos genéticos são métodos computacionais de busca baseados na
    teoria da seleção natural proposta por Darwin e na genética utilizada para resolver
    problemas complexos como, por exemplo, problemas em que o espaço de busca cresce
    com as dimensões do problema, a otimização por enxame de partículas tem como
    características a utilização da inteligência de forma coletiva sendo aplicada em
    problemas de otimização em diversas áreas de pesquisa. Estas são eficientes quando
    aplicadas nestes dispositivos, a eficiência destas técnicas foi comprovada através de
    resultados simulados e experimentais.

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  • VALCI FERREIRA VICTOR
  • Viabilidade da Utilização de Máquinas de Indução Convencionais como Motores sem Mancais Mecânicos

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • RICHARD MAGDALENA STEPHAN
  • Data: 05/11/2012

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  • Este trabalho descreve o estudo e a implementação uma máquina de indução convencional funcionando como uma máquina sem mancais trifásica com bobinado dividido. Utilizando uma maquina convencional  de 4 pólos e 3.7kW. Os controles de velocidade, posicionamento radial e das correntes do estator operam simultaneamente em cada fase do estator. Para o posicionamento radial utilizam-se as forças controladas pelos campos magnéticos no interior da máquina. Todo o controle do sistema é realizado por um programa desenvolvido em linguagem padrão ANSI C. Os recursos do DSP utilizados pelo sistema são: os canais de conversão A/D, as saídas PWM e as interfaces paralela e serial RS-232, as quais são responsáveis, respectivamente, pela programação do DSP e a captura de dados através de um sistema de supervisão. A originalidade do trabalho está é a utilização de um motor de indução trifásico convencional de fácil aquisição sem adaptações no rotor ou estator como máquina sem mancais.


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  • Este trabalho descreve o estudo e a implementação uma máquina de indução convencional funcionando como uma máquina sem mancais trifásica com bobinado dividido. Utilizando uma maquina convencional  de 4 pólos e 3.7kW. Os controles de velocidade, posicionamento radial e das correntes do estator operam simultaneamente em cada fase do estator. Para o posicionamento radial utilizam-se as forças controladas pelos campos magnéticos no interior da máquina. Todo o controle do sistema é realizado por um programa desenvolvido em linguagem padrão ANSI C. Os recursos do DSP utilizados pelo sistema são: os canais de conversão A/D, as saídas PWM e as interfaces paralela e serial RS-232, as quais são responsáveis, respectivamente, pela programação do DSP e a captura de dados através de um sistema de supervisão. A originalidade do trabalho está é a utilização de um motor de indução trifásico convencional de fácil aquisição sem adaptações no rotor ou estator como máquina sem mancais.

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  • ROBINSON LUIS DE SOUZA ALVES
  • Uma contribuição ao estudo das categorias internas e de sua proliferação em redes ARTMAP

  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ALUIZIO FAUSTO RIBEIRO ARAÚJO
  • ROGERIO ANDRADE FLAUZINO
  • Data: 05/11/2012
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  • As redes do tipo ART apresentam grandes vantagens, porém alguns problemas existem. O mais importante deles é o problema da proliferação de categorias e é provavelmente o mais crítico. Esse problema faz com que a rede crie várias categorias consumindo recursos (recursos de uso para armazenar uma grande quantidade de categorias impactando negativamente ou até mesmo inviabilizando o tempo de processamento da rede) sem contribuir para a qualidade da representação do problema. Ou seja, em muitos casos a quantidade excessiva de categorias geradas pelas redes ART faz com que a qualidade da generalização da rede seja inferior ao que deveria ser. Outro problema das redes do tipo ART é a dificuldade de aproximar regiões que tem geometria não retangular, ocasionando uma generalização inferior a outros métodos de classificação. A partir da observação desses problemas, foi desenvolvido esse trabalho que utiliza uma geometria mais flexível do que a geometria fixa presente nas redes ART tradicionais. Assim, propõe-se nesse trabalho a utilização de politopos convexos para representar a geometria de cada categoria da rede neural.


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  • As redes do tipo ART apresentam grandes vantagens, porém alguns problemas existem. O mais importante deles é o problema da proliferação de categorias e é provavelmente o mais crítico. Esse problema faz com que a rede crie várias categorias consumindo recursos (recursos de uso para armazenar uma grande quantidade de categorias impactando negativamente ou até mesmo inviabilizando o tempo de processamento da rede) sem contribuir para a qualidade da representação do problema. Ou seja, em muitos casos a quantidade excessiva de categorias geradas pelas redes ART faz com que a qualidade da generalização da rede seja inferior ao que deveria ser. Outro problema das redes do tipo ART é a dificuldade de aproximar regiões que tem geometria não retangular, ocasionando uma generalização inferior a outros métodos de classificação. A partir da observação desses problemas, foi desenvolvido esse trabalho que utiliza uma geometria mais flexível do que a geometria fixa presente nas redes ART tradicionais. Assim, propõe-se nesse trabalho a utilização de politopos convexos para representar a geometria de cada categoria da rede neural.

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  • RAFAEL VIDAL AROCA
  • Plataforma robótica de baixíssimo custo para robótica educacional

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • FLAVIO TONIDANDEL
  • GLAUCO AUGUSTO DE PAULA CAURIN
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 17/12/2012
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  • Mostrar Resumo
  • Os robôs estão cada vez mais presentes na sociedade, porém ainda são considerados equipamentos caros e restritos para poucas pessoas. Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma técnica e arquitetura de controle que possibilita a construção de robôs de baixo custo e com baixa complexidade de construção e programação. Um aspecto chave da arquitetura proposta, é o uso de uma interface de áudio para controlar atuadores e ler sensores, permitindo assim o uso de qualquer dispositivo que produza sons como unidade de controle do robô. Também foram desenvolvidas ferramentas de programação baseadas na web, permitindo o uso de computadores ou telefones celulares como unidade de controle do robô. O trabalho também contempla possíveis aplicações de tal plataforma robótica de baixo custo, incluindo uma pesquisa de opinião realizada com alunos de graduação.


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  • Os robôs estão cada vez mais presentes na sociedade, porém ainda são considerados equipamentos caros e restritos para poucas pessoas. Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma técnica e arquitetura de controle que possibilita a construção de robôs de baixo custo e com baixa complexidade de construção e programação. Um aspecto chave da arquitetura proposta, é o uso de uma interface de áudio para controlar atuadores e ler sensores, permitindo assim o uso de qualquer dispositivo que produza sons como unidade de controle do robô. Também foram desenvolvidas ferramentas de programação baseadas na web, permitindo o uso de computadores ou telefones celulares como unidade de controle do robô. O trabalho também contempla possíveis aplicações de tal plataforma robótica de baixo custo, incluindo uma pesquisa de opinião realizada com alunos de graduação.

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  • ROSIERY DA SILVA MAIA
  • Modelo de Desenvolvimento Intelectual para Agentes Robóticos

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • DANIEL ALOISE
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • SILVIA SILVA DA COSTA BOTELHO
  • Data: 18/12/2012
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  • IDeM-MRS é um formalismo de cooperação para um grupo de robôs heterogêneos eficientemente resolver tarefas em um determinado ambiente fechado. Esse formalismo é totalmente baseado em modelos sociais de aprendizagem de indivíduos reais e coordena o grupo propiciando a assimilação e acomodação do conhecimento através de trocas de experiências. Algumas questões foram particulamente tratadas, como uma representação realista do ambiente multirrobô (que envolve a missão global, as tarefas que pertencem a essa missão e os robôs atuantes) e uma forma de seleção de tarefas, baseada em teorias e abordagens socias de aprendizagem, que permitem a execução cooperativa e eficiente pelos robôs. IDeM-MRS pode ser usado em diferentes tipos de missões, desde as mais simples às mais complexas. Os experimentos e resultados validam a eficiência desse formalismo em comparação a um modelo empírico tradicional.


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  • IDeM-MRS é um formalismo de cooperação para um grupo de robôs heterogêneos eficientemente resolver tarefas em um determinado ambiente fechado. Esse formalismo é totalmente baseado em modelos sociais de aprendizagem de indivíduos reais e coordena o grupo propiciando a assimilação e acomodação do conhecimento através de trocas de experiências. Algumas questões foram particulamente tratadas, como uma representação realista do ambiente multirrobô (que envolve a missão global, as tarefas que pertencem a essa missão e os robôs atuantes) e uma forma de seleção de tarefas, baseada em teorias e abordagens socias de aprendizagem, que permitem a execução cooperativa e eficiente pelos robôs. IDeM-MRS pode ser usado em diferentes tipos de missões, desde as mais simples às mais complexas. Os experimentos e resultados validam a eficiência desse formalismo em comparação a um modelo empírico tradicional.

19
  • CARLOS ANDRE GUERRA FONSECA
  • Estrutura ANFIS Modificada para Identificação e Controle de Plantas com Ampla Faixa de Operação e não Linearidade Acentuada

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • TAKASHI YONEYAMA
  • Data: 21/12/2012
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  • Neste trabalho propõe-se uma modificação na estrutura neurofuzzy ANFIS (Adaptive Network Based Fuzzy Inference System) para a obtenção de um método sistemático para identificação e controle de plantas com ampla faixa de operação e não linearidade acentuada, a partir de técnicas lineares de identificação e controle. Este método se baseia na metodologia de múltiplos modelos. Dessa forma, obtêm-se modelos lineares locais e esses são combinados pela estrutura neurofuzzy proposta. Uma métrica que permite combinar adequadamente esses modelos é obtida após o treinamento dessa estrutura, resultando na identificação global da planta. Para cada um desses modelos é projetado um controlador. O controle global é obtido a partir da mistura dos sinais dos controladores locais. Essa mistura é feita pelo ANFIS modificado. A modificação na arquitetura do ANFIS permite o compartilhamento do conhecimento adquirido pelo treinamento da estrutura empregada na combinação de modelos locais. Assim não se faz necessário o treinamento da estrutura empregada na mistura de controladores. Validaram-se as estruturas modificadas através de dois estudos de caso. Verificou-se que é possível treinar apenas um ANFIS, para a obtenção de uma métrica que permita a combinação adequada dos modelos lineares, válidos localmente, e essa estrutura, já ajustada, pode ser aplicada na combinação de controladores lineares, projetados para cada um dos modelos, resultando em um sistema de controle que satisfaz as especificações de desempenho previamente estabelecidas. O método proposto possibilita a utilização de quaisquer técnicas de identificação e controle para a obtenção dos modelos e controladores locais, e a redução da complexidade de utilização do ANFIS para identificação e controle. Neste trabalho priorizaram-se as técnicas mais simples de identificação e controle de sistemas de forma a simplificar a utilização do método.


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  • Neste trabalho propõe-se uma modificação na estrutura neurofuzzy ANFIS (Adaptive Network Based Fuzzy Inference System) para a obtenção de um método sistemático para identificação e controle de plantas com ampla faixa de operação e não linearidade acentuada, a partir de técnicas lineares de identificação e controle. Este método se baseia na metodologia de múltiplos modelos. Dessa forma, obtêm-se modelos lineares locais e esses são combinados pela estrutura neurofuzzy proposta. Uma métrica que permite combinar adequadamente esses modelos é obtida após o treinamento dessa estrutura, resultando na identificação global da planta. Para cada um desses modelos é projetado um controlador. O controle global é obtido a partir da mistura dos sinais dos controladores locais. Essa mistura é feita pelo ANFIS modificado. A modificação na arquitetura do ANFIS permite o compartilhamento do conhecimento adquirido pelo treinamento da estrutura empregada na combinação de modelos locais. Assim não se faz necessário o treinamento da estrutura empregada na mistura de controladores. Validaram-se as estruturas modificadas através de dois estudos de caso. Verificou-se que é possível treinar apenas um ANFIS, para a obtenção de uma métrica que permita a combinação adequada dos modelos lineares, válidos localmente, e essa estrutura, já ajustada, pode ser aplicada na combinação de controladores lineares, projetados para cada um dos modelos, resultando em um sistema de controle que satisfaz as especificações de desempenho previamente estabelecidas. O método proposto possibilita a utilização de quaisquer técnicas de identificação e controle para a obtenção dos modelos e controladores locais, e a redução da complexidade de utilização do ANFIS para identificação e controle. Neste trabalho priorizaram-se as técnicas mais simples de identificação e controle de sistemas de forma a simplificar a utilização do método.

2011
Dissertações
1
  • BRUNO JÁCOME CAVALCANTI
  • SISTEMA WEB DIDÁTICO PARA A SUPERVISÃO DE REDES FIELDBUS

  • Orientador : CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • ROSSANA MORENO SANTA CRUZ
  • Data: 31/01/2011

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  • A evolução tecnológica dos sistemas de automação industrial tem sido norteada pelo dilema entre flexibilização e confiabilidade na integração entre equipamentos e sistemas supervisórios de controle. No entanto, são poucos os sistemas supervisórios cujas atribuições também abrangem o ensino do processo de comunicação que ocorre por trás dessa integração tecnológica, sendo os existentes pouco flexíveis no que se refere ao acesso e à abrangência de padrões. Este trabalho apresenta um sistema supervisório didático, acessível via web, que é utilizado no ensino dos principais protocolos Fieldbus. O aplicativo proposto possui um módulo de descoberta automática da topologia da rede usada e permite que alunos e/ou profissionais da área de automação obtenham um conhecimento mais prático desses protocolos ao auxiliar na construção e envio de quadros próprios da rede Fieldbus considerada, propiciando aos envolvidos um conhecimento mais detalhado do processo de comunicação que ocorre entre um sistema supervisório de automação e os dispositivos escravos utilizados na rede. Pelo fato de ser uma aplicação web, além de contemplar o modo de ensino presencial, o sistema proposto permite o acesso remoto ao CLP, comportando um número bem maior de usuários e tornando mais abrangente seu universo de aplicação. Este primeiro módulo é voltado para o protocolo Modbus (abrangendo suas variações TCP e Serial RTU/ASCII).


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  • A evolução tecnológica dos sistemas de automação industrial tem sido norteada pelo dilema entre flexibilização e confiabilidade na integração entre equipamentos e sistemas supervisórios de controle. No entanto, são poucos os sistemas supervisórios cujas atribuições também abrangem o ensino do processo de comunicação que ocorre por trás dessa integração tecnológica, sendo os existentes pouco flexíveis no que se refere ao acesso e à abrangência de padrões. Este trabalho apresenta um sistema supervisório didático, acessível via web, que é utilizado no ensino dos principais protocolos Fieldbus. O aplicativo proposto possui um módulo de descoberta automática da topologia da rede usada e permite que alunos e/ou profissionais da área de automação obtenham um conhecimento mais prático desses protocolos ao auxiliar na construção e envio de quadros próprios da rede Fieldbus considerada, propiciando aos envolvidos um conhecimento mais detalhado do processo de comunicação que ocorre entre um sistema supervisório de automação e os dispositivos escravos utilizados na rede. Pelo fato de ser uma aplicação web, além de contemplar o modo de ensino presencial, o sistema proposto permite o acesso remoto ao CLP, comportando um número bem maior de usuários e tornando mais abrangente seu universo de aplicação. Este primeiro módulo é voltado para o protocolo Modbus (abrangendo suas variações TCP e Serial RTU/ASCII).

2
  • RAPHAELL MACIEL DE SOUSA
  • Estratégia de Controle Robusto para Filtro Ativo Paralelo sem Detecção de Harmônicos de Correntes
  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FABIANO FRAGOSO COSTA
  • MAURICIO AREDES
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 11/02/2011

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  • As estratégias de controle convencionais de filtros ativos de potência paralelos empregam esquemas de detecção de harmônicos em tempo real, usualmente implementados com filtros digitais. Isso aumenta o número de sensores na estrutura do filtro, o que resulta em altos custos. Além disso, esses esquemas de detecção introduzem atrasos que podem deteriorar o desempenho da compensação de harmônicos. Diferentemente dos esquemas de controle convencionais, este trabalho pretende desenvolver estudos, para proposição de estratégias de controle, que regulem indiretamente as correntes de fase da rede elétrica e que possuam mecanismos de adaptação, para compensação de eventuais variações paramétricas da rede ou da carga.


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  • As estratégias de controle convencionais de filtros ativos de potência paralelos empregam esquemas de detecção de harmônicos em tempo real, usualmente implementados com filtros digitais. Isso aumenta o número de sensores na estrutura do filtro, o que resulta em altos custos. Além disso, esses esquemas de detecção introduzem atrasos que podem deteriorar o desempenho da compensação de harmônicos. Diferentemente dos esquemas de controle convencionais, este trabalho pretende desenvolver estudos, para proposição de estratégias de controle, que regulem indiretamente as correntes de fase da rede elétrica e que possuam mecanismos de adaptação, para compensação de eventuais variações paramétricas da rede ou da carga.

3
  • DANIEL LOPES MARTINS
  • Arquitetura de controladores Fuzzy em Redes Foundation Fieldbus

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DENNIS BRANDAO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 14/02/2011

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  • Com o avanço da tecnologia da informação e do poder de processamento dos dispositivos, torna-se possível utilizar novas aplicações cada vez mais rápidas, eficientes e seguras no ambiente industrial. Isso permite o aumento da produtividade com cada vez menos desperdício de mão de obra e de matéria prima, o que acarreta no aumento da lucratividade e da produção. Essas aplicações vão desde compensar medições de variáveis não-lineares utilizando tabelas na memória dos dispositivos até controladores para complexos processos. Um desses tipos de controlador é o controlador Fuzzy. A lógica Fuzzy permite que as máquinas possam entender linguagens vagas e imprecisas, como é o caso da linguagem humana, podendo tomar decisões baseadas nelas. Este tipo de controlador é normalmente implementado em dispositivos com grande capacidade de processamento (como CLPs) devido a existência de alguns cálculos complexos que nem sempre podem ser realizados por dispositivos de campo (sensores e atuadores inteligentes). A motivação para a realização deste trabalho surgiu justamente desta ausência de um controlador Fuzzy dentro do ambiente das redes industriais, mais especificamente das redes Foundation Fieldbus. Os principais desafios na construção deste tipo de controlador são as próprias limitações que os blocos funcionais deste tipo de rede impõem, impedindo de realizar determinados tipos de cálculos, e a configuração do controlador, exigindo a implementação de um software que auxiliasse a configuração do controlador dentro da rede Foundation Fieldbus. O controlador desenvolvido foi utilizado no controle do nível de água em
    um sistema de tanques e os resultados obtidos foram comparados com os resultados obtidos no controle do mesmo sistema através de um controlador Fuzzy de um software matemático, o que mostra que o controlador implementado na rede, apesar de suas limitações, pode alcançar resultados tão bons quanto os resultados de controladores em sistemas de maior poder de processamento.


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  • Com o avanço da tecnologia da informação e do poder de processamento dos dispositivos, torna-se possível utilizar novas aplicações cada vez mais rápidas, eficientes e seguras no ambiente industrial. Isso permite o aumento da produtividade com cada vez menos desperdício de mão de obra e de matéria prima, o que acarreta no aumento da lucratividade e da produção. Essas aplicações vão desde compensar medições de variáveis não-lineares utilizando tabelas na memória dos dispositivos até controladores para complexos processos. Um desses tipos de controlador é o controlador Fuzzy. A lógica Fuzzy permite que as máquinas possam entender linguagens vagas e imprecisas, como é o caso da linguagem humana, podendo tomar decisões baseadas nelas. Este tipo de controlador é normalmente implementado em dispositivos com grande capacidade de processamento (como CLPs) devido a existência de alguns cálculos complexos que nem sempre podem ser realizados por dispositivos de campo (sensores e atuadores inteligentes). A motivação para a realização deste trabalho surgiu justamente desta ausência de um controlador Fuzzy dentro do ambiente das redes industriais, mais especificamente das redes Foundation Fieldbus. Os principais desafios na construção deste tipo de controlador são as próprias limitações que os blocos funcionais deste tipo de rede impõem, impedindo de realizar determinados tipos de cálculos, e a configuração do controlador, exigindo a implementação de um software que auxiliasse a configuração do controlador dentro da rede Foundation Fieldbus. O controlador desenvolvido foi utilizado no controle do nível de água em
    um sistema de tanques e os resultados obtidos foram comparados com os resultados obtidos no controle do mesmo sistema através de um controlador Fuzzy de um software matemático, o que mostra que o controlador implementado na rede, apesar de suas limitações, pode alcançar resultados tão bons quanto os resultados de controladores em sistemas de maior poder de processamento.

4
  • JOSÉ SOARES BATISTA LOPES
  • Controle Preditivo Robusto baseado em Desigualdades Matriciais Lineares aplicado a um Sistema de Tanques Acoplados

  • Orientador : ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 14/02/2011

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  • Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma estratégia de controle on-line baseado no Controlador Preditivo Robusto (RMPC, acrônimo do inglês Robust Model Predictive Control) aplicado a um sistema real de tanques acoplados. Este processo consiste em um sistema de dois tanques conectados cujo liquido é enviado, aos mesmos, por uma bomba. Os níveis dos tanques, em centímetros, são transmitidos para um Controlador Lógico Programável (CLP) através de um sinal de tensão, com fator de escala 1V/6,25cm. Já o sinal de controle, em volts, gerado no CLP, é transmitido para a bomba amplificado em cinco vezes. A síntese da técnica RMPC consiste em incorporar de forma explicita as incertezas da planta na formulação do problema. O objetivo do projeto, a cada período de amostragem, é encontrar uma realimentação de estados que minimiza o pior caso de uma função objetivo  com horizonte infinito, sujeita as restrições no sinal de controle. O problema original, do tipo Min-max, é reduzido em um problema de otimização convexa expresso em desigualdades lineares matriciais (LMI, acrônimo do inglês Linear Matriz Inequalities). Mostra-se, nesse trabalho, a descrição da incerteza da planta na forma politopica e as  condições de factibilidade do projeto de controle. A implementação do algoritmo RMPC foi feita utilizando o Scilab e a sua comunicação com o sistema de tanques acoplados foi através do protocolo OPC (do inglês OLE for Process Control).


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  • Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma estratégia de controle on-line baseado no Controlador Preditivo Robusto (RMPC, acrônimo do inglês Robust Model Predictive Control) aplicado a um sistema real de tanques acoplados. Este processo consiste em um sistema de dois tanques conectados cujo liquido é enviado, aos mesmos, por uma bomba. Os níveis dos tanques, em centímetros, são transmitidos para um Controlador Lógico Programável (CLP) através de um sinal de tensão, com fator de escala 1V/6,25cm. Já o sinal de controle, em volts, gerado no CLP, é transmitido para a bomba amplificado em cinco vezes. A síntese da técnica RMPC consiste em incorporar de forma explicita as incertezas da planta na formulação do problema. O objetivo do projeto, a cada período de amostragem, é encontrar uma realimentação de estados que minimiza o pior caso de uma função objetivo  com horizonte infinito, sujeita as restrições no sinal de controle. O problema original, do tipo Min-max, é reduzido em um problema de otimização convexa expresso em desigualdades lineares matriciais (LMI, acrônimo do inglês Linear Matriz Inequalities). Mostra-se, nesse trabalho, a descrição da incerteza da planta na forma politopica e as  condições de factibilidade do projeto de controle. A implementação do algoritmo RMPC foi feita utilizando o Scilab e a sua comunicação com o sistema de tanques acoplados foi através do protocolo OPC (do inglês OLE for Process Control).

5
  • BRUNO MARQUES FERREIRA DA SILVA
  • Odometria Visual Baseada em Técnicas de "Structure from Motion"

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DENNIS BARRIOS ARANIBAR
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RICARDO CORDEIRO DE FARIAS
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • Data: 17/02/2011

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  • Odometria Visual é o processo pelo qual consegue-se obter a posição e orientação de uma câmera, baseado somente em imagens e consequentemente, em características (projeções de marcos visuais da cena) nelas contidas. Com o avanço nos algoritmos e no poder de processamento dos computadores, a subárea de Visão Computacional denominada de Structure from Motion (SFM) passou a fornecer ferramentas que compõem sistemas de localização visando aplicações como robótica e Realidade Aumentada, em contraste com o seu propósito inicial de ser usada em aplicações predominantemente offline como reconstrução 3D e modelagem baseada em imagens. Sendo assim, este trabalho propõe um pipeline de obtenção de posição relativa que tem como características fazer uso de uma única câmera calibrada como sensor posicional e ser baseado interamente nos modelos e algoritmos de SFM. Técnicas usualmente empregadas em sistemas de localização de câmera como filtros de Kalman e filtros de partículas não são empregadas, dispensando que informações adicionais como um modelo probabilístico de transição de estados para a câmera sejam necessárias. Experimentos foram realizados com o propósito de avaliar tanto a reconstrução 3D quanto a posição de câmera retornada pelo sistema, através de sequências de imagens capturadas em ambientes reais de operação e comparações com um ground truth fornecido pelos dados do odômetro de uma plataforma robótica.


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  • Odometria Visual é o processo pelo qual consegue-se obter a posição e orientação de uma câmera, baseado somente em imagens e consequentemente, em características (projeções de marcos visuais da cena) nelas contidas. Com o avanço nos algoritmos e no poder de processamento dos computadores, a subárea de Visão Computacional denominada de Structure from Motion (SFM) passou a fornecer ferramentas que compõem sistemas de localização visando aplicações como robótica e Realidade Aumentada, em contraste com o seu propósito inicial de ser usada em aplicações predominantemente offline como reconstrução 3D e modelagem baseada em imagens. Sendo assim, este trabalho propõe um pipeline de obtenção de posição relativa que tem como características fazer uso de uma única câmera calibrada como sensor posicional e ser baseado interamente nos modelos e algoritmos de SFM. Técnicas usualmente empregadas em sistemas de localização de câmera como filtros de Kalman e filtros de partículas não são empregadas, dispensando que informações adicionais como um modelo probabilístico de transição de estados para a câmera sejam necessárias. Experimentos foram realizados com o propósito de avaliar tanto a reconstrução 3D quanto a posição de câmera retornada pelo sistema, através de sequências de imagens capturadas em ambientes reais de operação e comparações com um ground truth fornecido pelos dados do odômetro de uma plataforma robótica.

6
  • KEYLLY EYGLYS ARAÚJO DOS SANTOS
  • Um método para Localização Facial Invariante a Rotação

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MÁRIO SARCINELLI FILHO
  • Data: 18/02/2011

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  • A localização facial tornou-se um assunto muito discutido nos últimos anos, surgiram inúmeras aplicações, desde sistemas biométricos (que necessitam localizar a face antes de identifica-la), até sistemas complexos de varredura de multidões (procurando por criminosos). O método mais utilizado para localizar faces em imagens digitais é a técnica de Vioja e Jones, que não é invariante a rotação, conseguindo identificar apenas pequenos ângulos de rotação, mas ainda assim comprometendo alguns algoritmos que necessitam da face sem rotação, como a biometria facial.

    A técnica apresentada propõe a invariância a rotação da face, baseando-se na segmentação da pele para estimar o ângulo de rotação da face, realizando a rotação inversa para então entregar ao algoritmo de  Viola e Jones. Com isso, é possível obter a invariância a rotação além de estimar o ângulo de rotação da face.


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  • A localização facial tornou-se um assunto muito discutido nos últimos anos, surgiram inúmeras aplicações, desde sistemas biométricos (que necessitam localizar a face antes de identifica-la), até sistemas complexos de varredura de multidões (procurando por criminosos). O método mais utilizado para localizar faces em imagens digitais é a técnica de Vioja e Jones, que não é invariante a rotação, conseguindo identificar apenas pequenos ângulos de rotação, mas ainda assim comprometendo alguns algoritmos que necessitam da face sem rotação, como a biometria facial.

    A técnica apresentada propõe a invariância a rotação da face, baseando-se na segmentação da pele para estimar o ângulo de rotação da face, realizando a rotação inversa para então entregar ao algoritmo de  Viola e Jones. Com isso, é possível obter a invariância a rotação além de estimar o ângulo de rotação da face.

7
  • RENATA PITTA BARROS
  • Evolução, Avaliação e Validação do Software Roboeduc

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • CARMEN RIBEIRO FARIA SANTOS
  • FRANCISCO MILTON MENDES NETO
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 18/02/2011

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  • Considerando a transição entre a Sociedade Industrial para a Sociedade da Informação, percebemos que a formação digital que é abordada atualmente é insuficiente para navegar no interior de uma realidade digitalizada. Como proposta para minimizar este problema este trabalho desenvolve um software, chamando RoboEduc, para trabalhar com programação de dispositivos robóticos em níveis, considerando as especificidades da realidade formativa, onde o quadro discente atual consiste por analfabetos, migrantes e nativos digitais. A ênfase deste trabalho está na apresentação dos procedimentos e materiais que envolvem o desenvolvimento deste software como também a realização de Testes de Usabilidade para uma análise dos resultados.


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  • Considerando a transição entre a Sociedade Industrial para a Sociedade da Informação, percebemos que a formação digital que é abordada atualmente é insuficiente para navegar no interior de uma realidade digitalizada. Como proposta para minimizar este problema este trabalho desenvolve um software, chamando RoboEduc, para trabalhar com programação de dispositivos robóticos em níveis, considerando as especificidades da realidade formativa, onde o quadro discente atual consiste por analfabetos, migrantes e nativos digitais. A ênfase deste trabalho está na apresentação dos procedimentos e materiais que envolvem o desenvolvimento deste software como também a realização de Testes de Usabilidade para uma análise dos resultados.

8
  • GIANNA RODRIGUES DE ARAUJO
  • Acelerando Algoritmos de Baixo Nivel em Visão Robótica com Hardware Reconfigurável

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RAQUEL ESPERANZA PATIÑO ESCARCINA
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • Data: 18/02/2011

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  • Um desafio que ainda resta no campo da robótica é como fazer um robô reagir em tempo real a estímulos visuais. Técnicas tradicionais de visão robótica usadas para resolver este problema ainda são muito caras tomando muito tempo quando se usa processadores convencionais. Algoritmos simples com filtragem em imagens ou operações de morfologia matemática podem tomar muito tempo de execução. Pesquisadores têm implementado algoritmos de processamento de imagens em dispositivos de hardware com alto grau de paralelismo, visando diminuir o tempo de processamento nos algoritmos, com bons resultados. Usando técnicas de processamento de imagens implementadas em hardware e um sistema orientado a plataforma que usa o processador Nios II, propomos um método que usa processamento em hardware e programação baseada a eventos, para simplificar sistemas baseados em visão, enquanto que, ao mesmo tempo, conseguimos acelerar algumas partes dos algoritmos usados.


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  • Um desafio que ainda resta no campo da robótica é como fazer um robô reagir em tempo real a estímulos visuais. Técnicas tradicionais de visão robótica usadas para resolver este problema ainda são muito caras tomando muito tempo quando se usa processadores convencionais. Algoritmos simples com filtragem em imagens ou operações de morfologia matemática podem tomar muito tempo de execução. Pesquisadores têm implementado algoritmos de processamento de imagens em dispositivos de hardware com alto grau de paralelismo, visando diminuir o tempo de processamento nos algoritmos, com bons resultados. Usando técnicas de processamento de imagens implementadas em hardware e um sistema orientado a plataforma que usa o processador Nios II, propomos um método que usa processamento em hardware e programação baseada a eventos, para simplificar sistemas baseados em visão, enquanto que, ao mesmo tempo, conseguimos acelerar algumas partes dos algoritmos usados.

9
  • RAFAEL NUNES DE ALMEIDA PRADO
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA ARQUITETURA EM HARDWARE PROTOTIPADA EM FPGA PARA APLICAÇÕES GENÉRICAS UTILIZANDO REDES NEURAIS ARTIFICIAIS EMBARCADAS

  • Orientador : JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • DAVID SIMONETTI BARBALHO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • KARLA DARLENE NEPOMUCENO RAMOS
  • Data: 22/02/2011

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  • Propõe-se, neste trabalho, uma arquitetura em hardware, descrita em VHDL, desenvolvida para embarque de redes neurais artificiais, especificamente do tipo Multilayer Perceptron (MLP). Idealiza que nessa arquitetura, as aplicações com RNA tenham facilidade no procedimento de embarque de uma rede neural MLP em hardware, bem como de permitir facilidades na configuração de vários tipos de redes MLP em campo, com diferentes topologias (quantidade de neurônios e camadas). A definição da arquitetura MLP que o sistema proposto irá se configurar e executar depende de uma entrada de dados específica, a qual define a quantidade de neurônios, camadas e tipos de funções de ativação em cada neurônio. Para permitir essa maleabilidade de configurações nas RNA, um conjunto de componentes digitais (datapath) e um controlador foram necessários para executar instruções que definirão a arquitetura da rede MLP. Desta forma, o hardware funciona a partir de uma entrada de instruções previamente conhecidas por um usuário, as quais indicarão as características de uma determinada rede MLP, e o sistema irá garantir a execução da MLP desejada a partir dos processadores neurais desenvolvidos para o sistema, pelo controlador e pelos componentes do datapath. Separadamente, os pesos e bias terão de estar fixos, ou seja, a rede neural a ser embarcada já deve estar treinada de maneira off-line (realizada antecipadamente em software). O dispositivo reconfigurável FPGA foi escolhido para implementação, simulação e testes prototipados oportunizando aplicar o sistema a problemas reais do nosso cotidiano.


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  • Propõe-se, neste trabalho, uma arquitetura em hardware, descrita em VHDL, desenvolvida para embarque de redes neurais artificiais, especificamente do tipo Multilayer Perceptron (MLP). Idealiza que nessa arquitetura, as aplicações com RNA tenham facilidade no procedimento de embarque de uma rede neural MLP em hardware, bem como de permitir facilidades na configuração de vários tipos de redes MLP em campo, com diferentes topologias (quantidade de neurônios e camadas). A definição da arquitetura MLP que o sistema proposto irá se configurar e executar depende de uma entrada de dados específica, a qual define a quantidade de neurônios, camadas e tipos de funções de ativação em cada neurônio. Para permitir essa maleabilidade de configurações nas RNA, um conjunto de componentes digitais (datapath) e um controlador foram necessários para executar instruções que definirão a arquitetura da rede MLP. Desta forma, o hardware funciona a partir de uma entrada de instruções previamente conhecidas por um usuário, as quais indicarão as características de uma determinada rede MLP, e o sistema irá garantir a execução da MLP desejada a partir dos processadores neurais desenvolvidos para o sistema, pelo controlador e pelos componentes do datapath. Separadamente, os pesos e bias terão de estar fixos, ou seja, a rede neural a ser embarcada já deve estar treinada de maneira off-line (realizada antecipadamente em software). O dispositivo reconfigurável FPGA foi escolhido para implementação, simulação e testes prototipados oportunizando aplicar o sistema a problemas reais do nosso cotidiano.

10
  • VITOR LOPES DOS SANTOS
  • Contribuições Para a Análise de Sinais Neuronais e Biomédicos

  • Orientador : GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • MAURO COPELLI
  • SIDARTA TOLLENDAL GOMES RIBEIRO
  • Data: 03/03/2011

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  • Seguindo a nova tendência de interdisciplinaridade da ciência atual, a neuroengenharia vem crescendo nas últimas décadas. A partir do ano 2000, foram criados periódicos científicos e conferências em todo o mundo no tema. Esse trabalho envolve três subáreas da neuroengenharia relacionadas com engenharia elétrica e de computação: controle neural; neurociência teórica e computacional; e processamento de sinais neurais; assim como da engenharia biomédica.

    A pesquisa compreendeu três partes: (i) Uma técnica de fotoestimulação neural foi desenvolvida baseada no uso de compostos enjaulados. Usando o neurotransmissor inibitório GABA preso a um complexo de rutênio, foi possível provocar inibição quase instantânea da atividade cortical de camundongos com um pulso de laser. Os resultados foram obtidos por análise Wavelet de potenciais de campo e testados com estatística não-paramétrica. (ii) Um método matemático foi desenvolvido para identificação de assembléias neurais. Assembléias neurais foram primeiramente propostas por Donald Hebb (1949) como base do aprendizado, e atualmente constituem o modelo mais bem aceito para representação de informação no sistema nervoso. Usando a lei de Marcenko-Pastur da distribuição de autovalores de matrizes aleatórias foi possível detectar assembléias neurais, identificá-las e calcular a força de ativação com alta resolução temporal. Aplicação do método em dados eletrofisiológicos reais revelou neurônios do neocórtex e do hipocampo de ratos participam em uma mesma assembleia, e que neurônios podem participar em múltiplas assembleias. (iii) Um novo método de classificação automática de batimentos de eletrocardiograma foi desenvolvido, que não depende de um banco de dados para treinamento, e que não é especializado em patologias específicas. O método envolve decomposição Wavelet e medidas de normalidade de variáveis aleatórias.

    Em conjunto, os resultados obtidos nas três linhas de pesquisa representam capacitação em neuroengenharia e engenharia biomédica.


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  • Seguindo a nova tendência de interdisciplinaridade da ciência atual, a neuroengenharia vem crescendo nas últimas décadas. A partir do ano 2000, foram criados periódicos científicos e conferências em todo o mundo no tema. Esse trabalho envolve três subáreas da neuroengenharia relacionadas com engenharia elétrica e de computação: controle neural; neurociência teórica e computacional; e processamento de sinais neurais; assim como da engenharia biomédica.

    A pesquisa compreendeu três partes: (i) Uma técnica de fotoestimulação neural foi desenvolvida baseada no uso de compostos enjaulados. Usando o neurotransmissor inibitório GABA preso a um complexo de rutênio, foi possível provocar inibição quase instantânea da atividade cortical de camundongos com um pulso de laser. Os resultados foram obtidos por análise Wavelet de potenciais de campo e testados com estatística não-paramétrica. (ii) Um método matemático foi desenvolvido para identificação de assembléias neurais. Assembléias neurais foram primeiramente propostas por Donald Hebb (1949) como base do aprendizado, e atualmente constituem o modelo mais bem aceito para representação de informação no sistema nervoso. Usando a lei de Marcenko-Pastur da distribuição de autovalores de matrizes aleatórias foi possível detectar assembléias neurais, identificá-las e calcular a força de ativação com alta resolução temporal. Aplicação do método em dados eletrofisiológicos reais revelou neurônios do neocórtex e do hipocampo de ratos participam em uma mesma assembleia, e que neurônios podem participar em múltiplas assembleias. (iii) Um novo método de classificação automática de batimentos de eletrocardiograma foi desenvolvido, que não depende de um banco de dados para treinamento, e que não é especializado em patologias específicas. O método envolve decomposição Wavelet e medidas de normalidade de variáveis aleatórias.

    Em conjunto, os resultados obtidos nas três linhas de pesquisa representam capacitação em neuroengenharia e engenharia biomédica.

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  • BRUNO XAVIER DA COSTA
  • Ambiente de Simulação Híbrido Integrando Hysys e Rede Industrial Foundation Fieldbus aplicado ao Controle de uma Coluna de Destilação

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LAERTE DE MEDEIROS BARROS JUNIOR
  • Data: 11/03/2011

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  • O principal objetivo deste trabalho é desenvolver um ambiente que permite a comunicação do simulador de processos químicos HYSYS com medidores e atuadores de uma rede industrial Foundation Fieldbus. O ambiente é considerado híbrido por possuir uma parte real (a rede industrial) e uma parte simulada (o processo) com os sinais de controle e medição sendo reais.O ambiente é bastante flexível, permitindo a reprodução de diversas dinâmicas típicas de processos industriais sem a necessidade de alteração na rede física, possibilitando gerar diversas situações existentes em um ambiente industrial real. Então, no presente trabalho, a dinâmica utilizada é de uma coluna de destilação simulada no HYSYS e as suas variáveis são medidas e controladas pelos dispositivos da rede industrial Foundation Fieldbus.


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  • O principal objetivo deste trabalho é desenvolver um ambiente que permite a comunicação do simulador de processos químicos HYSYS com medidores e atuadores de uma rede industrial Foundation Fieldbus. O ambiente é considerado híbrido por possuir uma parte real (a rede industrial) e uma parte simulada (o processo) com os sinais de controle e medição sendo reais.O ambiente é bastante flexível, permitindo a reprodução de diversas dinâmicas típicas de processos industriais sem a necessidade de alteração na rede física, possibilitando gerar diversas situações existentes em um ambiente industrial real. Então, no presente trabalho, a dinâmica utilizada é de uma coluna de destilação simulada no HYSYS e as suas variáveis são medidas e controladas pelos dispositivos da rede industrial Foundation Fieldbus.

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  • TULLIO EMMANUEL MESSIAS RAPOSO
  • Desenvolvimento e Testes de Software de um Receptor de GPS para Uso Espacial

  • Orientador : FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • GILVAN LUIZ BORBA
  • MÁRIO SARCINELLI FILHO
  • Data: 25/03/2011

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  • Veículos espaciais se movem com velocidades elevadas e sofrem mudanças bruscas de aceleração. Então, para que um receptor de GPS possa calcular soluções de navegação estando a bordo de tais veículos, o efeito Doppler deve ser levado em consideração durante os processos de aquisição e rastreio de sinais de satélites. Assim, para que o receptor submetido à alta dinâmica comporte os deslocamentos de frequência no sinal recebido, decorrentes desse efeito, é necessário ajustar sua largura de banda de varredura de frequências e aumentar a ordem de sua malha de rastreio. Este trabalho apresenta as modificações no software no GPS Orion, um receptor de arquitetura aberta da GEC Plessey Semiconductors, hoje Zarlink, a fim de torná-lo apto a gerar soluções de navegação em veículos submetidos à alta dinâmica, especialmente satélites de órbita baixa. A plataforma de desenvolvimento GPS Architect, comercializada pela mesma empresa, foi utilizada para dar suporte às modificações. Além disso, são apresentadas as características do Monitor GPS Aeroespacial, uma ferramenta computacional desenvolvida para monitorar as soluções de navegação calculadas pelo receptor de GPS através de gráficos. Apesar de não ter sido possível fazer simulações em alta dinâmica com as modificações de software implementadas no receptor, verificou-se seu funcionamento satisfatório, em regime estacionário, fazendo uso, inclusive, da nova interface gráfica. A dissertação apresenta ainda os resultados do experimento Receptor de GPS para Aplicações Aeroespaciais, obtidos com a participação do receptor numa missão suborbital, a Operação Maracati 2, em dezembro de 2010, utilizando uma malha de rastreio de portadora digital de segunda ordem. Apesar de um incidente ocorrido momentos antes do lançamento ter prejudicado a navegação efetiva do receptor, foi observado que o experimento funcionou adequadamente, rastreando e adquirindo novos satélites durante o voo do foguete VSB-30.


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  • Veículos espaciais se movem com velocidades elevadas e sofrem mudanças bruscas de aceleração. Então, para que um receptor de GPS possa calcular soluções de navegação estando a bordo de tais veículos, o efeito Doppler deve ser levado em consideração durante os processos de aquisição e rastreio de sinais de satélites. Assim, para que o receptor submetido à alta dinâmica comporte os deslocamentos de frequência no sinal recebido, decorrentes desse efeito, é necessário ajustar sua largura de banda de varredura de frequências e aumentar a ordem de sua malha de rastreio. Este trabalho apresenta as modificações no software no GPS Orion, um receptor de arquitetura aberta da GEC Plessey Semiconductors, hoje Zarlink, a fim de torná-lo apto a gerar soluções de navegação em veículos submetidos à alta dinâmica, especialmente satélites de órbita baixa. A plataforma de desenvolvimento GPS Architect, comercializada pela mesma empresa, foi utilizada para dar suporte às modificações. Além disso, são apresentadas as características do Monitor GPS Aeroespacial, uma ferramenta computacional desenvolvida para monitorar as soluções de navegação calculadas pelo receptor de GPS através de gráficos. Apesar de não ter sido possível fazer simulações em alta dinâmica com as modificações de software implementadas no receptor, verificou-se seu funcionamento satisfatório, em regime estacionário, fazendo uso, inclusive, da nova interface gráfica. A dissertação apresenta ainda os resultados do experimento Receptor de GPS para Aplicações Aeroespaciais, obtidos com a participação do receptor numa missão suborbital, a Operação Maracati 2, em dezembro de 2010, utilizando uma malha de rastreio de portadora digital de segunda ordem. Apesar de um incidente ocorrido momentos antes do lançamento ter prejudicado a navegação efetiva do receptor, foi observado que o experimento funcionou adequadamente, rastreando e adquirindo novos satélites durante o voo do foguete VSB-30.

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  • BRUNO LEONARDO MENDES TAVARES DA SILVA
  • IMPLEMENTAÇÃO DE PROCESSADOR BANDA BASE OFDMA PARA DOWNLINK LTE EM FPGA

  • Orientador : IVAN SARAIVA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IVAN SARAIVA SILVA
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • ANTONIO CARLOS CAVALCANTI
  • Data: 31/03/2011

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  • Este trabalho trata da implementação de um transmissor banda base em hardware reconfigurável para downlink LTE. O LTE (Long Term Evolution)  ou  3G LTE compreende ao último estágio de desenvolvimento das tecnologias chamadas de 3G (Telefonia Móvel de Terceira Geração) que provê um incremento nas taxas de dados e maior eficiência e flexibilidade na transmissão com emprego de técnicas avançadas de antenas e de técnicas de transmissão de múltiplas portadoras. Esta tecnologia aplica em sua camada física a técnica OFDMA para geração de sinais e mapeamento dos recursos físicos no downlink e tem como base teórica à técnica de múltiplas portadoras OFDM. Com recente finalização das especificações da tecnologia LTE, diversas soluções em hardware tem sido propostas e desenvolvidas, principalmente, ao nível de processamento de símbolo em que a implementação do transmissor OFDMA em banda base é comumente considerada, visto que ela é também considerada como arquitetura básica de outras importantes aplicações. Para implementação do transmissor, hardwares reconfiguráveis oferecidos por dispositivos como FPGA são considerados que visam não só atender os altos requisitos de flexibilidade e adaptabilidade do LTE como também oferecem a possibilidade de uma implementação rápida e eficiente. A implementação do transmissor em hardware reconfigurável atendeu as especificações da camada física LTE bem como se mostrou flexível o suficiente para atender outros padrões e aplicações que utilizem o transmissor OFDMA como arquitetura básica de seus sistemas. Os resultados obtidos através de simulação e verificação funcional do sistema atestam a funcionalidade e a flexibilidade do transmissor implementado


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  • Este trabalho trata da implementação de um transmissor banda base em hardware reconfigurável para downlink LTE. O LTE (Long Term Evolution)  ou  3G LTE compreende ao último estágio de desenvolvimento das tecnologias chamadas de 3G (Telefonia Móvel de Terceira Geração) que provê um incremento nas taxas de dados e maior eficiência e flexibilidade na transmissão com emprego de técnicas avançadas de antenas e de técnicas de transmissão de múltiplas portadoras. Esta tecnologia aplica em sua camada física a técnica OFDMA para geração de sinais e mapeamento dos recursos físicos no downlink e tem como base teórica à técnica de múltiplas portadoras OFDM. Com recente finalização das especificações da tecnologia LTE, diversas soluções em hardware tem sido propostas e desenvolvidas, principalmente, ao nível de processamento de símbolo em que a implementação do transmissor OFDMA em banda base é comumente considerada, visto que ela é também considerada como arquitetura básica de outras importantes aplicações. Para implementação do transmissor, hardwares reconfiguráveis oferecidos por dispositivos como FPGA são considerados que visam não só atender os altos requisitos de flexibilidade e adaptabilidade do LTE como também oferecem a possibilidade de uma implementação rápida e eficiente. A implementação do transmissor em hardware reconfigurável atendeu as especificações da camada física LTE bem como se mostrou flexível o suficiente para atender outros padrões e aplicações que utilizem o transmissor OFDMA como arquitetura básica de seus sistemas. Os resultados obtidos através de simulação e verificação funcional do sistema atestam a funcionalidade e a flexibilidade do transmissor implementado

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  • LEONARDO TELINO DE MENESES
  • Automação da Detecção de Fraudes em Sistemas de Medição de Energia Elétrica Utilizando Lógica Fuzzy e Ambiente SCADA.

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSE BEZERRA DE MENEZES FILHO
  • Data: 04/04/2011

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  • Este trabalho apresenta uma proposta para automação da detecção de fraudes em sistemas de medição de energia elétrica utilizando Lógica Fuzzy em ambiente SCADA.  A solução consiste na coleta de variáveis em pontos de medição de energia elétrica, tais como tensão, corrente, demanda, condições angulares de diagramas fasoriais de tensões e correntes, quedas de consumo e de demanda entre períodos de faturamento e a tratativa destes parâmetros via Lógica Fuzzy fazendo uso do conhecimento de especialistas na área.  Os valores coletados via supervisório são tratados de forma  Fuzzy , em algoritmo de engenharia,  e  a saída do sistema informa ao usuário  quais as possibilidades de fraude no sistema de medição da unidade consumidora cuja memória de massa das variáveis coletadas tenha sido pesquisada pelo algoritmo e assim  estabelece graus de possibilidades para estas ocorrências. A importância da solução apresentada é função da necessidade de o setor elétrico reduzir o alto índice de perdas que já superou vinte por cento .  Trata-se portanto de um sistema especialista para tomada de decisão buscando assertividade e disparo de ações de campo com direcionamento ao problema a ser encontrado, minimizando os impactos negativos de visitas improdutivas de inspeção em unidades consumidoras. O sistema foi testado – e validado – fazendo-se uso de banco de dados real de concessionária de distribuição de energia elétrica, cuja coleta foi realizada por sistema supervisório já existente e a tratativa dos dados foi implementada pela proposta Fuzzy apresentada e pelo algoritmo neste trabalho desenvolvido.



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  • Este trabalho apresenta uma proposta para automação da detecção de fraudes em sistemas de medição de energia elétrica utilizando Lógica Fuzzy em ambiente SCADA.  A solução consiste na coleta de variáveis em pontos de medição de energia elétrica, tais como tensão, corrente, demanda, condições angulares de diagramas fasoriais de tensões e correntes, quedas de consumo e de demanda entre períodos de faturamento e a tratativa destes parâmetros via Lógica Fuzzy fazendo uso do conhecimento de especialistas na área.  Os valores coletados via supervisório são tratados de forma  Fuzzy , em algoritmo de engenharia,  e  a saída do sistema informa ao usuário  quais as possibilidades de fraude no sistema de medição da unidade consumidora cuja memória de massa das variáveis coletadas tenha sido pesquisada pelo algoritmo e assim  estabelece graus de possibilidades para estas ocorrências. A importância da solução apresentada é função da necessidade de o setor elétrico reduzir o alto índice de perdas que já superou vinte por cento .  Trata-se portanto de um sistema especialista para tomada de decisão buscando assertividade e disparo de ações de campo com direcionamento ao problema a ser encontrado, minimizando os impactos negativos de visitas improdutivas de inspeção em unidades consumidoras. O sistema foi testado – e validado – fazendo-se uso de banco de dados real de concessionária de distribuição de energia elétrica, cuja coleta foi realizada por sistema supervisório já existente e a tratativa dos dados foi implementada pela proposta Fuzzy apresentada e pelo algoritmo neste trabalho desenvolvido.


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  • PAULO ANDERSON HOLANDA CAVALCANTE
  • Localização de Faltas em Linhas de Transmissão usando Morfologia Matemática

  • Orientador : MADSON CORTES DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DARLAN ALEXANDRIA FERNANDES
  • MADSON CORTES DE ALMEIDA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • Data: 19/04/2011

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  • Devido à desregulamentação do setor elétrico, as concessionárias de energia tem sido impelidas a buscar procedimentos técnicos para se tornarem mais competitivas. Nesse contexto, a localização de faltas em sistemas de energia elétrica é um problema de relevância crescente. Por causa de sua extensão, uma linha de transmissão é o componente do sistema de energia mais susceptível a ocorrência de faltas. Após a ocorrência de uma falta, é desejável que a equipe de manutenção localize-a rapidamente para extingui-la.
    De modo geral, existem duas classes de métodos principais para localização de faltas em linhas de
    transmissão de energia elétrica. Na primeira classe, utilizam-se medidas dos componentes fundamentais de tensão e corrente coletadas em um ou nos dois terminais da linha de transmissão monitorada. Essas medidas são posteriormente processadas para obtenção de uma impedância aparente que está relacionada com a posição da falta. A segunda classe é baseada na detecção dos instantes de chegadas das ondas viajantes de tensão e/ou corrente associados à falta. Nessa classe a implementação pode ser baseada em medidas realizadas em um ou nos dois terminais da linha. A técnica de localização de faltas investigada neste trabalho se encaixa na segunda classe.
    Após a ocorrência de uma falta em uma linha de transmissão, sinais transitórios de tensão e corrente
    superpostos ao sinal de freqüência fundamental se propagam do ponto da falta em direção aos terminais da linha na forma de ondas viajantes. Para detectar os instantes de chegada das frentes das ondas aos terminais monitorados da linha é necessário utilizar ferramentas matemáticas capazes de extrair essas informações dos sinais de tensão e/ou corrente.
    Uma das ferramentas mais difundida para a análise de sinais é a transformada de Fourier. O uso dessa transformada baseia-se na decomposição do sinal em bases senoidais e cossenoidais. Embora seja bastante difundida, a transformada de Fourier não é eficaz para decompor sinais transitórios por utilizarem janela de largura fixa. Uma segunda opção é a transformada wavelet, que se diferencia da transformada de Fourier porque o sinal é decomposto em bases localizadas tanto no domínio da freqüência quanto no domínio do tempo. Uma alternativa às transformadas de Fourier e wavelet para análise de sinais transitórios são os chamados filtros morfológicos. Em contraste com aquelas transformadas lineares, os filtros morfológicos são operadores não lineares baseados apenas em operações de adição e subtração acompanhadas da extração de máximos e mínimos de conjuntos discretos. Apresentam, portanto, a vantagem de serem mais eficientes computacionalmente.
    Neste trabalho serão desenvolvidas metodologias para localização de faltas em linhas de transmissão baseadas nos instantes de chegadas das frentes de ondas de tensão e/ou corrente observadas nos terminais de linhas de transmissão sob falta. Para a determinação dos instantes de chegada das frentes de onda serão utilizadas técnicas baseadas na morfologia matemática. Serão desenvolvidas e analisadas metodologias que utilizam informações de um ou dois terminais da linha de transmissão.


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  • Devido à desregulamentação do setor elétrico, as concessionárias de energia tem sido impelidas a buscar procedimentos técnicos para se tornarem mais competitivas. Nesse contexto, a localização de faltas em sistemas de energia elétrica é um problema de relevância crescente. Por causa de sua extensão, uma linha de transmissão é o componente do sistema de energia mais susceptível a ocorrência de faltas. Após a ocorrência de uma falta, é desejável que a equipe de manutenção localize-a rapidamente para extingui-la.
    De modo geral, existem duas classes de métodos principais para localização de faltas em linhas de
    transmissão de energia elétrica. Na primeira classe, utilizam-se medidas dos componentes fundamentais de tensão e corrente coletadas em um ou nos dois terminais da linha de transmissão monitorada. Essas medidas são posteriormente processadas para obtenção de uma impedância aparente que está relacionada com a posição da falta. A segunda classe é baseada na detecção dos instantes de chegadas das ondas viajantes de tensão e/ou corrente associados à falta. Nessa classe a implementação pode ser baseada em medidas realizadas em um ou nos dois terminais da linha. A técnica de localização de faltas investigada neste trabalho se encaixa na segunda classe.
    Após a ocorrência de uma falta em uma linha de transmissão, sinais transitórios de tensão e corrente
    superpostos ao sinal de freqüência fundamental se propagam do ponto da falta em direção aos terminais da linha na forma de ondas viajantes. Para detectar os instantes de chegada das frentes das ondas aos terminais monitorados da linha é necessário utilizar ferramentas matemáticas capazes de extrair essas informações dos sinais de tensão e/ou corrente.
    Uma das ferramentas mais difundida para a análise de sinais é a transformada de Fourier. O uso dessa transformada baseia-se na decomposição do sinal em bases senoidais e cossenoidais. Embora seja bastante difundida, a transformada de Fourier não é eficaz para decompor sinais transitórios por utilizarem janela de largura fixa. Uma segunda opção é a transformada wavelet, que se diferencia da transformada de Fourier porque o sinal é decomposto em bases localizadas tanto no domínio da freqüência quanto no domínio do tempo. Uma alternativa às transformadas de Fourier e wavelet para análise de sinais transitórios são os chamados filtros morfológicos. Em contraste com aquelas transformadas lineares, os filtros morfológicos são operadores não lineares baseados apenas em operações de adição e subtração acompanhadas da extração de máximos e mínimos de conjuntos discretos. Apresentam, portanto, a vantagem de serem mais eficientes computacionalmente.
    Neste trabalho serão desenvolvidas metodologias para localização de faltas em linhas de transmissão baseadas nos instantes de chegadas das frentes de ondas de tensão e/ou corrente observadas nos terminais de linhas de transmissão sob falta. Para a determinação dos instantes de chegada das frentes de onda serão utilizadas técnicas baseadas na morfologia matemática. Serão desenvolvidas e analisadas metodologias que utilizam informações de um ou dois terminais da linha de transmissão.

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  • DIOGO LEITE REBOUCAS
  • Utilização de redes neurais artificiais para detecção e diagnóstico de falhas

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 21/06/2011

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  • Em um processo real, todos os recursos utilizados, sejam físicos ou desenvolvidos em software, estão sujeitos a interrupções ou a comprometimentos operacionais. Contudo, nas situações em que operam os sistemas críticos, qualquer tipo de problema pode vir a trazer grandes consequências. Sabendo disso, este trabalho se propõe a desenvolver um sistema capaz de detectar a presença e indicar os tipos de falhas que venham a ocorrer em um determinado processo. Para implementação e testes da metodologia proposta, um sistema de tanques acoplados foi escolhido como modelo de estudo de caso. O sistema a ser desenvolvido deverá gerar um conjunto de sinais que notifiquem o operador do pro- cesso e que possam vir a ser pós-processados, possibilitando que sejam feitas alterações nas estratégias ou nos parâmetros dos controladores. Em virtude dos riscos envolvidos com relação à queima dos sensores, atuadores e amplificadores existentes na planta real, o conjunto de dados das falhas será gerado computacionalmente e os resultados coletados a partir de simulações numéricas do modelo do processo, não havendo risco de dano aos equipamentos. O sistema será composto por estruturas que fazem uso de Redes Neurais Artificiais, treinadas em modo /offline/ pelo software matemático Matlab.


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  • Em um processo real, todos os recursos utilizados, sejam físicos ou desenvolvidos em software, estão sujeitos a interrupções ou a comprometimentos operacionais. Contudo, nas situações em que operam os sistemas críticos, qualquer tipo de problema pode vir a trazer grandes consequências. Sabendo disso, este trabalho se propõe a desenvolver um sistema capaz de detectar a presença e indicar os tipos de falhas que venham a ocorrer em um determinado processo. Para implementação e testes da metodologia proposta, um sistema de tanques acoplados foi escolhido como modelo de estudo de caso. O sistema a ser desenvolvido deverá gerar um conjunto de sinais que notifiquem o operador do pro- cesso e que possam vir a ser pós-processados, possibilitando que sejam feitas alterações nas estratégias ou nos parâmetros dos controladores. Em virtude dos riscos envolvidos com relação à queima dos sensores, atuadores e amplificadores existentes na planta real, o conjunto de dados das falhas será gerado computacionalmente e os resultados coletados a partir de simulações numéricas do modelo do processo, não havendo risco de dano aos equipamentos. O sistema será composto por estruturas que fazem uso de Redes Neurais Artificiais, treinadas em modo /offline/ pelo software matemático Matlab.

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  • ANNA GISELLE CAMARA DANTAS RIBEIRO RODRIGUES
  • Implementação de um Controlador PID Embarcado Aplicado ao Controle de Pressão Arterial

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • GILBERT AZEVEDO DA SILVA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 27/06/2011

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  • A hipertensão arterial é uma doença perigosa que pode causar danos graves a saúde do paciente. Em algumas situações a necessidade de controlar essa pressão é ainda maior, como em procedimentos cirúrgicos e em pacientes pós-cirurgicos. Para diminuir as chances de uma complicação, é necessário reduzir a pressão arterial o mais rápido possível. A infusão contínua de drogas vasodilatadoras, como o nitroprussiato de sódio (NPS), reduz rapidamente a pressão arterial na maioria dos pacientes, evitando problemas maiores. Manter a pressão arterial pretendida exige um monitoramento constante e um ajuste frequente na taxa de infusão da droga. O controle manual desse procedimento feito por um profissional é muito desgastante, demorado e, como resultado, muitas vezes de má qualidade.
    Desta forma, o objetivo desse trabalho é o projeto e implementação de um banco de controladores sintonizados e baseados em modelos de pacientes visando encontrar o PID adequado para ser embarcado em uma placa de circuito integrado programável (PIC), uma vez que um PIC possui um custo reduzido,  menor em tamanho, e menor no consumo de energia. Para obter melhores resultados no controle da pressão arterial e escolha do controlador mais adequado são utilizados algoritmos de sintonia, técnicas de identificação de sistemas e preditor de Smith.

    O presente trabalho também apresenta um  sistema de monitoramento que auxilia na detecção de anomalias e agiliza o processo de atendimento ao paciente.


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  • A hipertensão arterial é uma doença perigosa que pode causar danos graves a saúde do paciente. Em algumas situações a necessidade de controlar essa pressão é ainda maior, como em procedimentos cirúrgicos e em pacientes pós-cirurgicos. Para diminuir as chances de uma complicação, é necessário reduzir a pressão arterial o mais rápido possível. A infusão contínua de drogas vasodilatadoras, como o nitroprussiato de sódio (NPS), reduz rapidamente a pressão arterial na maioria dos pacientes, evitando problemas maiores. Manter a pressão arterial pretendida exige um monitoramento constante e um ajuste frequente na taxa de infusão da droga. O controle manual desse procedimento feito por um profissional é muito desgastante, demorado e, como resultado, muitas vezes de má qualidade.
    Desta forma, o objetivo desse trabalho é o projeto e implementação de um banco de controladores sintonizados e baseados em modelos de pacientes visando encontrar o PID adequado para ser embarcado em uma placa de circuito integrado programável (PIC), uma vez que um PIC possui um custo reduzido,  menor em tamanho, e menor no consumo de energia. Para obter melhores resultados no controle da pressão arterial e escolha do controlador mais adequado são utilizados algoritmos de sintonia, técnicas de identificação de sistemas e preditor de Smith.

    O presente trabalho também apresenta um  sistema de monitoramento que auxilia na detecção de anomalias e agiliza o processo de atendimento ao paciente.

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  • JOAO MARCOS TEIXEIRA LACERDA
  • SOA-DB: Uma Arquitetura Embarcada Orientada a Serviço Para Acesso A Dispositivos Biomédicos

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • Data: 30/06/2011

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  • A grande diversidade na arquitetura de dispositivos biomédicos, aliada aos seus diferentes protocolos de comunicação, tem dificultado a implementação de sistemas que necessitam realizar o acesso a esses dispositivos. Diante dessas diferenças, surge a necessidade de prover o acesso a esses de forma transparente. Neste sentido, o presente trabalho propõe uma arquitetura embarcada, orientada a serviço, para acesso a dispositivos biomédicos, como forma de abstrair o mecanismo de escrita e leitura de dados nesses dispositivos, contribuindo desta maneira, para o aumento na qualidade e produtividade dos sistemas biomédicos, de forma a possibilitar com que, o foco da equipe de desenvolvimento de softwares biomédicos, seja quase que exclusivamente voltado aos seus requisitos
    funcionais.


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  • A grande diversidade na arquitetura de dispositivos biomédicos, aliada aos seus diferentes protocolos de comunicação, tem dificultado a implementação de sistemas que necessitam realizar o acesso a esses dispositivos. Diante dessas diferenças, surge a necessidade de prover o acesso a esses de forma transparente. Neste sentido, o presente trabalho propõe uma arquitetura embarcada, orientada a serviço, para acesso a dispositivos biomédicos, como forma de abstrair o mecanismo de escrita e leitura de dados nesses dispositivos, contribuindo desta maneira, para o aumento na qualidade e produtividade dos sistemas biomédicos, de forma a possibilitar com que, o foco da equipe de desenvolvimento de softwares biomédicos, seja quase que exclusivamente voltado aos seus requisitos
    funcionais.

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  • RENATO QUARENTEI GARDIMAN
  • Visão Estéreo com Correspondência Esparsa com Características Extraídas pelo Método SURF

  • Orientador : LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEJANDRO CESAR FRERY ORGAMBIDE
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 04/07/2011

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  • Visão Estéreo é um conjunto de técnicas e algoritmos voltados para extração de informação 3D do objeto ou cena que estejam sendo observados. A correspondência entre pixels que representam o mesmo ponto do mundo em imagens estéreo é um ponto chave para um bom desempenho de qualquer sistema de visão estéreo. O presente trabalho aborda uma arquitetura de hardware e os métodos desenvolvidos para extração de pontos característicos como o SURF - Speeded Up Robust Features com o objetivo de usá-los para encontrar a correspondencia entre as duas imagens estéreo e montar um mapa de disparidade esparsa que pode ser posteriormente aproximado para um mapa denso usando-se técnicas de aproximação como interpolação por exemplo. Resultados de implementações são apresentados assim como um conjunto de técnicas e conceitos necessários para a realização e o entendimento do trabalho.


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  • Visão Estéreo é um conjunto de técnicas e algoritmos voltados para extração de informação 3D do objeto ou cena que estejam sendo observados. A correspondência entre pixels que representam o mesmo ponto do mundo em imagens estéreo é um ponto chave para um bom desempenho de qualquer sistema de visão estéreo. O presente trabalho aborda uma arquitetura de hardware e os métodos desenvolvidos para extração de pontos característicos como o SURF - Speeded Up Robust Features com o objetivo de usá-los para encontrar a correspondencia entre as duas imagens estéreo e montar um mapa de disparidade esparsa que pode ser posteriormente aproximado para um mapa denso usando-se técnicas de aproximação como interpolação por exemplo. Resultados de implementações são apresentados assim como um conjunto de técnicas e conceitos necessários para a realização e o entendimento do trabalho.

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  • JULIANO RAFAEL SENA DE ARAUJO
  • Métricas de Desempenho para Sistema de Alarmes de Processos
    Industriais

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 04/07/2011

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  • A evolução da automação nos últimos anos tornou possível o monitoramento contínuo dos processos de plantas industriais. Com esse avanço, a quantidade de informação que os sistemas de automação estão submetidos aumentou significativamente. Os alarmes gerados pelos equipamentos de monitoração são um dos principais responsáveis por esse aumento, sendo que eles geralmente são implantados nas plantas industriais sem uma metodologia formal, o que acarreta um aumento do número de alarmes gerados, sobrecarregando, assim, os sistemas de alarmes e por consequência os operadores dessas plantas. Neste contexto, o trabalho de gerenciamento de alarmes surge com o objetivo de definir uma metodologia formal para a instalação de novos equipamentos e detectar problemas nas configurações existentes. Esta dissertação visa propor um conjunto de métricas para a avaliação dos sistemas de alarmes já implantados, de forma que seja possível identificar a “saúde” deste sistema analisando-se os índices propostos e comparando-os com os parâmetros definidos em normas técnicas da área de gestão de alarmes. Além disso, as métricas permitirão o acompanhamento do trabalho de gerenciamento de alarmes, verificando se o mesmo está melhorando a qualidade do sistema de alarme. Para validação das métricas propostas, utilizou-se dados
    provenientes de plantas de processo reais da indústria petroquímica.


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  • A evolução da automação nos últimos anos tornou possível o monitoramento contínuo dos processos de plantas industriais. Com esse avanço, a quantidade de informação que os sistemas de automação estão submetidos aumentou significativamente. Os alarmes gerados pelos equipamentos de monitoração são um dos principais responsáveis por esse aumento, sendo que eles geralmente são implantados nas plantas industriais sem uma metodologia formal, o que acarreta um aumento do número de alarmes gerados, sobrecarregando, assim, os sistemas de alarmes e por consequência os operadores dessas plantas. Neste contexto, o trabalho de gerenciamento de alarmes surge com o objetivo de definir uma metodologia formal para a instalação de novos equipamentos e detectar problemas nas configurações existentes. Esta dissertação visa propor um conjunto de métricas para a avaliação dos sistemas de alarmes já implantados, de forma que seja possível identificar a “saúde” deste sistema analisando-se os índices propostos e comparando-os com os parâmetros definidos em normas técnicas da área de gestão de alarmes. Além disso, as métricas permitirão o acompanhamento do trabalho de gerenciamento de alarmes, verificando se o mesmo está melhorando a qualidade do sistema de alarme. Para validação das métricas propostas, utilizou-se dados
    provenientes de plantas de processo reais da indústria petroquímica.

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  • DIEGO RODRIGUES DE CARVALHO
  • Uma arquitetura para detecção de transientes em sinais de eletrocardiograma sobre o protocolo IEEE 802.3

  • Orientador : GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • Data: 11/07/2011

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  •     A ocorrência de transientes em sinais de eletrocardiograma (ECG) é um indicativo de um fenômeno elétrico externo ao coração, sendo a identificação de transientes a metodologia mais utilizada na análise médica desde que o eletrocardiógrafo (dispositivo responsável pelo aferimento dos sinais de eletrocardiograma) foi inventado, porém, a freqüência de ocorrência desses eventos é muito baixa o que motiva a criação de uma arquitetura para fazer o pré-processamento desse sinal em busca da identificação de transistes. O presente trabalho propõe um método baseado na energia da transformada Hilbert do sinal de eletrocardiograma, sendo uma alternativa aos métodos baseados em morfologia do sinal. Essa informação determinará a formação de quadros do protocolo PM-AH responsável por transmitir os sinais de ECG através de uma rede de computadores do tipo IEEE 802.3 até um dispositivo computacional. Que por sua vez poderá realizar um processamento para fazer a classificação automática do sinal ou apresentá-lo para um médico realizar essa classificação de forma manual.


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  •     A ocorrência de transientes em sinais de eletrocardiograma (ECG) é um indicativo de um fenômeno elétrico externo ao coração, sendo a identificação de transientes a metodologia mais utilizada na análise médica desde que o eletrocardiógrafo (dispositivo responsável pelo aferimento dos sinais de eletrocardiograma) foi inventado, porém, a freqüência de ocorrência desses eventos é muito baixa o que motiva a criação de uma arquitetura para fazer o pré-processamento desse sinal em busca da identificação de transistes. O presente trabalho propõe um método baseado na energia da transformada Hilbert do sinal de eletrocardiograma, sendo uma alternativa aos métodos baseados em morfologia do sinal. Essa informação determinará a formação de quadros do protocolo PM-AH responsável por transmitir os sinais de ECG através de uma rede de computadores do tipo IEEE 802.3 até um dispositivo computacional. Que por sua vez poderá realizar um processamento para fazer a classificação automática do sinal ou apresentá-lo para um médico realizar essa classificação de forma manual.

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  • RODRIGO SOARES SEMENTE
  • Otimização de algoritmos Criptográficos para redes de Sensores Atuadores Sem-fio para Poços do Tipo Plunger Lift

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANTONIO RAMIREZ HIDALGO
  • Data: 22/07/2011

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  • As redes de sensores e atuadores sem fio especificadas pelo padrão IEEE 802.15.4, estão cada vez mais sendo aplicadas à instrumentação, como na instrumentação de poços de petróleo com completação do tipo Plunger Lift. Devido às características específicas do ambiente que estão sendo instaladas, verificamos os riscos ao ter a segurança da rede comprometida, apresentando vários cenários de ataques e os danos potenciais dos mesmos. Verificamos assim a necessidade de um estudo mais detalhado de segurança dessas redes, que preconiza o uso de algoritmos de criptografia, como o AES-128 bits e RC6. Assim implementamos então os algoritmos AES-128 e RC6, em um microcontrolador de apenas 8 bits, e estudamos detalhadamente suas características de desempenho, crucial para aplicações embarcadas. A partir desses resultados desenvolvemos um algoritmo criptográfico híbrido, ACH, que apresentou características intermediarias entre o AES e o RC6, mais apropriadas para uso em aplicações com limitações de consumo de energia e memória. Também apresentamos um estudo comparativo da qualidade de segurança entre os três algoritmos, provando a capacidade criptográfica do ACH.


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  • As redes de sensores e atuadores sem fio especificadas pelo padrão IEEE 802.15.4, estão cada vez mais sendo aplicadas à instrumentação, como na instrumentação de poços de petróleo com completação do tipo Plunger Lift. Devido às características específicas do ambiente que estão sendo instaladas, verificamos os riscos ao ter a segurança da rede comprometida, apresentando vários cenários de ataques e os danos potenciais dos mesmos. Verificamos assim a necessidade de um estudo mais detalhado de segurança dessas redes, que preconiza o uso de algoritmos de criptografia, como o AES-128 bits e RC6. Assim implementamos então os algoritmos AES-128 e RC6, em um microcontrolador de apenas 8 bits, e estudamos detalhadamente suas características de desempenho, crucial para aplicações embarcadas. A partir desses resultados desenvolvemos um algoritmo criptográfico híbrido, ACH, que apresentou características intermediarias entre o AES e o RC6, mais apropriadas para uso em aplicações com limitações de consumo de energia e memória. Também apresentamos um estudo comparativo da qualidade de segurança entre os três algoritmos, provando a capacidade criptográfica do ACH.

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  • MADSON ALYSSON AUGUSTO VIEIRA
  • Sistema de Comunicação de Dados via Rede Elétrica para um Motor de Indução Trifásico

     

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • Data: 25/07/2011

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  • O PLC (power line communication) designa uma tecnologia que usa geralmente médias e baixas tensões elétricas para prover serviços de telecomunicações. As redes elétricas apresentam características que dificultam a transmissão de sinais, mas com o desenvolvimento de novas tecnologias já é possível a certeza da robustez e viabilidade de transmissões com a tecnologia PLC. Este trabalho tem por proposta elaborar e projetar um sistema de comunicação de dados pela rede elétrica para o monitoramento de variáveis controladas do motor de indução trifásico e bem como estudar os protocolos de comunicação conhecidos da tecnologia PLC e implementá-los em um microcontrolador. Para tal, será utilizado o software Proteus R para simulação dos componentes do sistema e a construção com a placa de circuitos impressa.


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  • O PLC (power line communication) designa uma tecnologia que usa geralmente médias e baixas tensões elétricas para prover serviços de telecomunicações. As redes elétricas apresentam características que dificultam a transmissão de sinais, mas com o desenvolvimento de novas tecnologias já é possível a certeza da robustez e viabilidade de transmissões com a tecnologia PLC. Este trabalho tem por proposta elaborar e projetar um sistema de comunicação de dados pela rede elétrica para o monitoramento de variáveis controladas do motor de indução trifásico e bem como estudar os protocolos de comunicação conhecidos da tecnologia PLC e implementá-los em um microcontrolador. Para tal, será utilizado o software Proteus R para simulação dos componentes do sistema e a construção com a placa de circuitos impressa.

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  • ANDERSON MAX CIRILO DA SILVA
  • Aplicação de Dispositivos de Microondas utilizando Substrato EBG/PBG para comunicações Móveis

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUGO MICHEL CAMARA DE AZEVEDO MAIA
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 26/07/2011

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  • A sociedade moderna depende de um eficiente sistema de comunicações, capaz de transmitir e receber informações com uma velocidade e confiabilidade maiores a cada momento. A necessidade de dispositivos cada vez mais eficientes faz surgir técnicas de otimização dos dispositivos em microfita, como por exemplo, técnicas para aumentar a largura de banda: substratos mais espessos e estruturas com substratos de Banda Eletromagnética Proibida - EBG (Electromagnetic Band Gap) e Banda Fotônica Proibida - PBG (Photonic Band Gap). Este trabalho tem como objetivo o estudo da aplicação materiais EBG/PBG em substratos de estruturas planares em microfita, mais precisamente em acopladores direcionais em quadratura e em anel e em transformadores de impedâncias. Foi apresentado um estudo das estruturas planares em microfita e dos substratos EBG/PBG. Substratos PBG podem ser usados para otimizar a irradiação pelo ar, reduzindo assim a ocorrência de ondas superficiais e a conseqüente difração de borda responsável pela degradação do diagrama de radiação. Através de programas específicos em FORTRAN obtiveram-se as freqüências e acoplamentos para cada estrutura. São obtidos resultados da freqüência e acoplamentos dos dispositivos, variando-se banda de freqüência utilizada (sistemas de comunicação celular e Wimax) e a permissividade do substrato, comparando-se os resultados de materiais convencionais e materiais PBG nas polarizações s e p.


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  • A sociedade moderna depende de um eficiente sistema de comunicações, capaz de transmitir e receber informações com uma velocidade e confiabilidade maiores a cada momento. A necessidade de dispositivos cada vez mais eficientes faz surgir técnicas de otimização dos dispositivos em microfita, como por exemplo, técnicas para aumentar a largura de banda: substratos mais espessos e estruturas com substratos de Banda Eletromagnética Proibida - EBG (Electromagnetic Band Gap) e Banda Fotônica Proibida - PBG (Photonic Band Gap). Este trabalho tem como objetivo o estudo da aplicação materiais EBG/PBG em substratos de estruturas planares em microfita, mais precisamente em acopladores direcionais em quadratura e em anel e em transformadores de impedâncias. Foi apresentado um estudo das estruturas planares em microfita e dos substratos EBG/PBG. Substratos PBG podem ser usados para otimizar a irradiação pelo ar, reduzindo assim a ocorrência de ondas superficiais e a conseqüente difração de borda responsável pela degradação do diagrama de radiação. Através de programas específicos em FORTRAN obtiveram-se as freqüências e acoplamentos para cada estrutura. São obtidos resultados da freqüência e acoplamentos dos dispositivos, variando-se banda de freqüência utilizada (sistemas de comunicação celular e Wimax) e a permissividade do substrato, comparando-se os resultados de materiais convencionais e materiais PBG nas polarizações s e p.

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  • CLAUDIO ALEXANDRE SCHNEIDER
  • SAMVC - Sistema de Autoria de Museus Virtuais Colaborativos

  • Orientador : RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIA MARIA FERNANDES ARAÚJO RIBEIRO
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • Data: 26/07/2011

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  • A utilização de objetos gráficos tridimensionais (3D) em aplicações multimídias vem ganhando cada vez mais espaço nos meios de comunicação. Redes com altas taxas de transmissão, computadores com grande capacidade de processamento gráfico impulsionam e popularizam tais aplicações tridimensionais. Os domínios das aplicações 3D variam desde aplicações militares, entretenimento até aplicações voltadas para educação. Dentro das aplicações voltadas a educação, destacamos as aplicações que criam cópias virtuais de espaços culturais, como museus. Através dessa cópia, o usuário pode visitar virtualmente um museu, perceber outros usuários, se comunicar, trocar informações sobre obras, etc. Desse modo, possibilitando a visita remota de museus fisicamente distantes dos usuários. Um grande problema de tais ambientes virtuais reside na sua atualização. Por lidar com mídias diversas (texto, imagens, sons, e modelos 3D), a sua manipulação e conseqüente atualização em um ambiente virtual exige pessoal com conhecimento especializado. Em se falando de museus, eles dificilmente possuem em sua equipe pessoas com tal perfil. Dentro do projeto GT-MV (Grupo de Trabalho de Museus Virtuais), financiado pela RNP (Rede Nacional de Ensino e Pesquisa) propomos um portal para o cadastro, alteração e visita colaborativa de museus virtuais do Brasil. A atualização, seja ela relacionada a obras ou espaço físico, de um sistema com escala nacional como esse, ficaria impossibilitada se realizada apenas pela equipe do projeto. Dentro desse cenário, propomos a modelagem e implementação de uma ferramenta que permita a edição de espaços virtuais de uma maneira fácil e intuitiva, se comparado com as ferramentas atualmente disponíveis. Dentro do contexto do GT-MV, aplicamos o SAMVC (Sistema de Autoria de Museus Virtuais Colaborativos) a museus onde os curadores constroem o museu 3D a partir de uma planta baixa (2D). O sistema, a partir dessas informações bidimensionais, recria o equivalente em três dimensões. Com isso, através de pouco ou nenhum treinamento, membros das equipes de cada museu podem ficar responsáveis pela sua atualização no sistema.


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  • A utilização de objetos gráficos tridimensionais (3D) em aplicações multimídias vem ganhando cada vez mais espaço nos meios de comunicação. Redes com altas taxas de transmissão, computadores com grande capacidade de processamento gráfico impulsionam e popularizam tais aplicações tridimensionais. Os domínios das aplicações 3D variam desde aplicações militares, entretenimento até aplicações voltadas para educação. Dentro das aplicações voltadas a educação, destacamos as aplicações que criam cópias virtuais de espaços culturais, como museus. Através dessa cópia, o usuário pode visitar virtualmente um museu, perceber outros usuários, se comunicar, trocar informações sobre obras, etc. Desse modo, possibilitando a visita remota de museus fisicamente distantes dos usuários. Um grande problema de tais ambientes virtuais reside na sua atualização. Por lidar com mídias diversas (texto, imagens, sons, e modelos 3D), a sua manipulação e conseqüente atualização em um ambiente virtual exige pessoal com conhecimento especializado. Em se falando de museus, eles dificilmente possuem em sua equipe pessoas com tal perfil. Dentro do projeto GT-MV (Grupo de Trabalho de Museus Virtuais), financiado pela RNP (Rede Nacional de Ensino e Pesquisa) propomos um portal para o cadastro, alteração e visita colaborativa de museus virtuais do Brasil. A atualização, seja ela relacionada a obras ou espaço físico, de um sistema com escala nacional como esse, ficaria impossibilitada se realizada apenas pela equipe do projeto. Dentro desse cenário, propomos a modelagem e implementação de uma ferramenta que permita a edição de espaços virtuais de uma maneira fácil e intuitiva, se comparado com as ferramentas atualmente disponíveis. Dentro do contexto do GT-MV, aplicamos o SAMVC (Sistema de Autoria de Museus Virtuais Colaborativos) a museus onde os curadores constroem o museu 3D a partir de uma planta baixa (2D). O sistema, a partir dessas informações bidimensionais, recria o equivalente em três dimensões. Com isso, através de pouco ou nenhum treinamento, membros das equipes de cada museu podem ficar responsáveis pela sua atualização no sistema.

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  • ODAILSON CAVALCANTE DE OLIVEIRA
  • Desacoplamento de um Gerador Síncrono Através de um Controle Adaptativo por Modelo de Referência Baseado em Funções de Base Radial

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • Data: 28/07/2011

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  • Neste trabalho será apresentada uma técnica alternativa para desacoplamento e controle de sistemas não lineares baseada numa rede neural RBF (Radial Basis Functions). Essa técnica é aplicada ao modelo de um gerador síncrono cujas variáveis de saída são acopladas. A RBF realizará o desacoplamento das saídas: ângulo do rotor e fluxo concatenado. Tal estratégia não exige conhecimento do sistema e devido a natureza das funções de base radial mostra-se estável, tanto na presença de incertezas como de distúrbios, além de ser bastante simples quando aplicada ao controle. Será discutido como foi projetada a rede RBF para desacoplamento do gerador síncrono. O sistema não linear em questão possui duas entradas e duas saídas, o que caracteriza um sistema não linear MIMO (Multiple Input Multiple Output). Os pesos que interligam as camadas ocultas e de saída da rede neural são ajustados utilizando uma lei adaptativa em tempo real. O sistema de desacoplamento faz uso dos sinais filtrados da saída e dos sinais de erros entre as saídas do sistema e as saídas dos modelos referência para produzir um sinal de controle. Assim cada saída do sistema é forçada a se comportar conforme uma dinâmica desejada. Será mostrada a prova de estabilidade através do método de funções de Lyapunov. Serão apresentadas simulações do desacoplamento e robustez do sistema.


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  • Neste trabalho será apresentada uma técnica alternativa para desacoplamento e controle de sistemas não lineares baseada numa rede neural RBF (Radial Basis Functions). Essa técnica é aplicada ao modelo de um gerador síncrono cujas variáveis de saída são acopladas. A RBF realizará o desacoplamento das saídas: ângulo do rotor e fluxo concatenado. Tal estratégia não exige conhecimento do sistema e devido a natureza das funções de base radial mostra-se estável, tanto na presença de incertezas como de distúrbios, além de ser bastante simples quando aplicada ao controle. Será discutido como foi projetada a rede RBF para desacoplamento do gerador síncrono. O sistema não linear em questão possui duas entradas e duas saídas, o que caracteriza um sistema não linear MIMO (Multiple Input Multiple Output). Os pesos que interligam as camadas ocultas e de saída da rede neural são ajustados utilizando uma lei adaptativa em tempo real. O sistema de desacoplamento faz uso dos sinais filtrados da saída e dos sinais de erros entre as saídas do sistema e as saídas dos modelos referência para produzir um sinal de controle. Assim cada saída do sistema é forçada a se comportar conforme uma dinâmica desejada. Será mostrada a prova de estabilidade através do método de funções de Lyapunov. Serão apresentadas simulações do desacoplamento e robustez do sistema.

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  • MARCELO HENRIQUE RAMALHO NOBRE
  • Análise de Desempenho de Redes WirelessHART Baseada em Simulação

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DENNIS BRANDAO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 29/07/2011

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  • A utilização de redes sem fio tem crescido nos últimos anos, de modo que podemos perceber sua presença em cenários que vão desde ambientes industriais ao acesso a internet e a transmissão de vídeo e voz em tempo real. Especificamente tratando-se dos ambientes industriais, os requisitos de confiabilidade e escalabilidade tornam-se foco principal de preocupação das empresas. Visando dar embasamento a tais requisitos dos novos protocolos de comunicação, a simulação se torna uma alternativa de baixo custo e alta escalabilidade. No presente trabalho será proposto um módulo de simulação WirelessHART para o simulador de redes Network Simulator 3 tendo em vista aceitação que ambos possuem no atual contexto de pesquisa.


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  • A utilização de redes sem fio tem crescido nos últimos anos, de modo que podemos perceber sua presença em cenários que vão desde ambientes industriais ao acesso a internet e a transmissão de vídeo e voz em tempo real. Especificamente tratando-se dos ambientes industriais, os requisitos de confiabilidade e escalabilidade tornam-se foco principal de preocupação das empresas. Visando dar embasamento a tais requisitos dos novos protocolos de comunicação, a simulação se torna uma alternativa de baixo custo e alta escalabilidade. No presente trabalho será proposto um módulo de simulação WirelessHART para o simulador de redes Network Simulator 3 tendo em vista aceitação que ambos possuem no atual contexto de pesquisa.

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  • GILMARA LINHARES DE ARAUJO
  • Estudo de Antenas Planares Multicamadas com Patches Fractais para Aplicações em Redes sem Fio

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 29/07/2011

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  • Com o crescente avanço das tecnologias sem fio faz-se necessário a criação de antenas cada vez mais compactas que operem em várias frequências simultaneamente e apresentem grandes larguras de banda. O comportamento multibanda desses dispositivos é importante para atender as necessidades dos modernos equipamentos de comunicação sem fio que unem em um único aparelho diversas tecnologias. Atualmente, com o surgimento de tecnologias como o Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), Bluetooth, Wi-Fi (Wireless Fidelity), entre outras, as pesquisas neste campo das telecomunicações tem alcançado grandes avanços, pois as antenas de microfita são amplamente utilizadas em diversos sistemas de comunicação sem fio devido às características que apresentam: facilidade de adaptação a superfícies planares, superfícies não-planares, baixo peso, tamanho reduzido e baixo custo. À medida que aumenta a complexidade dos sistemas de comunicações, novas estruturas são desenvolvidas a fim de atender aos requisitos de funcionamento e aperfeiçoamento do desempenho desses sistemas. Para isso, agregam-se a estas estruturas diversas técnicas de melhoramento e adaptação às novas tecnologias. Para isso uma das alternativas encontradas foi a união de conceitos fractais à teoria das antenas de microfita, que vem apresentando bons resultados em pesquisas desenvolvidas atualmente devido algumas propriedades apresentadas pelos fractais, como por exemplo, a auto-similaridade que possibilita às antenas fractais apresentarem características multibanda e maiores larguras de banda. Outra característica das antenas fractais é a possibilidade de arranjos de antenas.
    O objetivo deste trabalho é a análise de antena patch fractal de Koch com multicamadas com plano de terra inclinado. A variação da inclinação do plano de terra faz com que a antena apresente maiores larguras de banda e bom casamento de impedâncias. Essa antena consiste de três camadas dielétricas sobrepostas. Na primeira camada encontra-se o patch retangular com inset-feed (nível zero) o qual irá alimentar, por indução eletromagnética, as demais camadas superiores - segunda e terceira camadas - que contêm os patches com contornos fractais de Koch (níveis 1 e 2).  A eficiência da inclinação do plano de terra foi investigada por meio de simulações realizadas com o software comercial Ansoft HFSS comparando-se os resultados obtidos nas simulações com os resultados obtidos experimentalmente. A validação dos resultados é obtida neste estudo através da comparação entre os resultados simulados e medidos.


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  • Com o crescente avanço das tecnologias sem fio faz-se necessário a criação de antenas cada vez mais compactas que operem em várias frequências simultaneamente e apresentem grandes larguras de banda. O comportamento multibanda desses dispositivos é importante para atender as necessidades dos modernos equipamentos de comunicação sem fio que unem em um único aparelho diversas tecnologias. Atualmente, com o surgimento de tecnologias como o Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), Bluetooth, Wi-Fi (Wireless Fidelity), entre outras, as pesquisas neste campo das telecomunicações tem alcançado grandes avanços, pois as antenas de microfita são amplamente utilizadas em diversos sistemas de comunicação sem fio devido às características que apresentam: facilidade de adaptação a superfícies planares, superfícies não-planares, baixo peso, tamanho reduzido e baixo custo. À medida que aumenta a complexidade dos sistemas de comunicações, novas estruturas são desenvolvidas a fim de atender aos requisitos de funcionamento e aperfeiçoamento do desempenho desses sistemas. Para isso, agregam-se a estas estruturas diversas técnicas de melhoramento e adaptação às novas tecnologias. Para isso uma das alternativas encontradas foi a união de conceitos fractais à teoria das antenas de microfita, que vem apresentando bons resultados em pesquisas desenvolvidas atualmente devido algumas propriedades apresentadas pelos fractais, como por exemplo, a auto-similaridade que possibilita às antenas fractais apresentarem características multibanda e maiores larguras de banda. Outra característica das antenas fractais é a possibilidade de arranjos de antenas.
    O objetivo deste trabalho é a análise de antena patch fractal de Koch com multicamadas com plano de terra inclinado. A variação da inclinação do plano de terra faz com que a antena apresente maiores larguras de banda e bom casamento de impedâncias. Essa antena consiste de três camadas dielétricas sobrepostas. Na primeira camada encontra-se o patch retangular com inset-feed (nível zero) o qual irá alimentar, por indução eletromagnética, as demais camadas superiores - segunda e terceira camadas - que contêm os patches com contornos fractais de Koch (níveis 1 e 2).  A eficiência da inclinação do plano de terra foi investigada por meio de simulações realizadas com o software comercial Ansoft HFSS comparando-se os resultados obtidos nas simulações com os resultados obtidos experimentalmente. A validação dos resultados é obtida neste estudo através da comparação entre os resultados simulados e medidos.

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  • VITOR MENEGHETTI UGULINO DE ARAÚJO
  • Técnicas de SLAM Visual sem Extração de Primitivas Geométricas da Imagem

  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • ANDRE MACEDO SANTANA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 29/07/2011

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  • Na Localização e Mapeamento Simultâneos (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping), um robô posicionado em uma localização desconhecida de um ambiente qualquer deve ser capaz de criar uma perspectiva deste ambiente (um mapa) e se localizar no mesmo simultaneamente, utilizando apenas informações captadas pelos sensores do robô e sinais de controle conhecidos. Recentemente, impulsionados pelo avanço computacional, trabalhos nessa área propuseram usar câmera de vídeo como sensor e surgiu assim o SLAM Visual. Este possui várias abordagens e a grande maioria delas funcionam, basicamente, extraindo características do ambiente, calculando as devidas correspondências e através destas, e de filtros estatísticos, estimam os parâmetros necessários. Neste trabalho foi apresentado um sistema de SLAM Visual Monocular queutiliza registro direto de imagem para calcular o erro de reprojeção entre imagens e métodos de otimização que minimizam esse erro e assim obter os parâmetros relativos a pose do robô e o mapa do ambiente diretamente dos pixels das imagens. Dessa forma as etapas de extração e correspondência de características são dispensadas, possibilitando que nosso sistema funcione bem em ambientes onde as abordagens tradicionais teriam dificuldades. Além disso, ao se abordar o problema do SLAM da forma proposta nesse trabalho evitamos um problema muito comum nas abordagens tradicionais, conhecido como propagação do erro. Preocupando-se com o elevado custo computacional dessa abordagem foram testados vários tipos de métodos de otimização afim de achar um bom equilíbrio entre boas estimativas e tempo de processamento. Os resultados apresentados nesse trabalho comprovam o funcionamento desse sistema em diferentes ambientes.


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  • Na Localização e Mapeamento Simultâneos (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping), um robô posicionado em uma localização desconhecida de um ambiente qualquer deve ser capaz de criar uma perspectiva deste ambiente (um mapa) e se localizar no mesmo simultaneamente, utilizando apenas informações captadas pelos sensores do robô e sinais de controle conhecidos. Recentemente, impulsionados pelo avanço computacional, trabalhos nessa área propuseram usar câmera de vídeo como sensor e surgiu assim o SLAM Visual. Este possui várias abordagens e a grande maioria delas funcionam, basicamente, extraindo características do ambiente, calculando as devidas correspondências e através destas, e de filtros estatísticos, estimam os parâmetros necessários. Neste trabalho foi apresentado um sistema de SLAM Visual Monocular queutiliza registro direto de imagem para calcular o erro de reprojeção entre imagens e métodos de otimização que minimizam esse erro e assim obter os parâmetros relativos a pose do robô e o mapa do ambiente diretamente dos pixels das imagens. Dessa forma as etapas de extração e correspondência de características são dispensadas, possibilitando que nosso sistema funcione bem em ambientes onde as abordagens tradicionais teriam dificuldades. Além disso, ao se abordar o problema do SLAM da forma proposta nesse trabalho evitamos um problema muito comum nas abordagens tradicionais, conhecido como propagação do erro. Preocupando-se com o elevado custo computacional dessa abordagem foram testados vários tipos de métodos de otimização afim de achar um bom equilíbrio entre boas estimativas e tempo de processamento. Os resultados apresentados nesse trabalho comprovam o funcionamento desse sistema em diferentes ambientes.

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  • BEZALIEL ALBUQUERQUE DA SILVA PIRES
  • Maximização da Penetração da Geração Distribuída Através do Algoritmo de Otimização Nuvem de Partículas

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLOVIS BOSCO MENDONCA OLIVEIRA
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • JOÃO PAULO ABREU VIEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 03/08/2011

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  • A geração distribuída, especialmente a partir de fontes renováveis, aumenta a sua participação na matriz elétrica nacional, a cada ano.

    Este trabalho objetiva analisar a penetração de geração distribuída em um sistema de distribuição em alta tensão (69 kV), localizado no Estado do Rio Grande do Norte. A proposta inclui o desenvolvimento de uma metodologia para definição dos valores máximos de potência ativa possíveis de serem injetados em barras pré-definidas da rede, considerando a possibilidade de múltiplas propostas de acesso de unidades geradoras.

    A definição desses valores máximos é obtida a partir de um estudo de otimização, em que as novas perdas não devem superar aquelas do caso base, ou seja, sem a presença da geração distribuída. As restrições de carregamentos e tensões do sistema também são respeitadas. Para tratar o problema de otimização utiliza-se o algoritmo Nuvem de Partículas, em um programa desenvolvido em plataforma SCILAB.


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  • A geração distribuída, especialmente a partir de fontes renováveis, aumenta a sua participação na matriz elétrica nacional, a cada ano.

    Este trabalho objetiva analisar a penetração de geração distribuída em um sistema de distribuição em alta tensão (69 kV), localizado no Estado do Rio Grande do Norte. A proposta inclui o desenvolvimento de uma metodologia para definição dos valores máximos de potência ativa possíveis de serem injetados em barras pré-definidas da rede, considerando a possibilidade de múltiplas propostas de acesso de unidades geradoras.

    A definição desses valores máximos é obtida a partir de um estudo de otimização, em que as novas perdas não devem superar aquelas do caso base, ou seja, sem a presença da geração distribuída. As restrições de carregamentos e tensões do sistema também são respeitadas. Para tratar o problema de otimização utiliza-se o algoritmo Nuvem de Partículas, em um programa desenvolvido em plataforma SCILAB.

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  • DIEGO ANTONIO DE MOURA FONSECA
  • Desenvolvimento de uma Planta Piloto para Estudos de Poços de Petróleo Produzindo por Plunger Lift

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 10/08/2011

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  • Este trabalho se propõe a descrever uma planta piloto para poços de petróleo equipados com elevação artificial por plunger lift. Além de um tamanho reduzido (22 metros) e estar sobre a superfície, a planta possui parte de sua estrutura em acrílico transparente, permitindo a fácil visualização de fenômenos inerentes ao método. A formação rochosa donde o poço da planta piloto extrai seus fluidos (água e ar) é simulada por uma casa de máquinas onde estão localizados o compressor e a bomba d’água responsáveis pela produção de ar e água. Para manter as vazões de ar e água com valores conhecidos e controlados as linhas que conectam a casa de máquina ao fundo do poço são equipadas com sensores de vazão e válvulas. É desenvolvido um sistema supervisório que permite ao usuário uma monitoração em tempo real das pressões e vazões envolvidas no processo. A partir do supervisório é possível ainda o usuário escolher a forma como serão controlados os ciclos do processo, se por tempo, por pressão ou manualmente, e definir os valores de vazão de ar a água utilizado durantes os ciclos. Esses valores podem ser definidos a partir de um set point ou a partir da porcentagem de abertura das válvulas. São apresentados resultados de testes realizado na planta utilizando as formas de controle mais usuais: por tempo e por pressão no revestimento. Por fim, estes serão confrontados com resultados gerados por um simulador configurados com as características da planta piloto.


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  • Este trabalho se propõe a descrever uma planta piloto para poços de petróleo equipados com elevação artificial por plunger lift. Além de um tamanho reduzido (22 metros) e estar sobre a superfície, a planta possui parte de sua estrutura em acrílico transparente, permitindo a fácil visualização de fenômenos inerentes ao método. A formação rochosa donde o poço da planta piloto extrai seus fluidos (água e ar) é simulada por uma casa de máquinas onde estão localizados o compressor e a bomba d’água responsáveis pela produção de ar e água. Para manter as vazões de ar e água com valores conhecidos e controlados as linhas que conectam a casa de máquina ao fundo do poço são equipadas com sensores de vazão e válvulas. É desenvolvido um sistema supervisório que permite ao usuário uma monitoração em tempo real das pressões e vazões envolvidas no processo. A partir do supervisório é possível ainda o usuário escolher a forma como serão controlados os ciclos do processo, se por tempo, por pressão ou manualmente, e definir os valores de vazão de ar a água utilizado durantes os ciclos. Esses valores podem ser definidos a partir de um set point ou a partir da porcentagem de abertura das válvulas. São apresentados resultados de testes realizado na planta utilizando as formas de controle mais usuais: por tempo e por pressão no revestimento. Por fim, estes serão confrontados com resultados gerados por um simulador configurados com as características da planta piloto.

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  • ALEXANDRE GOMES DE LIMA
  • Classificador Neural Híbrido para Imagens Obtidas por Sensoriamento Remoto

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • ANTONIO DE PADUA DE MIRANDA HENRIQUES
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • Data: 12/08/2011

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  • O sensoriamento remoto é uma tecnologia de extrema importância na atualidade, permitindo a captação de dados da superfície terrestre que são utilizados com diversas finalidades, entre as quais, o acompanhamento do meio-ambiente. Uma das aplicações principais do sensoriamento remoto é a geração de mapas temáticos e posterior levantamento de áreas específicas a partir de imagens geradas por sensores orbitais ou sub-orbitais. Métodos de classificação de padrões são utilizados na implementação de rotinas computacionais que automatizem essa atividade. As redes neurais artificiais apresentam-se como métodos alternativos viáveis aos classificadores estatísticos tradicionais, apresentando, em determinadas situações, comportamento superior. Este trabalho tem como objetivo principal propor um classificador baseado nas redes neurais de função de base radial e growing neural gas e que apresenta algumas vantagens em relação à utilização individual de redes neurais. A idéia principal é utilizar as características incrementais da rede growing neural gas para otimizar o quantidade de centros da rede de função de base radial com o intuito de obter um classificador altamente eficaz. Para atestar a relevância da proposta, é apresentado um estudo de caso no qual o desempenho do classificador proposto foi superior ao do classificador bayseano por máxima verossimilhança.


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  • O sensoriamento remoto é uma tecnologia de extrema importância na atualidade, permitindo a captação de dados da superfície terrestre que são utilizados com diversas finalidades, entre as quais, o acompanhamento do meio-ambiente. Uma das aplicações principais do sensoriamento remoto é a geração de mapas temáticos e posterior levantamento de áreas específicas a partir de imagens geradas por sensores orbitais ou sub-orbitais. Métodos de classificação de padrões são utilizados na implementação de rotinas computacionais que automatizem essa atividade. As redes neurais artificiais apresentam-se como métodos alternativos viáveis aos classificadores estatísticos tradicionais, apresentando, em determinadas situações, comportamento superior. Este trabalho tem como objetivo principal propor um classificador baseado nas redes neurais de função de base radial e growing neural gas e que apresenta algumas vantagens em relação à utilização individual de redes neurais. A idéia principal é utilizar as características incrementais da rede growing neural gas para otimizar o quantidade de centros da rede de função de base radial com o intuito de obter um classificador altamente eficaz. Para atestar a relevância da proposta, é apresentado um estudo de caso no qual o desempenho do classificador proposto foi superior ao do classificador bayseano por máxima verossimilhança.

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  • ALEXANDRE GOMES DE LIMA
  • Classificador Neural Híbrido para Imagens Obtidas por Sensoriamento Remoto

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • ANTONIO DE PADUA DE MIRANDA HENRIQUES
  • Data: 12/08/2011

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  • O sensoriamento remoto é uma tecnologia de extrema importância na atualidade, permitindo a captação de dados da superfície terrestre que são utilizados com diversas finalidades, entre as quais, o acompanhamento do meio-ambiente. Uma das aplicações principais do sensoriamento remoto é a geração de mapas temáticos e posterior levantamento de áreas específicas a partir de imagens geradas por sensores orbitais ou sub-orbitais. Métodos de classificação de padrões são utilizados na implementação de rotinas computacionais que automatizem essa atividade. As redes neurais artificiais apresentam-se como métodos alternativos viáveis aos classificadores estatísticos tradicionais, apresentando, em determinadas situações, comportamento superior. Este trabalho tem como objetivo principal propor um classificador baseado nas redes neurais de função de base radial e growing neural gas e que apresenta algumas vantagens em relação à utilização individual de redes neurais. A idéia principal é utilizar as características incrementais da rede growing neural gas para otimizar o quantidade de centros da rede de função de base radial com o intuito de obter um classificador altamente eficaz. Para atestar a relevância da proposta, é apresentado um estudo de caso no qual o desempenho do classificador proposto foi superior ao do classificador bayseano por máxima verossimilhança.


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  • O sensoriamento remoto é uma tecnologia de extrema importância na atualidade, permitindo a captação de dados da superfície terrestre que são utilizados com diversas finalidades, entre as quais, o acompanhamento do meio-ambiente. Uma das aplicações principais do sensoriamento remoto é a geração de mapas temáticos e posterior levantamento de áreas específicas a partir de imagens geradas por sensores orbitais ou sub-orbitais. Métodos de classificação de padrões são utilizados na implementação de rotinas computacionais que automatizem essa atividade. As redes neurais artificiais apresentam-se como métodos alternativos viáveis aos classificadores estatísticos tradicionais, apresentando, em determinadas situações, comportamento superior. Este trabalho tem como objetivo principal propor um classificador baseado nas redes neurais de função de base radial e growing neural gas e que apresenta algumas vantagens em relação à utilização individual de redes neurais. A idéia principal é utilizar as características incrementais da rede growing neural gas para otimizar o quantidade de centros da rede de função de base radial com o intuito de obter um classificador altamente eficaz. Para atestar a relevância da proposta, é apresentado um estudo de caso no qual o desempenho do classificador proposto foi superior ao do classificador bayseano por máxima verossimilhança.

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  • FABIO ARAUJO DE LIMA
  • Sistema Automatizado para o Aproveitamento de Água Cinza e Azul com Controle de pH Utilizando Lógica Fuzzy

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JOSE BEZERRA DE MENEZES FILHO
  • Data: 31/08/2011

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  • A cada dia a escassez de água se torna um problema mais grave e que atinge diretamente a sociedade mundial. Estudos são dirigidos no intuito de conscientizar a população do uso racional desse bem natural que é imprescindível à sobrevivência. Somente 0,007% das águas disponíveis no globo apresentam acesso fácil e podem ser consumidas por seres humanos, sendo encontradas em rios, lagos, etc. Para melhor proveito das águas utilizadas em residências e pequenos estabelecimentos, projetos de reuso são muitas vezes implementados, implicando, sua maioria, em economia para os clientes das concessionárias de água. Os projetos de reuso envolvem as mais diversas áreas da engenharia, podendo ser citadas a engenharia ambiental, engenharia química e também a engenharia elétrica, essa última, responsável pelo controle dos processos, que tem por objetivo tornar a água cinza ideal para o consumo, ou apenas para utilização em regas de jardins, descargas sanitárias, entre outros.

    A água, possui várias características que devem ser levadas em consideração, quando em se tratando com relação ao seu reuso, algumas delas são, turbidez, temperatura, condutividade elétrica, pH. Nesse trabalho é apresentada uma proposta de controle de pH (potencial hidrogeniônico), através de microcontrolador, utilizando-se como estratégia de controle lógica fuzzy. O controlador foi desenvolvido no toolbox fuzzy do software Matlab.


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  • A cada dia a escassez de água se torna um problema mais grave e que atinge diretamente a sociedade mundial. Estudos são dirigidos no intuito de conscientizar a população do uso racional desse bem natural que é imprescindível à sobrevivência. Somente 0,007% das águas disponíveis no globo apresentam acesso fácil e podem ser consumidas por seres humanos, sendo encontradas em rios, lagos, etc. Para melhor proveito das águas utilizadas em residências e pequenos estabelecimentos, projetos de reuso são muitas vezes implementados, implicando, sua maioria, em economia para os clientes das concessionárias de água. Os projetos de reuso envolvem as mais diversas áreas da engenharia, podendo ser citadas a engenharia ambiental, engenharia química e também a engenharia elétrica, essa última, responsável pelo controle dos processos, que tem por objetivo tornar a água cinza ideal para o consumo, ou apenas para utilização em regas de jardins, descargas sanitárias, entre outros.

    A água, possui várias características que devem ser levadas em consideração, quando em se tratando com relação ao seu reuso, algumas delas são, turbidez, temperatura, condutividade elétrica, pH. Nesse trabalho é apresentada uma proposta de controle de pH (potencial hidrogeniônico), através de microcontrolador, utilizando-se como estratégia de controle lógica fuzzy. O controlador foi desenvolvido no toolbox fuzzy do software Matlab.

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  • MARCILIO DE PAIVA ONOFRE FILHO
  • Lógica Fuzzy Para Controle de pH em um Processo Petrolífero

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • GIOVANNI LOUREIRO FRANCA DE MENDONCA
  • Data: 02/09/2011

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  • Propõem-se neste trabalho a concepção e a avaliação do desempenho de um controlador Fuzzy-PI, tipo Takagi-Sugeno-Kang, para o acompanhamento de referências de pH em um tanque reator com agitação contínua. O controlador é projetado para executar a neutralização do pH em plantas industriais, principalmente em unidades encontradas em refinarias de petróleo. O sistema emula, com base no modelo de Hammerstein, uma planta real que se ajusta às mudanças no processo de neutralização do pH, evitando ou reduzindo a necessidade de ressintonia. O desempenho do controlador é avaliado pelos overshoots, pelos tempos de acomodação, pelos índices Integral do valor absoluto do erro (IAE) e Integral do valor absoluto do erro com ponderação do tempo (ITAE), e através de um índice desenvolvido por Goodhart que leva em consideração tanto informações do erro quanto do sinal de controle. O controlador Fuzzy-PI é comparado com controladores PI e PI Escalonado utilizados previamente na planta de teste, cujos resultados estão disponíveis na literatura.


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  • Propõem-se neste trabalho a concepção e a avaliação do desempenho de um controlador Fuzzy-PI, tipo Takagi-Sugeno-Kang, para o acompanhamento de referências de pH em um tanque reator com agitação contínua. O controlador é projetado para executar a neutralização do pH em plantas industriais, principalmente em unidades encontradas em refinarias de petróleo. O sistema emula, com base no modelo de Hammerstein, uma planta real que se ajusta às mudanças no processo de neutralização do pH, evitando ou reduzindo a necessidade de ressintonia. O desempenho do controlador é avaliado pelos overshoots, pelos tempos de acomodação, pelos índices Integral do valor absoluto do erro (IAE) e Integral do valor absoluto do erro com ponderação do tempo (ITAE), e através de um índice desenvolvido por Goodhart que leva em consideração tanto informações do erro quanto do sinal de controle. O controlador Fuzzy-PI é comparado com controladores PI e PI Escalonado utilizados previamente na planta de teste, cujos resultados estão disponíveis na literatura.

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  • MÁRCIO EMANUEL UGULINO DE ARAÚJO JÚNIOR
  • Desenvolvimento de um Ambiente Para Sintonia de Controladores Fuzzy Para Dispositivos Móveis

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • GIOVANNI LOUREIRO FRANCA DE MENDONCA
  • Data: 02/09/2011

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  • Sistemas inteligentes Fuzzy estão presentes nos mais variados equipamentos, desde eletrodomésticos e máquinas industriais até dispositivos de pequeno porte, como máquinas digitais e aparelhos celulares, sendo utilizados principalmente por lidar com as incertezas inerentes a modelagem dos sistemas reais, que em geral são não lineares. No entanto, as implementações comerciais de sistemas Fuzzy não são de propósito geral e não apresentam portabilidade para diferentes plataformas de hardware. Sobre essas questões, este trabalho apresenta a implementação de um ambiente de desenvolvimento open source composto de um sistema desktop capaz de gerar graficamente um controlador Fuzzy de propósito geral e exportar estes parâmetros para um sistema embarcado com um controlador Fuzzy escrito em Java To Plataform Micro Edition (J2ME), cuja concepção modular o torna portável para qualquer dispositivo móvel que suporte J2ME. Desta forma, a plataforma de desenvolvimento proposta é capaz de gerar todos os parâmetros de um controlador Fuzzy e exportá-lo em arquivo XML. O código responsável pela lógica de controle que se encontra embarcado no dispositivo móvel é capaz de ler o arquivo e iniciar o controlador. Todos os parâmetros de um controlador Fuzzy são configuráveis através do sistema desktop, desde as funções de pertinência e base de regras até o universo de discurso dos termos linguísticos das variáveis de saída. O sistema proposto gera controladores Fuzzy para o modelo de interpolação do tipo Takagi-Sugeno. Como processo de validação e testes da solução proposta, o controlador Fuzzy foi embarcado no dispositivo móvel Sun SPOT® e usado para controle de uma planta de nível da Quanser®, e para comparação do controlador Fuzzy gerado pelo sistema com outros tipos de controladores foi implementado e embarcado no Sun SPOT um controlador PID para a mesma planta de nível.


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  • Sistemas inteligentes Fuzzy estão presentes nos mais variados equipamentos, desde eletrodomésticos e máquinas industriais até dispositivos de pequeno porte, como máquinas digitais e aparelhos celulares, sendo utilizados principalmente por lidar com as incertezas inerentes a modelagem dos sistemas reais, que em geral são não lineares. No entanto, as implementações comerciais de sistemas Fuzzy não são de propósito geral e não apresentam portabilidade para diferentes plataformas de hardware. Sobre essas questões, este trabalho apresenta a implementação de um ambiente de desenvolvimento open source composto de um sistema desktop capaz de gerar graficamente um controlador Fuzzy de propósito geral e exportar estes parâmetros para um sistema embarcado com um controlador Fuzzy escrito em Java To Plataform Micro Edition (J2ME), cuja concepção modular o torna portável para qualquer dispositivo móvel que suporte J2ME. Desta forma, a plataforma de desenvolvimento proposta é capaz de gerar todos os parâmetros de um controlador Fuzzy e exportá-lo em arquivo XML. O código responsável pela lógica de controle que se encontra embarcado no dispositivo móvel é capaz de ler o arquivo e iniciar o controlador. Todos os parâmetros de um controlador Fuzzy são configuráveis através do sistema desktop, desde as funções de pertinência e base de regras até o universo de discurso dos termos linguísticos das variáveis de saída. O sistema proposto gera controladores Fuzzy para o modelo de interpolação do tipo Takagi-Sugeno. Como processo de validação e testes da solução proposta, o controlador Fuzzy foi embarcado no dispositivo móvel Sun SPOT® e usado para controle de uma planta de nível da Quanser®, e para comparação do controlador Fuzzy gerado pelo sistema com outros tipos de controladores foi implementado e embarcado no Sun SPOT um controlador PID para a mesma planta de nível.

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  • FLAVIO GONCALVES DANTAS
  • Controle Vetorial Para Velocidade De Um Motor de Indução Trifásico Utilizando Estimador Filtro de Kalman

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOSE ANDRES SANTISTEBAN LARREA
  • Data: 09/09/2011

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  •  

    Este trabalho descreve o estudo, da simulação computacional e a viabilidade da implementação do controle de velocidade de um motor de indução trifásico 
    utilizado para tal finalidade o FILTRO de KALMAN EXTENDIDO como estimador do fluxo do rotor. A motivação da pesquisa está na utilização de um sistema de 
    controle que não necessite no eixo da maquina, proporcionando desta forma uma considerável redução nos custo de acionamento e manutenção; aumentando 
    da confiabilidade, robustez  e imunidade a ruído além relação ao controle do motor convencional com sensores.

    Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma simulação computacional com a finalidade de demonstrar o funcionamento do controle vetorial para velocidade de um motor de indução trifásico utilizando método de estimação pelo Filtro de Kalman Estendido, bem como os procedimentos necessários para sua implementação prática. A motivação maior que influenciou a pesquisa está na utilização de um sistema de controle inovador que não necessita de sensores no eixo da máquina (técnica sensorless), proporcionando desta forma uma considerável redução nos custos de acionamentos e manutenção, aumento da confiabilidade, da robustez e da imunidade a ruídos em relação ao controle de motores convencionais com sensores.

     


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  •  

    Este trabalho descreve o estudo, da simulação computacional e a viabilidade da implementação do controle de velocidade de um motor de indução trifásico 
    utilizado para tal finalidade o FILTRO de KALMAN EXTENDIDO como estimador do fluxo do rotor. A motivação da pesquisa está na utilização de um sistema de 
    controle que não necessite no eixo da maquina, proporcionando desta forma uma considerável redução nos custo de acionamento e manutenção; aumentando 
    da confiabilidade, robustez  e imunidade a ruído além relação ao controle do motor convencional com sensores.

    Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma simulação computacional com a finalidade de demonstrar o funcionamento do controle vetorial para velocidade de um motor de indução trifásico utilizando método de estimação pelo Filtro de Kalman Estendido, bem como os procedimentos necessários para sua implementação prática. A motivação maior que influenciou a pesquisa está na utilização de um sistema de controle inovador que não necessita de sensores no eixo da máquina (técnica sensorless), proporcionando desta forma uma considerável redução nos custos de acionamentos e manutenção, aumento da confiabilidade, da robustez e da imunidade a ruídos em relação ao controle de motores convencionais com sensores.

     

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  • LEONARDO GOMES DE PAIVA AMORIM
  • Utilização de Sistemas Dedicados e Protocolos de Rede Aplicados à Eficiência Energética da Iluminação Pública

  • Orientador : GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 14/11/2011

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  • O sistema de iluminação pública do Natal/RN apresenta problemas recorrentes no aspecto do monitoramento, visto que atualmente não é possível detectar  em tempo real as lâmpadas que estão acesas durante o dia, ou as que estão apagadas (queimadas) durante a noite. Estes fatores depreciam a eficiência dos serviços prestados, bem como, do uso dos recursos energéticos, posto que há desperdício de energia e, consequentemente, de recursos financeiros que poderiam ser aplicados no próprio sistema de iluminação pública. Este trabalho  teve como objetivo a criação de um novo produto em substituição aos atuais relés fotoelétricos utilizados na iluminação publica,  os quais possuem as mesmas funções, como também agregam outras: ligar ou desligar a lâmpada remotamente (flexibilização do controle a partir do uso de algoritmos supervisórios específicos), verificação do status
    da lâmpada (acesa ou apagada) e comunicação sem fio com o sistema através do protocolo ZigBee. Relata-se aqui as etapas de desenvolvimento deste produto e os testes realizados como forma de validar e justificar seu emprego  na  iluminação pública.


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  • O sistema de iluminação pública do Natal/RN apresenta problemas recorrentes no aspecto do monitoramento, visto que atualmente não é possível detectar  em tempo real as lâmpadas que estão acesas durante o dia, ou as que estão apagadas (queimadas) durante a noite. Estes fatores depreciam a eficiência dos serviços prestados, bem como, do uso dos recursos energéticos, posto que há desperdício de energia e, consequentemente, de recursos financeiros que poderiam ser aplicados no próprio sistema de iluminação pública. Este trabalho  teve como objetivo a criação de um novo produto em substituição aos atuais relés fotoelétricos utilizados na iluminação publica,  os quais possuem as mesmas funções, como também agregam outras: ligar ou desligar a lâmpada remotamente (flexibilização do controle a partir do uso de algoritmos supervisórios específicos), verificação do status
    da lâmpada (acesa ou apagada) e comunicação sem fio com o sistema através do protocolo ZigBee. Relata-se aqui as etapas de desenvolvimento deste produto e os testes realizados como forma de validar e justificar seu emprego  na  iluminação pública.

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  • RONALDO MAIA DE MEDEIROS
  • Análise de Desempenho na Rede Metropolitana de Saúde da Universidade Federal do Rio Grande do Norte: um dimensionamento aplicado a Telemedicina e a Telessaúde utilizando QoS baseado no padrão IEEE 802.1Q

  • Orientador : RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • Data: 14/11/2011

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  • É notório o avanço das redes de computadores nas últimas décadas, seja em relação às taxas de transmissão, ao número de dispositivos interconectados ou mesmo às aplicações existentes. Em paralelo, percebemos também este avanço nos diversos segmentos da área de automação, tais como: industrial, comercial e residencial. Em uma de suas ramificações, encontram-se as redes hospitalares, que podem fazer uso de uma gama de serviços, que vão desde o simples cadastro de pacientes até uma cirurgia feita por um robô sob a supervisão de um médico especialista. No contexto dos dois universos, aparecem as aplicações em telemedicina e telessaúde, que trabalham com a transferência, em tempo real, de imagens de alta resolução, som, vídeo e dados de pacientes. Surge então um problema, visto que as redes de computadores, inicialmente criadas para a transferência de dados menos complexos, está sendo agora usada por um serviço que envolve altas taxas de transferência e apresenta requisitos em relação à qualidade do serviço (QoS) oferecido pela rede. Desta forma, este trabalho pretende fazer a análise e comparação de desempenho de uma rede quando submetida a esse tipo de aplicação, para duas situações distintas: a primeira sem o uso de políticas de QoS, e a segunda com a aplicação de tais políticas, usando como cenário para os testes, a rede da Universidade Federal do Rio Grande do Norte.


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  • É notório o avanço das redes de computadores nas últimas décadas, seja em relação às taxas de transmissão, ao número de dispositivos interconectados ou mesmo às aplicações existentes. Em paralelo, percebemos também este avanço nos diversos segmentos da área de automação, tais como: industrial, comercial e residencial. Em uma de suas ramificações, encontram-se as redes hospitalares, que podem fazer uso de uma gama de serviços, que vão desde o simples cadastro de pacientes até uma cirurgia feita por um robô sob a supervisão de um médico especialista. No contexto dos dois universos, aparecem as aplicações em telemedicina e telessaúde, que trabalham com a transferência, em tempo real, de imagens de alta resolução, som, vídeo e dados de pacientes. Surge então um problema, visto que as redes de computadores, inicialmente criadas para a transferência de dados menos complexos, está sendo agora usada por um serviço que envolve altas taxas de transferência e apresenta requisitos em relação à qualidade do serviço (QoS) oferecido pela rede. Desta forma, este trabalho pretende fazer a análise e comparação de desempenho de uma rede quando submetida a esse tipo de aplicação, para duas situações distintas: a primeira sem o uso de políticas de QoS, e a segunda com a aplicação de tais políticas, usando como cenário para os testes, a rede da Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

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  • MARINALDO PINHEIRO DE SOUSA NETO
  • Caracterização de Antenas Planares com Substrato Metamaterial

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • JOABSON NOGUEIRA DE CARVALHO
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • Data: 25/11/2011

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  • Esta dissertação de Mestrado apresenta uma análise teórica e numérico-computacional, das características ressonantes de uma antena de microfita com patch retangular utilizando substrato metamaterial. A análise utiliza o formalismo de onda completa através da aplicação do método da Linha de Transmissão Transversa - LTT, no domínio da transformada de Fourier. É realizado um estudo acerca da teoria dos metamateriais com o intuito de obter seus parâmetros construtivos, sendo caracterizados através de tensores permissividade e permeabilidade. As equações gerais para os campos eletromagnéticos da antena são desenvolvidas aplicando o método da Linha de Transmissão Transversa - LTT. A aplicação das condições de contorno adequadas à estrutura permite determinar as funções diádicas de Green, relacionando os componentes da densidade de corrente no patch com os componentes tangenciais do campo elétrico. O método de Galerkin é então usado para obter a equação matricial, cuja solução não trivial fornece a freqüência de ressonância da antena. A partir da modelagem foram desenvolvidos programas computacionais, para obter resultados da freqüência de ressonância em diferentes configurações de antenas e substratos, além da perda de retorno destas antenas.

     

     


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  • Esta dissertação de Mestrado apresenta uma análise teórica e numérico-computacional, das características ressonantes de uma antena de microfita com patch retangular utilizando substrato metamaterial. A análise utiliza o formalismo de onda completa através da aplicação do método da Linha de Transmissão Transversa - LTT, no domínio da transformada de Fourier. É realizado um estudo acerca da teoria dos metamateriais com o intuito de obter seus parâmetros construtivos, sendo caracterizados através de tensores permissividade e permeabilidade. As equações gerais para os campos eletromagnéticos da antena são desenvolvidas aplicando o método da Linha de Transmissão Transversa - LTT. A aplicação das condições de contorno adequadas à estrutura permite determinar as funções diádicas de Green, relacionando os componentes da densidade de corrente no patch com os componentes tangenciais do campo elétrico. O método de Galerkin é então usado para obter a equação matricial, cuja solução não trivial fornece a freqüência de ressonância da antena. A partir da modelagem foram desenvolvidos programas computacionais, para obter resultados da freqüência de ressonância em diferentes configurações de antenas e substratos, além da perda de retorno destas antenas.

     

     

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  • EMANUEL GUERRA DE BARROS FILHO
  • Controle Inteligente Aplicado a uma Mesa de Coordenadas de Dois Graus de Liberdade

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • SAULO DE TARSO MARQUES BEZERRA
  • Data: 09/12/2011

  • Mostrar Resumo
  • Apresenta-se, neste trabalho, o projeto e a construção de uma mesa de coordenadas de dois graus de liberdade, bem como o desenvolvimento de um sistema fuzzy para o controle de posição e trajetória dessa mesa. A mesa é composta de duas bases que se movimentam perpendicularmente entre si, no plano horizontal, e sao acionadas por dois motores de corrente contínua. As posições das bases sao detectadas por dois sensores de posição acoplados aos eixos dos motores. Uma placa de aquisição de dados realiza a interface entre um computador portátil e a planta. O algoritimo do sistema fuzzy foi implementado no ambiente de programação LabVIEW®,  que processa os sinais proveniente dos sensores e determina as variáveis de controle que acionam os motores. Resultados experimentais utilizando sinais de referência de posição (sinais tipo degrau) e sinais de referencia de trajetórias retilíneas e circulares sao apresentados para mostrar o comportamento dinâmico do sistema fuzzy.


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  • Apresenta-se, neste trabalho, o projeto e a construção de uma mesa de coordenadas de dois graus de liberdade, bem como o desenvolvimento de um sistema fuzzy para o controle de posição e trajetória dessa mesa. A mesa é composta de duas bases que se movimentam perpendicularmente entre si, no plano horizontal, e sao acionadas por dois motores de corrente contínua. As posições das bases sao detectadas por dois sensores de posição acoplados aos eixos dos motores. Uma placa de aquisição de dados realiza a interface entre um computador portátil e a planta. O algoritimo do sistema fuzzy foi implementado no ambiente de programação LabVIEW®,  que processa os sinais proveniente dos sensores e determina as variáveis de controle que acionam os motores. Resultados experimentais utilizando sinais de referência de posição (sinais tipo degrau) e sinais de referencia de trajetórias retilíneas e circulares sao apresentados para mostrar o comportamento dinâmico do sistema fuzzy.

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  • LEONARDO RENE DOS SANTOS CAMPOS
  • Roteamento em Redes Sensores Sem Fio com Base em Aprendizagem por Reforço

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 19/12/2011

  • Mostrar Resumo
  • A utilização das redes de sensores e atuadores sem fio nas plantas das indústrias vem
    crescendo nos últimos anos, trazendo vários benefícios em relação aos sistemas cabeados,
    como flexibilidade na instalação e manutenção da rede. Tais redes consistem basicamente
    de um número possivelmente grande de dispositivos sensores e atuadores pequenos e
    autônomos que possuem capacidade de comunicação sem fio. Os dados coletados pelos
    sensores são enviados—seja diretamente ou passando através de nós intermediários pela
    rede — até uma estação-base conhecida como nó sink. O roteamento nesse ambiente
    é uma questão essencial já que está intimamente ligado à eficiência energética e consequentemente
    ao tempo de vida da rede. Este trabalho investiga a aplicação de uma técnica
    de roteamento baseado no algoritmo Q-Learning de Aprendizado por Reforço a uma rede
    de sensores sem fio através de simulações no ambiente ns-2. Diversas métricas como
    consumo de energia, taxa de pacotes entregues com sucesso e atrasos são utilizadas para
    validar a proposta comparando-a com outras soluções existentes na literatura.


  • Mostrar Abstract
  • A utilização das redes de sensores e atuadores sem fio nas plantas das indústrias vem
    crescendo nos últimos anos, trazendo vários benefícios em relação aos sistemas cabeados,
    como flexibilidade na instalação e manutenção da rede. Tais redes consistem basicamente
    de um número possivelmente grande de dispositivos sensores e atuadores pequenos e
    autônomos que possuem capacidade de comunicação sem fio. Os dados coletados pelos
    sensores são enviados—seja diretamente ou passando através de nós intermediários pela
    rede — até uma estação-base conhecida como nó sink. O roteamento nesse ambiente
    é uma questão essencial já que está intimamente ligado à eficiência energética e consequentemente
    ao tempo de vida da rede. Este trabalho investiga a aplicação de uma técnica
    de roteamento baseado no algoritmo Q-Learning de Aprendizado por Reforço a uma rede
    de sensores sem fio através de simulações no ambiente ns-2. Diversas métricas como
    consumo de energia, taxa de pacotes entregues com sucesso e atrasos são utilizadas para
    validar a proposta comparando-a com outras soluções existentes na literatura.

43
  • JOSE HAROLDO CAVALCANTE DE MORAIS
  • Projeto de Antenas de Microfita Banda Larga para Aplicação em Dispositivos Móveis e/ou Portáteis

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • Data: 19/12/2011

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  • Este trabalho apresenta resultados simulados e medidos de antenas planares de microfita banda larga para aplicações em notebooks. Para isso, é utilizado o programa computacional comercial Ansoft Designer HFSS. São consideradas técnicas de miniaturização e de melhoria de largura de banda, para antenas de microfita sobre uma camada dielétrica isotrópica. Serão analisadas diferentes geometrias, para as principais aplicações de sistemas de radiofrequência de notebooks. Por fim, será mostrado como melhorar algumas deficiências de antenas planares de microfita, para se obter as dimensões físicas e respostas desejadas.


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  • Este trabalho apresenta resultados simulados e medidos de antenas planares de microfita banda larga para aplicações em notebooks. Para isso, é utilizado o programa computacional comercial Ansoft Designer HFSS. São consideradas técnicas de miniaturização e de melhoria de largura de banda, para antenas de microfita sobre uma camada dielétrica isotrópica. Serão analisadas diferentes geometrias, para as principais aplicações de sistemas de radiofrequência de notebooks. Por fim, será mostrado como melhorar algumas deficiências de antenas planares de microfita, para se obter as dimensões físicas e respostas desejadas.

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  • LEONARDO RODRIGUES DE LIMA TEIXEIRA
  • Uma Abordagem Indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto

  • Orientador : JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • CAIO DORNELES CUNHA
  • JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • TIAGO ROUX DE OLIVEIRA
  • Data: 19/12/2011

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  • Este trabalho propõe uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC), o qual une as características transitórias e de robustez típicas dos Sistemas a Estrutura Variável, mais especificamente o VS-MRAC, com um sinal de controle suave em regime permanente, típico dos Controladores Adaptativos convencionais, como o MRAC. O objetivo é proporcionar uma maneira mais intuitiva de realizar o projeto do controlador, baseado nos parâmetros físicos da planta, tais como: resistência, momento de inércia, capacitância, dentre outros. Adicionalmente, com a finalidade de seguir a linha evolutiva dos controladores diretos, será proposta uma versão indireta para
    o B-MRAC, o qual foi precursor na tentativa de atuar tanto como MRAC quanto como VS-MRAC, a depender de um parâmetro fixo pré-definido.


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  • Este trabalho propõe uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC), o qual une as características transitórias e de robustez típicas dos Sistemas a Estrutura Variável, mais especificamente o VS-MRAC, com um sinal de controle suave em regime permanente, típico dos Controladores Adaptativos convencionais, como o MRAC. O objetivo é proporcionar uma maneira mais intuitiva de realizar o projeto do controlador, baseado nos parâmetros físicos da planta, tais como: resistência, momento de inércia, capacitância, dentre outros. Adicionalmente, com a finalidade de seguir a linha evolutiva dos controladores diretos, será proposta uma versão indireta para
    o B-MRAC, o qual foi precursor na tentativa de atuar tanto como MRAC quanto como VS-MRAC, a depender de um parâmetro fixo pré-definido.

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  • JOAO COELHO DE SOUSA FILHO
  • SENSORES E INTERFACES COM APLICAÇÕES EM MOTOR MANCAL

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • Data: 19/12/2011

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  • Relevantes pesquisas vêm sendo desenvidas em máquinas elétricas desprovidas de

    mancais ou rolamentos, também conheidas como motor mancal. Neste trabalho faz-se

    uma abordagem de um sistema que pode ser aplicado a uma máquina sem mancal enfatizado

    o projeto e implementação dos sensores e interfaces necessários ao controle de

    posicionamento do eixo do rotor, rotação e troque da máquina. Os sinais oriundos do motor

    são condicionados às entradas analógicas do DSP TMS320F2812 e utilizados como

    variáveis no programa de controle. Este trabalho tem por proposta elaborar e implementar

    um sistema envolvendo sensores e interfaces compatíveis as entradas e saídas do DSP

    TMS320F2812, para controle dá máquina, tendo como foco a modularidade e simplicidade

    de circuitos, redução das fontes de alimentação, melhoria na imunidade a ruído e

    melhor resposta em frequência acima de 10 kHz. O sistema é testado em um motor de

    indução de 2 kVA modificado para operar como motor mancal.

    Palavras-chave

    : Digital Signal Processor (DSP), Máquinas sem Mancais, Motor


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  • Relevantes pesquisas vêm sendo desenvidas em máquinas elétricas desprovidas de

    mancais ou rolamentos, também conheidas como motor mancal. Neste trabalho faz-se

    uma abordagem de um sistema que pode ser aplicado a uma máquina sem mancal enfatizado

    o projeto e implementação dos sensores e interfaces necessários ao controle de

    posicionamento do eixo do rotor, rotação e troque da máquina. Os sinais oriundos do motor

    são condicionados às entradas analógicas do DSP TMS320F2812 e utilizados como

    variáveis no programa de controle. Este trabalho tem por proposta elaborar e implementar

    um sistema envolvendo sensores e interfaces compatíveis as entradas e saídas do DSP

    TMS320F2812, para controle dá máquina, tendo como foco a modularidade e simplicidade

    de circuitos, redução das fontes de alimentação, melhoria na imunidade a ruído e

    melhor resposta em frequência acima de 10 kHz. O sistema é testado em um motor de

    indução de 2 kVA modificado para operar como motor mancal.

    Palavras-chave

    : Digital Signal Processor (DSP), Máquinas sem Mancais, Motor

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  • TERCIO DE LIMA SILVA
  • Análise de Onda Completa de Superfície Seletiva em Frequência do Tipo Anteparo Duplo

  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • Data: 21/12/2011

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  • Este trabalho descreve a análise completa de um FSS do tipo anteparo duplo. A estrutura é composta por duas FSS  de camadas individuais composta por materiais dielétricos isotrópicos. A relação entre os campos espalhados e as fontes de corrente é apresentada. O procedimento analítico para obter a função diádica de Green e os campos incidentes é detalhado. O procedimento numérico para obter a densidade de corrente superficial induzida nos patches e, conseqüentemente, os campos espalhados também é apresentada. Por fim, mostramos como a transferir as impedâncias vistas pelo fontes de corrente para o topo e para a base da estrutura.


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  • Este trabalho descreve a análise completa de um FSS do tipo anteparo duplo. A estrutura é composta por duas FSS  de camadas individuais composta por materiais dielétricos isotrópicos. A relação entre os campos espalhados e as fontes de corrente é apresentada. O procedimento analítico para obter a função diádica de Green e os campos incidentes é detalhado. O procedimento numérico para obter a densidade de corrente superficial induzida nos patches e, conseqüentemente, os campos espalhados também é apresentada. Por fim, mostramos como a transferir as impedâncias vistas pelo fontes de corrente para o topo e para a base da estrutura.

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  • HELIO HENRIQUE CUNHA PINHEIRO
  • Sistema para Detecção e Diagnóstico de Falhas em Motores Elétricos de Indução Utilizando Lógica Fuzzy

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FILIPE DE OLIVEIRA QUINTAES
  • Data: 22/12/2011

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  • Os motores de indução constituem-se num dos equipamentos mais
    importantes da indústria moderna. Contudo, em muitas situações, ficam sujeitos a
    condições inadequadas como temperaturas e pressões elevadas, variações de
    carga e vibrações constantes, por exemplo. Tais condições, deixa-os mais
    susceptíveis a falhas, seja de natureza externa ou interna, indesejadas no processo
    industrial. Neste contexto, a manutenção preditiva desempenha um papel relevante,
    onde a detecção e o diagnóstico de falhas conseguidos em tempo hábil possibilita o
    aumento do tempo de uso do motor e a possibilidade de diminuição de custos,
    causados principalmente, com a parada da produção e com a manutenção corretiva
    do próprio  motor. Diante desta conjuntura, este trabalho propõe a concepção de um
    sistema que seja capaz de detectar e de diagnosticar falhas em motores de indução,
    a partir da leitura e da interpretação de diagramas fasoriais de tensão e de corrente
    de linha e da velocidade do motor, executados por um sistema inteligente baseado
    em lógica fuzzy.


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  • Os motores de indução constituem-se num dos equipamentos mais
    importantes da indústria moderna. Contudo, em muitas situações, ficam sujeitos a
    condições inadequadas como temperaturas e pressões elevadas, variações de
    carga e vibrações constantes, por exemplo. Tais condições, deixa-os mais
    susceptíveis a falhas, seja de natureza externa ou interna, indesejadas no processo
    industrial. Neste contexto, a manutenção preditiva desempenha um papel relevante,
    onde a detecção e o diagnóstico de falhas conseguidos em tempo hábil possibilita o
    aumento do tempo de uso do motor e a possibilidade de diminuição de custos,
    causados principalmente, com a parada da produção e com a manutenção corretiva
    do próprio  motor. Diante desta conjuntura, este trabalho propõe a concepção de um
    sistema que seja capaz de detectar e de diagnosticar falhas em motores de indução,
    a partir da leitura e da interpretação de diagramas fasoriais de tensão e de corrente
    de linha e da velocidade do motor, executados por um sistema inteligente baseado
    em lógica fuzzy.

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  • CARLOS GOMES DE MOURA
  • Predição de Campo em Comunicação sem Fio

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • JOSE PATROCINIO DA SILVA
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 29/12/2011

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  • Mesmo vivendo em pleno século XXI ainda encontram-se dificuldades no acesso à internet banda larga nos diversos municípios brasileiros, em decorrência do poder aquisitivo dos habitantes bem como falta de investimento do governo. A tecnologia das redes de acesso sem fio baseadas no protocolo IEEE 802.11b - também denominada de Wi–Fi, (Wireless Fidelity) Fidelidade em Comunicações sem Fio, possui larga gama de aplicações atualmente no mercado mundial comercial, nacional e internacional. No Brasil, esta tecnologia encontra-se em plena operação nas principais cidades e tem-se mostrado atrativa no que concerne aos acessos ponto–multiponto e ponto-a-ponto.

    Neste trabalho são elaborados, uma análise comparativa de predição de campo, e analisados modelos de predição das perdas de propagação,  Modelo Okumura-Hata,  Lee, Modelo de Ikegami-Walfisch, para uma rede de computadores sem fio, no bairro de Cajupiranga e no Centro, no município de Parnamirim, no Rio Grande do Norte.

    São usados equipamentos de redes sem fio do padrão 802.11b, analisador de espectro, onde os níveis de sinais são medidos, além das alturas das antenas e das distâncias em relação ao transmissor. Os dados de potência versus distância são adicionados nos gráficos gerados e comparados com os resultados obtidos.


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  • Mesmo vivendo em pleno século XXI ainda encontram-se dificuldades no acesso à internet banda larga nos diversos municípios brasileiros, em decorrência do poder aquisitivo dos habitantes bem como falta de investimento do governo. A tecnologia das redes de acesso sem fio baseadas no protocolo IEEE 802.11b - também denominada de Wi–Fi, (Wireless Fidelity) Fidelidade em Comunicações sem Fio, possui larga gama de aplicações atualmente no mercado mundial comercial, nacional e internacional. No Brasil, esta tecnologia encontra-se em plena operação nas principais cidades e tem-se mostrado atrativa no que concerne aos acessos ponto–multiponto e ponto-a-ponto.

    Neste trabalho são elaborados, uma análise comparativa de predição de campo, e analisados modelos de predição das perdas de propagação,  Modelo Okumura-Hata,  Lee, Modelo de Ikegami-Walfisch, para uma rede de computadores sem fio, no bairro de Cajupiranga e no Centro, no município de Parnamirim, no Rio Grande do Norte.

    São usados equipamentos de redes sem fio do padrão 802.11b, analisador de espectro, onde os níveis de sinais são medidos, além das alturas das antenas e das distâncias em relação ao transmissor. Os dados de potência versus distância são adicionados nos gráficos gerados e comparados com os resultados obtidos.

Teses
1
  • KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
  • Análise de Estabilidade e Generalização do Controlador Adaptativo Backstepping a Estrutura Variável

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • EDVALDO ASSUNÇÃO
  • LIU HSU
  • SAMAHERNI MORAIS DIAS
  • Data: 18/01/2011

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  • Neste trabalho, a análise de estabilidade do Controlador Adaptativo Backstepping a Estrutura Variável (Variable Structure Adaptive Backstepping Controller, VS-ABC) para plantas lineares com grau relativo unitário será apresentada. Apesar de suas propriedades de robustez, nenhum dos trabalhos anteriores abordou a prova de estabilidade do controlador na presença de distúrbios externos, nem a sua convergência em tempo fi nito. Diferentes algoritmos são ainda propostos, chamados de VS-ABC à relé e VS-ABC compacto, onde o número de relés é signi cativamente reduzido, motivando aplicações em ambientes industriais. Outros aspectos de natureza prática, como a suavização do sinal de controle também são discutidos. Adicionalmente, o VS-ABC para plantas com grau relativo arbitrário será apresentado com base nas abordagens clássicas do controle adaptativo backstepping (modular e por funções de sintonia), resultando nas versões M/VS-ABC (Modular VS-ABC) e T/VS-ABC (Tuning Functions VS-ABC). Neste último, ao invés do uso de derivadas parciais, o controlador utiliza o diferenciador exato e robusto (Robust Exact Di erentiator, RED), garantindo apenas propriedades locais de estabilidade. Resultados práticos são incluídos de modo a corroborar os estudos teóricos.


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  • Neste trabalho, a análise de estabilidade do Controlador Adaptativo Backstepping a Estrutura Variável (Variable Structure Adaptive Backstepping Controller, VS-ABC) para plantas lineares com grau relativo unitário será apresentada. Apesar de suas propriedades de robustez, nenhum dos trabalhos anteriores abordou a prova de estabilidade do controlador na presença de distúrbios externos, nem a sua convergência em tempo fi nito. Diferentes algoritmos são ainda propostos, chamados de VS-ABC à relé e VS-ABC compacto, onde o número de relés é signi cativamente reduzido, motivando aplicações em ambientes industriais. Outros aspectos de natureza prática, como a suavização do sinal de controle também são discutidos. Adicionalmente, o VS-ABC para plantas com grau relativo arbitrário será apresentado com base nas abordagens clássicas do controle adaptativo backstepping (modular e por funções de sintonia), resultando nas versões M/VS-ABC (Modular VS-ABC) e T/VS-ABC (Tuning Functions VS-ABC). Neste último, ao invés do uso de derivadas parciais, o controlador utiliza o diferenciador exato e robusto (Robust Exact Di erentiator, RED), garantindo apenas propriedades locais de estabilidade. Resultados práticos são incluídos de modo a corroborar os estudos teóricos.

2
  • ANDRE MACEDO SANTANA
  • Localização e Mapeamento Simultâneos de Ambientes Planos Usando Visão Monocular e Representação Híbrida do Ambiente

  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANNA HELENA REALI COSTA
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • SILVIA SILVA DA COSTA BOTELHO
  • Data: 11/02/2011

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  • O objetivo desta tese é apresentar uma técnica de SLAM (Localização e Mapeamento Simultâneos) adequada para ambientes planos com linhas presentes no chão, de modo a permitir que o robô navegue no ambiente fundindo informações de odometria e de visão monocular. Inicialmente, é feita uma etapa de segmentação para classificar as partes da imagem em "chão" e "não-chão". Em seguida, o processador de imagem identifica linhas na parte "chão" e os parâmetros dessas linhas são mapeados para o mundo, usando uma matriz de homografia. Finalmente, as linhas identificadas são usadas como marcos no SLAM, para construir um mapa de características.
    Em paralelo, a pose corrigida do robô, a incerteza em relação à pose e a parte "não-chão" da imagem são usadas para construir uma grade de ocupação, gerando um mapa métrico com descrição dos obstáculos.
    A utilização simultânea dos dois tipos de mapa obtidos (métrico em grade e de características) dá maior autonomia ao robô, permitindo acrescentar tarefas de planejamento em simultâneo com a localização e mapeamento.


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  • O objetivo desta tese é apresentar uma técnica de SLAM (Localização e Mapeamento Simultâneos) adequada para ambientes planos com linhas presentes no chão, de modo a permitir que o robô navegue no ambiente fundindo informações de odometria e de visão monocular. Inicialmente, é feita uma etapa de segmentação para classificar as partes da imagem em "chão" e "não-chão". Em seguida, o processador de imagem identifica linhas na parte "chão" e os parâmetros dessas linhas são mapeados para o mundo, usando uma matriz de homografia. Finalmente, as linhas identificadas são usadas como marcos no SLAM, para construir um mapa de características.
    Em paralelo, a pose corrigida do robô, a incerteza em relação à pose e a parte "não-chão" da imagem são usadas para construir uma grade de ocupação, gerando um mapa métrico com descrição dos obstáculos.
    A utilização simultânea dos dois tipos de mapa obtidos (métrico em grade e de características) dá maior autonomia ao robô, permitindo acrescentar tarefas de planejamento em simultâneo com a localização e mapeamento.

3
  • ARRHENIUS VINICIUS DA COSTA OLIVEIRA
  • Dedução de Funções de Alívio para Priorização de Variantes de Chaveamento Adequadas à Eliminação de Sobrecargas

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • UBIRATAN HOLANDA BEZERRA
  • Data: 03/03/2011

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  • Na operação de sistemas elétricos, eventualmente, verificam-se violações operativas, dentre as quais, é possível citar: o nível de tensão em barramentos de uma rede, o carregamento de linhas de transmissão e transformadores de potência, etc. Caso o monitoramento dessas grandezas indique possíveis problemas, é necessário aplicar procedimentos para eliminá-los ou atenuar sua intensidade. No atual contexto do setor elétrico nacional, em que as metas de qualidade e continuidade do fornecimento de energia elétrica, impostas pelo órgão regulador, são cada vez mais desafiadoras, a restrição de carga é uma solução extrema e somente deve ser utilizada como último recurso. Para evitar o corte de carga, é possível adotar medidas de controle, tais como: re-despacho de potências ativa ou reativa, ajuste de transformadores defasadores, redistribuição de carga. Essas medidas de controle estão associadas, em geral, a aumento de custos. Outra maneira de controlar eventuais restrições operacionais pode ocorrer pela mudança da topologia da rede, através de uma metodologia que ficou conhecida na literatura técnica como Chaveamentos Corretivos. A metodologia de Chaveamentos Corretivos data do final da década de 70 e consiste de uma ferramenta de controle de fluxo de carga para a operação de sistemas elétricos. Através dessa metodologia, usando como mecanismos de controle o chaveamento de linhas de transmissão, barramentos de subestações ou elementos shunt, é possível alterar o estado de uma rede elétrica, afetando a distribuição do fluxo de potência, as perdas técnicas no sistema de transmissão, o nível de curto-circuito, o nível de tensão nos diversos barramentos de um sistema, bem como a estabilidade transitória. Uma das principais vantagens desse método de controle, comparativamente aos anteriormente citados, é a economia, haja vista que sua implementação depende da operação de elementos já existentes no sistema.

                Para a aplicação da técnica de Chaveamentos Corretivos na operação de sistemas elétricos, é necessário que os cálculos sejam processados rapidamente. O cálculo de fluxo de carga é um processo não-linear e, em certos casos, pode apresentar divergência, delongando a tomada de decisão dos operadores dos centros de controle. Dessa forma, o processo de linearização da solução é uma alternativa atraente, devido à rapidez no processamento de cálculos. Inicialmente, esse processo foi desenvolvido heuristicamente através de Funções de Alívio, baseadas em experimentos de cálculo em redes reais, para avaliar a estimativa de corrente em ramos sobrecarregados a partir da abertura de barras de uma subestação, originariamente acopladas. Entretanto, para apresentar estimativas mais próximas aos resultados calculados através de um fluxo de carga exato, desenvolveram-se, analiticamente, equações que permitem avaliar tanto a abertura quanto o acoplamento de barras numa subestação. Simulações mostraram que o tempo computacional necessário para se obter uma solução através do método linear desenvolvido é cerca de dez vezes menor que o tempo para processamento de uma solução através de um fluxo de carga exato.

                Para comprovar a eficácia do método linear desenvolvido, serão apresentados testes em diversas redes elétricas. Para variantes de chaveamento promissoras, ou seja, que apresentaram estimativas com redução no carregamento dos ramos, será criada uma lista prioritária para testar tais variantes através de um fluxo de carga exato. A ordem para classificar essas variantes será baseada de forma ascendente de acordo com o mínimo distúrbio transitório causado pelo chaveamento, cuja avaliação será realizada para cada variante através do ATP - Alternative Transient Program.

     

     


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  • Na operação de sistemas elétricos, eventualmente, verificam-se violações operativas, dentre as quais, é possível citar: o nível de tensão em barramentos de uma rede, o carregamento de linhas de transmissão e transformadores de potência, etc. Caso o monitoramento dessas grandezas indique possíveis problemas, é necessário aplicar procedimentos para eliminá-los ou atenuar sua intensidade. No atual contexto do setor elétrico nacional, em que as metas de qualidade e continuidade do fornecimento de energia elétrica, impostas pelo órgão regulador, são cada vez mais desafiadoras, a restrição de carga é uma solução extrema e somente deve ser utilizada como último recurso. Para evitar o corte de carga, é possível adotar medidas de controle, tais como: re-despacho de potências ativa ou reativa, ajuste de transformadores defasadores, redistribuição de carga. Essas medidas de controle estão associadas, em geral, a aumento de custos. Outra maneira de controlar eventuais restrições operacionais pode ocorrer pela mudança da topologia da rede, através de uma metodologia que ficou conhecida na literatura técnica como Chaveamentos Corretivos. A metodologia de Chaveamentos Corretivos data do final da década de 70 e consiste de uma ferramenta de controle de fluxo de carga para a operação de sistemas elétricos. Através dessa metodologia, usando como mecanismos de controle o chaveamento de linhas de transmissão, barramentos de subestações ou elementos shunt, é possível alterar o estado de uma rede elétrica, afetando a distribuição do fluxo de potência, as perdas técnicas no sistema de transmissão, o nível de curto-circuito, o nível de tensão nos diversos barramentos de um sistema, bem como a estabilidade transitória. Uma das principais vantagens desse método de controle, comparativamente aos anteriormente citados, é a economia, haja vista que sua implementação depende da operação de elementos já existentes no sistema.

                Para a aplicação da técnica de Chaveamentos Corretivos na operação de sistemas elétricos, é necessário que os cálculos sejam processados rapidamente. O cálculo de fluxo de carga é um processo não-linear e, em certos casos, pode apresentar divergência, delongando a tomada de decisão dos operadores dos centros de controle. Dessa forma, o processo de linearização da solução é uma alternativa atraente, devido à rapidez no processamento de cálculos. Inicialmente, esse processo foi desenvolvido heuristicamente através de Funções de Alívio, baseadas em experimentos de cálculo em redes reais, para avaliar a estimativa de corrente em ramos sobrecarregados a partir da abertura de barras de uma subestação, originariamente acopladas. Entretanto, para apresentar estimativas mais próximas aos resultados calculados através de um fluxo de carga exato, desenvolveram-se, analiticamente, equações que permitem avaliar tanto a abertura quanto o acoplamento de barras numa subestação. Simulações mostraram que o tempo computacional necessário para se obter uma solução através do método linear desenvolvido é cerca de dez vezes menor que o tempo para processamento de uma solução através de um fluxo de carga exato.

                Para comprovar a eficácia do método linear desenvolvido, serão apresentados testes em diversas redes elétricas. Para variantes de chaveamento promissoras, ou seja, que apresentaram estimativas com redução no carregamento dos ramos, será criada uma lista prioritária para testar tais variantes através de um fluxo de carga exato. A ordem para classificar essas variantes será baseada de forma ascendente de acordo com o mínimo distúrbio transitório causado pelo chaveamento, cuja avaliação será realizada para cada variante através do ATP - Alternative Transient Program.

     

     

4
  • CICILIA RAQUEL MAIA LEITE
  • Arquitetura Inteligente Fuzzy para Monitoramento de Sinais Vitais de Pacientes: um Estudo de Caso em UTI

    Arquitetura baseada em Técnicas de Sistemas Inteligentes para Monitoramento de Sinais Vitais
  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • PEDRO FERNANDES RIBEIRO NETO
  • VINICIUS PONTE MACHADO
  • Data: 10/06/2011

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  • A área da automação hospitalar tem sido alvo de muitas pesquisas, abordando problemas pertinentes que podem ser automatizados, como: gerenciamento e controle (prontuário eletrônico, marcação de consulta, internamento, entre outros); comunicação (rastreamento de pacientes, materiais e funcionários); desenvolvimento de equipamentos médicos, hospitalares e laboratoriais; monitoramento (pacientes, materiais e funcionários); e auxílio ao diagnóstico médico (de acordo com cada especialidade). Esta tese de doutorado apresenta a Arquitetura de um Sistema Inteligente de Monitoramento e Envio de Alertas de Pacientes (SIMAp). A sua arquitetura está baseada em técnicas de sistemas inteligentes e aplicada na automação hospitalar, mais especificamente em Unidade de Terapia Intensiva (UTI) para monitoramento de pacientes. Para o monitoramento foi desenvolvido um modelo fuzzy para auxílio ao pré-diagnóstico médico de pacientes internados em UTI e com seus sinais vitais monitorados através de um monitor cardíaco multiparamétrico. Por fim, alertas são gerados e podem ser enviados para equipe médica, caso seja encontrada alguma anormalidade no monitoramento.


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  • A área da automação hospitalar tem sido alvo de muitas pesquisas, abordando problemas pertinentes que podem ser automatizados, como: gerenciamento e controle (prontuário eletrônico, marcação de consulta, internamento, entre outros); comunicação (rastreamento de pacientes, materiais e funcionários); desenvolvimento de equipamentos médicos, hospitalares e laboratoriais; monitoramento (pacientes, materiais e funcionários); e auxílio ao diagnóstico médico (de acordo com cada especialidade). Esta tese de doutorado apresenta a Arquitetura de um Sistema Inteligente de Monitoramento e Envio de Alertas de Pacientes (SIMAp). A sua arquitetura está baseada em técnicas de sistemas inteligentes e aplicada na automação hospitalar, mais especificamente em Unidade de Terapia Intensiva (UTI) para monitoramento de pacientes. Para o monitoramento foi desenvolvido um modelo fuzzy para auxílio ao pré-diagnóstico médico de pacientes internados em UTI e com seus sinais vitais monitorados através de um monitor cardíaco multiparamétrico. Por fim, alertas são gerados e podem ser enviados para equipe médica, caso seja encontrada alguma anormalidade no monitoramento.

5
  • ELDER ELDERVITCH CARNEIRO DE OLIVEIRA
  • Desenvolvimento de Antenas de Microfita e Antenas DRA Broadband/Ultra Wideband para Sistemas de Comunicação Sem Fio Através de Sínteses de Pós-Cerâmicos Nanoestruturados

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • JOAO BOSCO LUCENA DE OLIVEIRA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • LUCIANNA DA GAMA FERNANDES VIEIRA
  • MARCOS TAVARES DE MELO
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 02/09/2011

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  • A busca por dispositivos cada vez menores e sem perda de desempenho vem sendo cada dia mais investigada pelos pesquisadores da área envolvendo eletromagnetismo aplicado. Antenas utilizando materiais cerâmicos com uma alta constante dielétrica, sejam elas atuando como suporte do elemento patch radiante ou como sendo o próprio elemento radiante estão em evidência nas pesquisas atuais, isso devido às inúmeras vantagens que apresentam, tais como: baixo perfil, capacidade de redução de suas dimensões quando comparado a outros dispositivos, alta eficiência de radiação, adequabilidade a faixa de micro-ondas e/ou ondas milimétricas, baixo coeficiente de temperatura e baixo custo. A razão para essa alta eficiência, é que as perdas dielétricas é devido a tangente de perdas dielétricas das cerâmicas serem muito baixas quando comparado a materiais comercialmente vendidos, por exemplo, as placas de circuito impresso, tais como: fibra de vidro e fenolite. Essas características tornam dispositivos cerâmicos adequados para operar na faixa de micro-ondas. Aliando o projeto de antenas patch e/ou antenas ressoador dielétrico (DRA) a certos materiais e ao método de síntese desses pós na fabricação dos dispositivos, é possível escolher um material com uma determinada constante dielétrica no projeto de uma antena com o tamanho considerado. O objetivo desse trabalho consiste no projeto de antenas patches eantenas DRA sob síntese de pós-cerâmicos (síntese por combustão e por precursores poliméricos-método Pechini) nanoestruturados com aplicações na faixa de micro-ondas. O método convencional de mistura de óxidos também foi utilizado na obtenção de pós nanométricos para a confecção das pastilhas e ressoadores dielétricos. Em que, os dispositivos fabricados e estudados sobre materiais de alta constante dielétrica os tornam bons candidatos a terem suas dimensões reduzidas quando comparado a outros dispositivos operando na mesma faixa de frequência. As estruturas analisadas são excitadas por três diferentes técnicas: i) linha de microfita, ii) acoplamento por abertura e iii)acoplamentoindutivo.

    A eficiência dessas técnicas foram investigada experimentalmente e comparada com simulações realizadas pelo Ansoft HFSS, utilizado na análise precisa do comportamento eletromagnético dasantenas através dométodo do elementofinito (FEM). Nessa tese um estudo bibliográfico sobre teoria de antenas de microfita e antenas DRA é realizado. O mesmo estudo é realizado a respeito dos materiais e dos métodos de síntese dos pós cerâmicos que serão utilizados na fabricação das pastilhas e dos cilíndros dielétricos que comporão os dispositivos investigados. Os meios dielétricos os quais servirão de suporte na análise das antenas patch e/ou DRA serão analisados através de simulações precisas utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) com base na permissividade elétrica relativa (εr) e tangente de perdas desses meios (tanδ).   

    Este trabalho ainda apresenta um estudo em redes neurais artificiais, evidenciando os tipos/arquitetura de redes utilizadas e suas características, bem como os algoritmos de treinamento que foram utilizados no treinamento e na modelagem de alguns parâmetros associados aos dispositivos investigados.


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  • A busca por dispositivos cada vez menores e sem perda de desempenho vem sendo cada dia mais investigada pelos pesquisadores da área envolvendo eletromagnetismo aplicado. Antenas utilizando materiais cerâmicos com uma alta constante dielétrica, sejam elas atuando como suporte do elemento patch radiante ou como sendo o próprio elemento radiante estão em evidência nas pesquisas atuais, isso devido às inúmeras vantagens que apresentam, tais como: baixo perfil, capacidade de redução de suas dimensões quando comparado a outros dispositivos, alta eficiência de radiação, adequabilidade a faixa de micro-ondas e/ou ondas milimétricas, baixo coeficiente de temperatura e baixo custo. A razão para essa alta eficiência, é que as perdas dielétricas é devido a tangente de perdas dielétricas das cerâmicas serem muito baixas quando comparado a materiais comercialmente vendidos, por exemplo, as placas de circuito impresso, tais como: fibra de vidro e fenolite. Essas características tornam dispositivos cerâmicos adequados para operar na faixa de micro-ondas. Aliando o projeto de antenas patch e/ou antenas ressoador dielétrico (DRA) a certos materiais e ao método de síntese desses pós na fabricação dos dispositivos, é possível escolher um material com uma determinada constante dielétrica no projeto de uma antena com o tamanho considerado. O objetivo desse trabalho consiste no projeto de antenas patches eantenas DRA sob síntese de pós-cerâmicos (síntese por combustão e por precursores poliméricos-método Pechini) nanoestruturados com aplicações na faixa de micro-ondas. O método convencional de mistura de óxidos também foi utilizado na obtenção de pós nanométricos para a confecção das pastilhas e ressoadores dielétricos. Em que, os dispositivos fabricados e estudados sobre materiais de alta constante dielétrica os tornam bons candidatos a terem suas dimensões reduzidas quando comparado a outros dispositivos operando na mesma faixa de frequência. As estruturas analisadas são excitadas por três diferentes técnicas: i) linha de microfita, ii) acoplamento por abertura e iii)acoplamentoindutivo.

    A eficiência dessas técnicas foram investigada experimentalmente e comparada com simulações realizadas pelo Ansoft HFSS, utilizado na análise precisa do comportamento eletromagnético dasantenas através dométodo do elementofinito (FEM). Nessa tese um estudo bibliográfico sobre teoria de antenas de microfita e antenas DRA é realizado. O mesmo estudo é realizado a respeito dos materiais e dos métodos de síntese dos pós cerâmicos que serão utilizados na fabricação das pastilhas e dos cilíndros dielétricos que comporão os dispositivos investigados. Os meios dielétricos os quais servirão de suporte na análise das antenas patch e/ou DRA serão analisados através de simulações precisas utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) com base na permissividade elétrica relativa (εr) e tangente de perdas desses meios (tanδ).   

    Este trabalho ainda apresenta um estudo em redes neurais artificiais, evidenciando os tipos/arquitetura de redes utilizadas e suas características, bem como os algoritmos de treinamento que foram utilizados no treinamento e na modelagem de alguns parâmetros associados aos dispositivos investigados.

6
  • CHRISTIAN CESAR DE AZEVEDO
  • Controle Robusto para Filtros Ativos de Potência Paralelo

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CURSINO BRANDÃO JACOBINA
  • MARCELO CABRAL CAVALCANTI
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 04/11/2011

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  • As estratégias de controle convencionais de filtros ativos de potência paralelos (Shunt Active Power f ilters - SAPF) empregam esquemas de detecção de harmônicos em tempo real, usualmente implementados com filtros digitais. Isso pode resultar em altos custos devido o aumento no número de sensores na estrutura do filtro. Além disso, esses esquemas de detecção introduzem atrasos que podem deteriorar o desempenho da compensação de harmônicos. Diferentemente dos esquemas de controle convencionais, este trabalho propõe uma nova estratégia de controle que regula indiretamente as correntes de fase da rede elétrica. As correntes de referência do sistema são geradas pelo controle de tensão do barramento CC e são baseadas no balanço de potência ativa do sistema SAPF. As correntes de referência são alinhadas com o ângulo de fase do vetor tensão da rede, que é obtido usando um PLL (Phase Locked Loop). O controle de corrente é implementado por uma estratégia de controle adaptativo por alocação de pólos, integrada com um esquema de controle com estrutura variável (VS-APPC). No VS-APPC, o princípio do modelo interno (IMP) de referência é
    usado para eliminar o erro em regime permanente das correntes de fase do sistema. Isso força as correntes de fase do sistema a serem senoidais e com baixo teor de harmônicos. Além disso, os controladores de corrente são implementados no referencial estacionário para evitar transformações nas coordenadas de referência do vetor tensão da rede. Esta estratégia de controle de corrente melhora a performance do SAPF com uma resposta transitória rápida e robusto a incertezas paramétricas. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de
    controle proposto para o SAPF.


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  • As estratégias de controle convencionais de filtros ativos de potência paralelos (Shunt Active Power f ilters - SAPF) empregam esquemas de detecção de harmônicos em tempo real, usualmente implementados com filtros digitais. Isso pode resultar em altos custos devido o aumento no número de sensores na estrutura do filtro. Além disso, esses esquemas de detecção introduzem atrasos que podem deteriorar o desempenho da compensação de harmônicos. Diferentemente dos esquemas de controle convencionais, este trabalho propõe uma nova estratégia de controle que regula indiretamente as correntes de fase da rede elétrica. As correntes de referência do sistema são geradas pelo controle de tensão do barramento CC e são baseadas no balanço de potência ativa do sistema SAPF. As correntes de referência são alinhadas com o ângulo de fase do vetor tensão da rede, que é obtido usando um PLL (Phase Locked Loop). O controle de corrente é implementado por uma estratégia de controle adaptativo por alocação de pólos, integrada com um esquema de controle com estrutura variável (VS-APPC). No VS-APPC, o princípio do modelo interno (IMP) de referência é
    usado para eliminar o erro em regime permanente das correntes de fase do sistema. Isso força as correntes de fase do sistema a serem senoidais e com baixo teor de harmônicos. Além disso, os controladores de corrente são implementados no referencial estacionário para evitar transformações nas coordenadas de referência do vetor tensão da rede. Esta estratégia de controle de corrente melhora a performance do SAPF com uma resposta transitória rápida e robusto a incertezas paramétricas. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar a eficácia do sistema de
    controle proposto para o SAPF.

7
  • FABIANA TRISTAO DE SANTANA
  • Fundamentação Teórica e Propriedades de Aritméticas Complexas Intervalares Aplicadas em Processamento de Sinais

  • Orientador : REGIVAN HUGO NUNES SANTIAGO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AARAO LYRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • REGIVAN HUGO NUNES SANTIAGO
  • RENATA HAX SANDER REISER
  • Data: 02/12/2011

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  • Nesse trabalho fizemos um estudo detalhado de algumas aritméticas que lidam com números complexos sujeitos à imprecisões, investigamos algumas propriedades que serão relevantes no desenvolvimento do trabalho e apresentamos alguns resultados à respeito dessa teoria. Estendemos o conceito de sinais e sistemas para o caso intervalar utilizando a função de representação que mapeia um número com incerteza no menor intervalo de máquina que o represente. Investigamos as principais propriedades de sinais intervalares complexos, definimos a convolução intervalar para os sinais complexos intervalares, além de apresentar um estudo sobre os sitemas intervalares complexos lineares e invariantes no tempo. Apresentamos uma fundamentação intervalar complexa para a transformada Z e para a transformada de Fourier discreta no tempo e investigamos as principais propriedades.


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  • Nesse trabalho fizemos um estudo detalhado de algumas aritméticas que lidam com números complexos sujeitos à imprecisões, investigamos algumas propriedades que serão relevantes no desenvolvimento do trabalho e apresentamos alguns resultados à respeito dessa teoria. Estendemos o conceito de sinais e sistemas para o caso intervalar utilizando a função de representação que mapeia um número com incerteza no menor intervalo de máquina que o represente. Investigamos as principais propriedades de sinais intervalares complexos, definimos a convolução intervalar para os sinais complexos intervalares, além de apresentar um estudo sobre os sitemas intervalares complexos lineares e invariantes no tempo. Apresentamos uma fundamentação intervalar complexa para a transformada Z e para a transformada de Fourier discreta no tempo e investigamos as principais propriedades.

2010
Dissertações
1
  • ALLAN DAVID GARCIA DE ARAUJO
  • Uma Proposição para Cálculo de Mapas de Disparidades de Imagens Estéreo usando um Interpolador Neural Baseado em Funções de Base Radial

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANTONIO DE PADUA DE MIRANDA HENRIQUES
  • Data: 13/01/2010

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  • Realizar o casamento de dois pontos em um par de imagens estéreo é um dos desafios atuais no processamento digital de imagens. As técnicas atuais de casamento estéreo possuem um alto custo computacional, não oferecendo uma solução definitiva para resolver o problema da correspondência de forma especialmente eficiente. Este trabalho irá apresentar uma proposição para otimização do cálculo do mapa de disparidades, introduzindo um casamento espaçado e uma etapa de pós-processamento para reconstrução dessas superfícies através da interpolação dos dados não calculados utilizando uma rede neural artificial de função de base radial (RBF).


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  • Realizar o casamento de dois pontos em um par de imagens estéreo é um dos desafios atuais no processamento digital de imagens. As técnicas atuais de casamento estéreo possuem um alto custo computacional, não oferecendo uma solução definitiva para resolver o problema da correspondência de forma especialmente eficiente. Este trabalho irá apresentar uma proposição para otimização do cálculo do mapa de disparidades, introduzindo um casamento espaçado e uma etapa de pós-processamento para reconstrução dessas superfícies através da interpolação dos dados não calculados utilizando uma rede neural artificial de função de base radial (RBF).

2
  • ADERSON JAMIER SANTOS REIS
  • Reconhecimento de Padrões de Falhas em Motores Trifásicos Utilizando Redes Neurais

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • Data: 19/02/2010

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  • Este trabalho apresenta um sistema de diagnóstico de falhas (rotor, estator e contaminação) do motor de indução trifásico através dos parâmetros do circuito equivalente e utilizando técnicas de reconhecimento de padrões. A tecnologia de detecção de falhas em motores está evoluindo e tornando cada vez mais importante na área de máquinas elétricas. As redes neurais possuem a habilidade de classificar relações não lineares entre sinais através da identificação de padrões dos sinais relacionados. São realizados simulações do motor de indução através do programa Matlab® \& Simulink® e produzido alguns tipos de falhas no conjunto a partir de modificações nos parâmetros do circuito equivalente. É implementado um sistema com múltiplos classificadores neurais para receber estes resultados e, após o treinamento, realizar a identificação dos padrões de falhas.


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  • Este trabalho apresenta um sistema de diagnóstico de falhas (rotor, estator e contaminação) do motor de indução trifásico através dos parâmetros do circuito equivalente e utilizando técnicas de reconhecimento de padrões. A tecnologia de detecção de falhas em motores está evoluindo e tornando cada vez mais importante na área de máquinas elétricas. As redes neurais possuem a habilidade de classificar relações não lineares entre sinais através da identificação de padrões dos sinais relacionados. São realizados simulações do motor de indução através do programa Matlab® \& Simulink® e produzido alguns tipos de falhas no conjunto a partir de modificações nos parâmetros do circuito equivalente. É implementado um sistema com múltiplos classificadores neurais para receber estes resultados e, após o treinamento, realizar a identificação dos padrões de falhas.

3
  • ALAN PAULO OLIVEIRA DA SILVA
  • Uma Implementação da Análise de Componentes Independentes em Plataforma de Hardware Reconfigurável

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • Data: 19/02/2010

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  • A Separação Cega Fontes (BSS) refere-se ao problema de estimar sinais originais a partir de misturas lineares observadas sem nenhum tipo de conhecimento acerca das fontes ou do processo de mistura. A Análise de Componentes Independentes (ICA) é uma técnica aplicada principalmente ao problema do BSS e dentre os algorítmos que implementam essa técnica, o FastICA é um algorítmo iterativo de alto desempenho e de baixo custo computacional que utiliza medidas de não-gaussianidade baseadas em estatística de alta ordem para estimar as fontes originais. O grande número de aplicações onde ICA se mostra útil reflete a necessidade da implementação dessa técnica em hardware e o paralelismo natural do FastICA favorece a implementação desse algorítmo em plataforma de hardware digital.
    Este trabalho propõe a implementação do FastICA em uma plataforma de hardware reconfigurável para a viabilização de sua utilização em problemas de separação cega de fontes, mais especificamente em um protótipo de hardware embarcado em uma placa Fiel Programmable Gate Array (FPGA) para a monitoração de leitos em ambientes hospitalares. As implementações serão realizadas através de modelos em Simulink e a sintetização dos mesmos será feita com o auxílio do software DSP Builder da Altera Corporation.


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  • A Separação Cega Fontes (BSS) refere-se ao problema de estimar sinais originais a partir de misturas lineares observadas sem nenhum tipo de conhecimento acerca das fontes ou do processo de mistura. A Análise de Componentes Independentes (ICA) é uma técnica aplicada principalmente ao problema do BSS e dentre os algorítmos que implementam essa técnica, o FastICA é um algorítmo iterativo de alto desempenho e de baixo custo computacional que utiliza medidas de não-gaussianidade baseadas em estatística de alta ordem para estimar as fontes originais. O grande número de aplicações onde ICA se mostra útil reflete a necessidade da implementação dessa técnica em hardware e o paralelismo natural do FastICA favorece a implementação desse algorítmo em plataforma de hardware digital.
    Este trabalho propõe a implementação do FastICA em uma plataforma de hardware reconfigurável para a viabilização de sua utilização em problemas de separação cega de fontes, mais especificamente em um protótipo de hardware embarcado em uma placa Fiel Programmable Gate Array (FPGA) para a monitoração de leitos em ambientes hospitalares. As implementações serão realizadas através de modelos em Simulink e a sintetização dos mesmos será feita com o auxílio do software DSP Builder da Altera Corporation.

4
  • PATRICIA ALOISE COUTO
  • Estudo da Qualidade de Serviço de uma Aplicação VoIP em Ambientes Wireless com Handoff

  • Orientador : JOAO BATISTA BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO BATISTA BEZERRA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • SERGIO VIANNA FIALHO
  • Data: 19/02/2010

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  • Esse trabalho tem como objetivo analisar o desempenho de uma aplicação Voz sobre IP – VoIP  quando submetida ao handoff  em rede 802.11b, tomando como estudo de caso, dois ambientes da rede sem fio da Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN, denominados de indoor e outdoor. A comunicação VoWiFi  é realizada pela aplicação Ekiga entre uma estação em mobilidade na rede 802.11b e outra estação fixa em rede FastEthernet. Nos experimentos é considerado o efeito da carga da aplicação VoIP, com e sem concorrência de tráfego, tanto no ambiente WiFi Indoor quanto no ambiente WiFi outdoor. Essa concorrência de tráfego é “provocada” na rede 802.11b através da ferramenta Iperf. Já os resultados das métricas de desempenho de qualidade de serviço, como o jitter, a vazão e a perda de pacotes, são analisadas mediante o analisador de desempenho, Wimanager e os Scripts em Bash Shell.  Já o atraso foi obtido através de estimativas baseadas no cálculo do jitter. São realizados 295 (duzentos e noventa e cinco) experimentos, porém só foram utilizados 48 (quarenta e oito) experimentos. Nesses 48 experimentos é evidenciada a ocorrência de “queda” da conexão no momento da migração de uma “célula” para outra, sendo todas perceptíveis ao usuário. Essa descontinuidade das conexões no momento de handoff, utilizando o padrão 802.11b também foram evidenciados por alguns trabalhos da literatura, como a Transmissão de Voz sobre Redes IEEE 802.11 e o trabalho sobre a Avaliação de Desempenho de uma Aplicação VoIP, produzidos respectivamente por Conceição et al. (2006) e Barbosa et al. (2006).


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  • Esse trabalho tem como objetivo analisar o desempenho de uma aplicação Voz sobre IP – VoIP  quando submetida ao handoff  em rede 802.11b, tomando como estudo de caso, dois ambientes da rede sem fio da Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN, denominados de indoor e outdoor. A comunicação VoWiFi  é realizada pela aplicação Ekiga entre uma estação em mobilidade na rede 802.11b e outra estação fixa em rede FastEthernet. Nos experimentos é considerado o efeito da carga da aplicação VoIP, com e sem concorrência de tráfego, tanto no ambiente WiFi Indoor quanto no ambiente WiFi outdoor. Essa concorrência de tráfego é “provocada” na rede 802.11b através da ferramenta Iperf. Já os resultados das métricas de desempenho de qualidade de serviço, como o jitter, a vazão e a perda de pacotes, são analisadas mediante o analisador de desempenho, Wimanager e os Scripts em Bash Shell.  Já o atraso foi obtido através de estimativas baseadas no cálculo do jitter. São realizados 295 (duzentos e noventa e cinco) experimentos, porém só foram utilizados 48 (quarenta e oito) experimentos. Nesses 48 experimentos é evidenciada a ocorrência de “queda” da conexão no momento da migração de uma “célula” para outra, sendo todas perceptíveis ao usuário. Essa descontinuidade das conexões no momento de handoff, utilizando o padrão 802.11b também foram evidenciados por alguns trabalhos da literatura, como a Transmissão de Voz sobre Redes IEEE 802.11 e o trabalho sobre a Avaliação de Desempenho de uma Aplicação VoIP, produzidos respectivamente por Conceição et al. (2006) e Barbosa et al. (2006).

5
  • MARCIO VALERIO DE ARAUJO
  • Desenvolvimento de Uma Órtese Ativa Para os Membros Inferiores Com Sistema Eletrônico Embarcado

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ADRIANO ALMEIDA GONCALVES SIQUEIRA
  • Data: 26/02/2010

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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um protótipo de órtese ativa inteligente para membros inferiores com um sistema eletrônico embarcado. A órtese proposta é um dispositivo ortopédico com o principal objetivo de proporcionar a capacidade de caminhar para pessoas com parcial ou total perda dos movimentos nos membros inferiores. A fim de determinar a cinemática, dinámica e as características mecânicas do protótipo, foi analisada a biomecânica do corpo humano. A órtese foi projetada para reproduzir alguns dos movimentos da marcha humana como andar em linha reta, sentar, levantar, subir e descer degraus. O acionamento das articulações da órtese
    é realizado por motores CC equipados com caixa de redução, cujo objetivo é reduzir a velocidade de rotação e aumentar o torque, gerando assim, movimentos suaves. O sistema eletrônico embarcado é composto por duas placas controladoras de motores com dois canais que se comunicam com um computador embarcado, sensores de posição e de fim de curso. O movimento de marcha da órtese é controlado por comandos de alto nível fornecidos através da interface homem-máquina do sistema. O sistema eletrônico
    embarcado é utilizado para interpretar os comandos de alto nível, gerar as referências angulares para as juntas da órtese, acionar e controlar os atuadores da órtese de forma a executar os movimentos desejados pelo usuário.


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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um protótipo de órtese ativa inteligente para membros inferiores com um sistema eletrônico embarcado. A órtese proposta é um dispositivo ortopédico com o principal objetivo de proporcionar a capacidade de caminhar para pessoas com parcial ou total perda dos movimentos nos membros inferiores. A fim de determinar a cinemática, dinámica e as características mecânicas do protótipo, foi analisada a biomecânica do corpo humano. A órtese foi projetada para reproduzir alguns dos movimentos da marcha humana como andar em linha reta, sentar, levantar, subir e descer degraus. O acionamento das articulações da órtese
    é realizado por motores CC equipados com caixa de redução, cujo objetivo é reduzir a velocidade de rotação e aumentar o torque, gerando assim, movimentos suaves. O sistema eletrônico embarcado é composto por duas placas controladoras de motores com dois canais que se comunicam com um computador embarcado, sensores de posição e de fim de curso. O movimento de marcha da órtese é controlado por comandos de alto nível fornecidos através da interface homem-máquina do sistema. O sistema eletrônico
    embarcado é utilizado para interpretar os comandos de alto nível, gerar as referências angulares para as juntas da órtese, acionar e controlar os atuadores da órtese de forma a executar os movimentos desejados pelo usuário.

6
  • JANIO MENDONCA JUNIOR
  • Um sistema para simular o comportamento de bancos trifásicos de reguladores de tensão usados em  sistemas de distribuição de energia elétrica

  • Orientador : JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 05/03/2010

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  • A crescente concorrência nos serviços de distribuição de energia elétrica de boa qualidade obriga as concessionárias a investirem em projetos que garantam a sua qualidade. Manter níveis de tensão em padrões aceitáveis no ponto de entrega da energia elétrica ao consumidor é um dos principais problemas enfrentados. A utilização de reguladores de tensão torna-se uma forma viável para garantir a qualidade do serviço na entrega do produto (energia elétrica), no entanto, a especificação de seus ajustes não se constitue em tarefa simples, principalmente quando se tem grande variação de carregamentos, inclusive, desequilíbrios. Com base nos problemas expostos na utilização de reguladores de tensão, foi desenvolvido um sistema para simular o comportamento de bancos trifásicos de reguladores de tensão usados em sistemas de distribuição de energia elétrica. Tal simulação será de grande valor para visualização do comportamento de bancos trifásicos de reguladores de tensão, antes de sua instalação na rede de distribuição, para definição de parâmetros de regulação e restrições de regulação, para visualização de valores de ajuste de regulação e variações de tensão. Uma característica importante deste simulador é fato deste se comunicar com um programa TOpReDE (Técnicas de otimização para redes de distribuição de energia elétrica), com intuito de comparar e validar resultados através da geração de gráficos, a partir do Matlab®. Nesta implementação foram utilizados os blocos funcionais do Matlab® /Simulink em conjunto com a biblioteca da Altera®, chamada DSP builder, ambiente no qual serão feitas simulações e testes do sistema de regulação de tensão.


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  • A crescente concorrência nos serviços de distribuição de energia elétrica de boa qualidade obriga as concessionárias a investirem em projetos que garantam a sua qualidade. Manter níveis de tensão em padrões aceitáveis no ponto de entrega da energia elétrica ao consumidor é um dos principais problemas enfrentados. A utilização de reguladores de tensão torna-se uma forma viável para garantir a qualidade do serviço na entrega do produto (energia elétrica), no entanto, a especificação de seus ajustes não se constitue em tarefa simples, principalmente quando se tem grande variação de carregamentos, inclusive, desequilíbrios. Com base nos problemas expostos na utilização de reguladores de tensão, foi desenvolvido um sistema para simular o comportamento de bancos trifásicos de reguladores de tensão usados em sistemas de distribuição de energia elétrica. Tal simulação será de grande valor para visualização do comportamento de bancos trifásicos de reguladores de tensão, antes de sua instalação na rede de distribuição, para definição de parâmetros de regulação e restrições de regulação, para visualização de valores de ajuste de regulação e variações de tensão. Uma característica importante deste simulador é fato deste se comunicar com um programa TOpReDE (Técnicas de otimização para redes de distribuição de energia elétrica), com intuito de comparar e validar resultados através da geração de gráficos, a partir do Matlab®. Nesta implementação foram utilizados os blocos funcionais do Matlab® /Simulink em conjunto com a biblioteca da Altera®, chamada DSP builder, ambiente no qual serão feitas simulações e testes do sistema de regulação de tensão.

7
  • HUMBERTO ARAUJO DA SILVA
  • Controlador Preditivo Generalizado Multi-Modelo para Controle de Pressão Arterial

  • Orientador : ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JULIO ELIAS NORMEY-RICO
  • Data: 19/03/2010

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  • Em muitos procedimentos cirúrgicos existe a necessidade de realizar o controle da pressão arterial para, com isto, preservar a saúde do paciente. Para diminuir as chances de uma complicação, é necessário reduzir a pressão arterial o mais rápido possível. A infusão contínua de drogas vasodilatadoras, como o nitroprussiato de sódio (NPS), reduz rapidamente a pressão arterial na maioria dos pacientes. Porém, cada paciente tem uma sensibilidade diferente a infusão do NPS, o que faz com que os parâmetros e os atrasos do sistema sejam desconhecidos a priori. Além disso, os parâmetros de uma função de transferência associados à um paciente particular são variantes no tempo. Desta forma, o objetivo do trabalho consiste em desenvolver uma metodologia capaz de controlar de forma automática a pressão arterial na presença de incertezas de parâmetros e de grandes atrasos. Para isto foi desenvolvida uma metodologia multi-modelo, onde para cada modelo existe um Controlador Preditivo especificamente sintonizado, e um mecanismo adaptativo decide qual controlador deve ser o dominante para uma determinada planta.


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  • Em muitos procedimentos cirúrgicos existe a necessidade de realizar o controle da pressão arterial para, com isto, preservar a saúde do paciente. Para diminuir as chances de uma complicação, é necessário reduzir a pressão arterial o mais rápido possível. A infusão contínua de drogas vasodilatadoras, como o nitroprussiato de sódio (NPS), reduz rapidamente a pressão arterial na maioria dos pacientes. Porém, cada paciente tem uma sensibilidade diferente a infusão do NPS, o que faz com que os parâmetros e os atrasos do sistema sejam desconhecidos a priori. Além disso, os parâmetros de uma função de transferência associados à um paciente particular são variantes no tempo. Desta forma, o objetivo do trabalho consiste em desenvolver uma metodologia capaz de controlar de forma automática a pressão arterial na presença de incertezas de parâmetros e de grandes atrasos. Para isto foi desenvolvida uma metodologia multi-modelo, onde para cada modelo existe um Controlador Preditivo especificamente sintonizado, e um mecanismo adaptativo decide qual controlador deve ser o dominante para uma determinada planta.

8
  • LEANDRO LUTTIANE DA SILVA LINHARES
  • Sistema Híbrido de Inferência Baseado em Análise de Componentes Principais e Redes Neurais Artificiais Aplicado à Plantas de Processamento de Gás Natural

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 19/03/2010

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  • Nos dias atuais, onde a concorrência de mercado exige produtos de melhor qualidade e a busca constante pela redução de custos e pelo melhor aproveitamento das matérias primas, a utilização de estratégias de controle mais eficientes torna-se fundamental. Nas Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGNs), assim como na maioria dos processos químicos, o controle de qualidade é realizado a partir da composição de seus produtos. Entretanto, a análise de composições químicas, mesmo quando realizada por instrumentos como os cromatógrafos a gás, apresenta longos intervalos de medição. Esse fato acaba por dificultar a elaboração de estratégias de controle que proporcionem um melhor rendimento do processo.
    O principal produto econômico de uma UPGN é o GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). Outros produtos comumente obtidos nessas unidades são a gasolina natural e o gás residual. O GLP é formado idealmente por propano e butano, entretanto, na prática, apresenta em sua composição contaminantes, tais como o etano e o pentano. Neste trabalho é proposto um sistema de inferência utilizando redes neurais para estimar as frações molares de etano e pentano no GLP e a fração molar de propano no gás residual. O objetivo é estimar essas variáveis a cada minuto com uma única rede neural de múltiplas camadas, permitindo a aplicação de técnicas de controle inferencial visando a controlar a qualidade do GLP e reduzir a perda de propano no processo.
    No desenvolvimento deste trabalho, é utilizada uma UPGN simulada no software HYSYS R, sendo formada pelas colunas de destilação deetanizadora e debutanizadora. A inferência é realizada a partir das variáveis de processo dos controladores PIDs presentes na instrumentação das colunas citadas. Com o intuito de reduzir a complexidade da rede neural de inferência, é utilizada a técnica estatística de análise de componentes principais (ACP) para diminuir o número de entradas da rede, tem-se, portanto, um sistema híbrido de inferência. Também é proposta neste trabalho, uma estratégia simples para a correção em tempo real do sistema de inferência, tendo como base as medições dos possíveis cromatógrafos de linha presentes no processo em estudo.


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  • Nos dias atuais, onde a concorrência de mercado exige produtos de melhor qualidade e a busca constante pela redução de custos e pelo melhor aproveitamento das matérias primas, a utilização de estratégias de controle mais eficientes torna-se fundamental. Nas Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGNs), assim como na maioria dos processos químicos, o controle de qualidade é realizado a partir da composição de seus produtos. Entretanto, a análise de composições químicas, mesmo quando realizada por instrumentos como os cromatógrafos a gás, apresenta longos intervalos de medição. Esse fato acaba por dificultar a elaboração de estratégias de controle que proporcionem um melhor rendimento do processo.
    O principal produto econômico de uma UPGN é o GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). Outros produtos comumente obtidos nessas unidades são a gasolina natural e o gás residual. O GLP é formado idealmente por propano e butano, entretanto, na prática, apresenta em sua composição contaminantes, tais como o etano e o pentano. Neste trabalho é proposto um sistema de inferência utilizando redes neurais para estimar as frações molares de etano e pentano no GLP e a fração molar de propano no gás residual. O objetivo é estimar essas variáveis a cada minuto com uma única rede neural de múltiplas camadas, permitindo a aplicação de técnicas de controle inferencial visando a controlar a qualidade do GLP e reduzir a perda de propano no processo.
    No desenvolvimento deste trabalho, é utilizada uma UPGN simulada no software HYSYS R, sendo formada pelas colunas de destilação deetanizadora e debutanizadora. A inferência é realizada a partir das variáveis de processo dos controladores PIDs presentes na instrumentação das colunas citadas. Com o intuito de reduzir a complexidade da rede neural de inferência, é utilizada a técnica estatística de análise de componentes principais (ACP) para diminuir o número de entradas da rede, tem-se, portanto, um sistema híbrido de inferência. Também é proposta neste trabalho, uma estratégia simples para a correção em tempo real do sistema de inferência, tendo como base as medições dos possíveis cromatógrafos de linha presentes no processo em estudo.

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  • ERICO CADINELI BRAZ
  • Técnicas de Controle Adaptativo Robusto aplicadas a Filtro Ativos de Potência em Paralelo

  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ISAAC SOARES DE FREITAS
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 26/03/2010

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  • Neste trabalho, é investigado o uso de uma técnica de controle adaptativo robusto para incrementar a eficiência na compensação de harmônicos em filtro ativo de potência paralelo trifásico (FAPPT). A técnica de controle proposta é aplicada às malhas de controle de corrente e de tensão do filtro. Ela é baseada na combinação das técnicas de controle adaptativo por posicionamento de pólos e de estrutura variável. Esta técnica de controle, aplicada ao FAPPT, minimiza o conteúdo harmônico das correntes de fase da fonte primária. As vantagens do método proposto sobre os convencionais são menor taxa de distorção harmônica, maior flexibilidade, capacidade de adaptação e robustez para o sistema. Além disso, a técnica de controle proposta aumenta a eficiência do filtro ativo e melhora o desempenho transitório. A validação da técnica proposta foi verificada inicialmente através de um programa de simulação implementado em linguagem C++ e em seguida foram obtidos resultados experimentais usando um protótipo de um filtro ativo trifásico de 1 kVA.


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  • Neste trabalho, é investigado o uso de uma técnica de controle adaptativo robusto para incrementar a eficiência na compensação de harmônicos em filtro ativo de potência paralelo trifásico (FAPPT). A técnica de controle proposta é aplicada às malhas de controle de corrente e de tensão do filtro. Ela é baseada na combinação das técnicas de controle adaptativo por posicionamento de pólos e de estrutura variável. Esta técnica de controle, aplicada ao FAPPT, minimiza o conteúdo harmônico das correntes de fase da fonte primária. As vantagens do método proposto sobre os convencionais são menor taxa de distorção harmônica, maior flexibilidade, capacidade de adaptação e robustez para o sistema. Além disso, a técnica de controle proposta aumenta a eficiência do filtro ativo e melhora o desempenho transitório. A validação da técnica proposta foi verificada inicialmente através de um programa de simulação implementado em linguagem C++ e em seguida foram obtidos resultados experimentais usando um protótipo de um filtro ativo trifásico de 1 kVA.

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  • RAFAELA VILELA FRANCA
  • Um Estimador de Estado Trifásico para Sistemas de Distribuição com base no Método da Soma de Potências

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 26/03/2010

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  • Uma avaliação em tempo real da segurança do sistema vem se tornando uma prática essencial para a maioria das concessionárias de energia elétrica. Essa avaliação se faz a partir da monitorização das condições dos sistemas elétricos e do controle da sua operação. Essas tarefas são realizadas nos modernos centros de controle dos sistemas. A Estimação de Estados é a ferramenta mais adequada para realizar uma avaliação das condições operativas de um sistema em tempo real, e o seu desempenho depende da disponibilidade de informações confiáveis sobre o ponto atual de operação. Com esse objetivo, o trabalho desenvolvido trata de um novo modelo de estimador de estado para sistemas de distribuição, baseado no algoritmo do fluxo de carga soma de potências. O intuito deste trabaho foi de desenvolver uma formulação matemática trifásica para todos os componentes que compõe o sistema de potência. A abordagem da aproximação dos mínimos quadrados ponderados é utilizada para estimar os estados do sistema e será discutida ao longo deste trabalho.


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  • Uma avaliação em tempo real da segurança do sistema vem se tornando uma prática essencial para a maioria das concessionárias de energia elétrica. Essa avaliação se faz a partir da monitorização das condições dos sistemas elétricos e do controle da sua operação. Essas tarefas são realizadas nos modernos centros de controle dos sistemas. A Estimação de Estados é a ferramenta mais adequada para realizar uma avaliação das condições operativas de um sistema em tempo real, e o seu desempenho depende da disponibilidade de informações confiáveis sobre o ponto atual de operação. Com esse objetivo, o trabalho desenvolvido trata de um novo modelo de estimador de estado para sistemas de distribuição, baseado no algoritmo do fluxo de carga soma de potências. O intuito deste trabaho foi de desenvolver uma formulação matemática trifásica para todos os componentes que compõe o sistema de potência. A abordagem da aproximação dos mínimos quadrados ponderados é utilizada para estimar os estados do sistema e será discutida ao longo deste trabalho.

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  • VINICIUS SAMUEL VALERIO DE SOUZA
  • Modelagem aplicada à análise de desempenho do Provedor de Serviços de uma rede de automação hospitalar IEEE 802.3/PM-AH de tempo real

  • Orientador : GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 07/05/2010

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  • Com a incorporação de conceitos da automação industrial na área médica, surge a necessidade de estabelecer mecanismos que permitam a comunicação entre os dispositivos biomédicos de maneira segura e eficiente. Dentre as soluções para esse problema tem-se o PM-AH (Protocolo Multiciclos para Automação Hospitalar) que estabelece uma rede segmentada por leitos e coordenada por um elemento chamado Provedor de Serviços. O objetivo desse trabalho é modelar esse Provedor de Serviços e efetuar análises de desempenho sobre as tarefas realizadas pelo mesmo no estabelecimento e manutenção da rede hospitalar.


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  • Com a incorporação de conceitos da automação industrial na área médica, surge a necessidade de estabelecer mecanismos que permitam a comunicação entre os dispositivos biomédicos de maneira segura e eficiente. Dentre as soluções para esse problema tem-se o PM-AH (Protocolo Multiciclos para Automação Hospitalar) que estabelece uma rede segmentada por leitos e coordenada por um elemento chamado Provedor de Serviços. O objetivo desse trabalho é modelar esse Provedor de Serviços e efetuar análises de desempenho sobre as tarefas realizadas pelo mesmo no estabelecimento e manutenção da rede hospitalar.

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  • GUILHERME LEAL SANTOS
  • Localização de Robôs Móveis Autônomos Utilizando Fusão Sensorial de Odometria e Visão Monocular

  • Orientador : PABLO JAVIER ALSINA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • ANFRANSERAI MORAIS DIAS
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 07/05/2010

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  • O desenvolvimento e aperfeiçoamento de técnicas que façam simultaneamente o mapeamento e a localização (Simultaneous Localization and Mapping - SLAM) de um robô móvel autônomo e a criação de mapas locais 3-D, a partir de uma sequência de imagens, é bastante estudada no meio científico. A principal razão é a acessibilidade, porque o uso de um sistema de visão é uma alternativa barata em relação ao uso de outros tipos de sensores, como sonar, sensor infravermelho, telêmetro laser. A captura de imagens pode ser realizada por uma simples webcam. Além do baixo custo, a quantidade de dados fornecidos por uma sequência de imagens é grande.
    Neste trabalho é apresentado uma técnica de SLAM visual monocular, que utiliza características encontradas em uma sequência de imagens através do descritor SURF (Speeded Up Robust Features) para determinar quais características podem ser utilizadas como marcas. Para iniciar o mapeamento e localização, é necessário primeiro determinar a posição das marcas presentes no ambiente. Para isso, tem-se disponível apenas as coordenadas (u,v) das características detectadas na imagem e os parâmetros intrínsecos e extrínsecos da câmera. É possível determinar a posição das marcas somente com a disponibilidade da profundidade.
    Os testes mostraram que durante o percurso, o robô móvel detecta a presença de ca-racterísticas nas imagens e, através de uma técnica proposta para inicialização atrasada de marcas, adiciona centenas de novas marcas ao vetor de estados do filtro de Kalman estendido (FKE) após estimar a profundidade das características. Com a posição estimada das marcas, foi possível estimar a posição atualizada do robô a cada passo; obtendo resultados satisfatórios que comprovam a eficiência do sistema de SLAM visual monocular proposto neste trabalho.


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  • O desenvolvimento e aperfeiçoamento de técnicas que façam simultaneamente o mapeamento e a localização (Simultaneous Localization and Mapping - SLAM) de um robô móvel autônomo e a criação de mapas locais 3-D, a partir de uma sequência de imagens, é bastante estudada no meio científico. A principal razão é a acessibilidade, porque o uso de um sistema de visão é uma alternativa barata em relação ao uso de outros tipos de sensores, como sonar, sensor infravermelho, telêmetro laser. A captura de imagens pode ser realizada por uma simples webcam. Além do baixo custo, a quantidade de dados fornecidos por uma sequência de imagens é grande.
    Neste trabalho é apresentado uma técnica de SLAM visual monocular, que utiliza características encontradas em uma sequência de imagens através do descritor SURF (Speeded Up Robust Features) para determinar quais características podem ser utilizadas como marcas. Para iniciar o mapeamento e localização, é necessário primeiro determinar a posição das marcas presentes no ambiente. Para isso, tem-se disponível apenas as coordenadas (u,v) das características detectadas na imagem e os parâmetros intrínsecos e extrínsecos da câmera. É possível determinar a posição das marcas somente com a disponibilidade da profundidade.
    Os testes mostraram que durante o percurso, o robô móvel detecta a presença de ca-racterísticas nas imagens e, através de uma técnica proposta para inicialização atrasada de marcas, adiciona centenas de novas marcas ao vetor de estados do filtro de Kalman estendido (FKE) após estimar a profundidade das características. Com a posição estimada das marcas, foi possível estimar a posição atualizada do robô a cada passo; obtendo resultados satisfatórios que comprovam a eficiência do sistema de SLAM visual monocular proposto neste trabalho.

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  • MARCOS VINICIUS MILFONT DE AGUIAR
  • Proposta de um Compensador de Reativos Aplicado a um Gerador de Indução Utilizando Técnicas Digitais de Controle digital

  • Orientador : CAIO DORNELES CUNHA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CAIO DORNELES CUNHA
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • Data: 04/06/2010

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  • Neste trabalho é apresentada uma proposta para a compensação de reativos para motores de indução, em particular para aproveitamento na geração eólica. Para tanto, foi desenvolvida uma estrutura experimental composta de um motor CC, o qual simulará a propulsão eólica e um motor de indução que será utilizado como gerador de indução, um banco de capacitores em configuração delta/série, um retificador a Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) controlado por pulsos PWM’s e uma carga resistiva composta de lâmpadas. Para o funcionamento do motor de indução como gerador foi desenvolvido um sistema de comando, o qual é responsável por realizar a transferência da energia armazenada nos capacitores para a bobina do estator do motor.
    Para a realização do controle do retificador, que funcionará como compensador de reativos, foi confeccionado um programa na linguagem C++ usando um controlador Proporcional Integral (PI) para controlar o nível de tensão do barramento CC e para atingir o fator de potência unitário utilizou-se dois outros PI’s para controle das correntes em referencial estacionário. Para a modelagem do compensador foi utilizada a transformada de Clarke e Park. A malha de controle em tempo real utilizou controle vetorial a fim de diminuir as perdas por chaveamento real e foi projetada utilizando um Processador de Sinais Digitais (DSP), o qual é composto de todas as ferramentas necessárias para o perfeito controle do sistema implementado. A avaliação do desempenho do sistema foi realizada com uma carga de 400W.


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  • Neste trabalho é apresentada uma proposta para a compensação de reativos para motores de indução, em particular para aproveitamento na geração eólica. Para tanto, foi desenvolvida uma estrutura experimental composta de um motor CC, o qual simulará a propulsão eólica e um motor de indução que será utilizado como gerador de indução, um banco de capacitores em configuração delta/série, um retificador a Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) controlado por pulsos PWM’s e uma carga resistiva composta de lâmpadas. Para o funcionamento do motor de indução como gerador foi desenvolvido um sistema de comando, o qual é responsável por realizar a transferência da energia armazenada nos capacitores para a bobina do estator do motor.
    Para a realização do controle do retificador, que funcionará como compensador de reativos, foi confeccionado um programa na linguagem C++ usando um controlador Proporcional Integral (PI) para controlar o nível de tensão do barramento CC e para atingir o fator de potência unitário utilizou-se dois outros PI’s para controle das correntes em referencial estacionário. Para a modelagem do compensador foi utilizada a transformada de Clarke e Park. A malha de controle em tempo real utilizou controle vetorial a fim de diminuir as perdas por chaveamento real e foi projetada utilizando um Processador de Sinais Digitais (DSP), o qual é composto de todas as ferramentas necessárias para o perfeito controle do sistema implementado. A avaliação do desempenho do sistema foi realizada com uma carga de 400W.

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  • LEONARDO MARTINS CAETANO
  • Aplicações de Arranjos de Antenas de Microfita com Patch supercondutor

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLODOMIRO ALVES JUNIOR
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 11/06/2010

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  • Este trabalho tem como objetivo principal o estudo dos arranjos de fase (observados em sua maioria nos diagramas de radiação) em antenas de microfita com patch retangular supercondutor. Será apresentado um estudo das principais teorias que explicam com clareza a questão da supercondutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos serão as teorias que darão suporte a aplicação dos supercondutores nas antenas microfita. Os arranjos de fase serão analisados em configurações lineares e planares de suas antenas. Serão obtidos os fatores de arranjos para tais configurações e os critérios da fase e do espaçamento entre os elementos que compõe o arranjo, ao qual serão examinados com o objetivo de minimizar as perdas devido aos lóbulos secundários. A antena com patch retangular, constituído de material supercondutor é analisada através do método da Linha de Transmissão Transversa (LTT), aplicado no domínio da transformada de Fourier (FTD). O LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos das componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva. São obtidos resultados da freqüência de ressonância em função dos parâmetros da antena; diagramas de radiação do Plano-E e Plano-H para os arranjos de fase de antenas nas configurações lineares e planares para diferentes valores da fase e espaçamento entre os elementos.


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  • Este trabalho tem como objetivo principal o estudo dos arranjos de fase (observados em sua maioria nos diagramas de radiação) em antenas de microfita com patch retangular supercondutor. Será apresentado um estudo das principais teorias que explicam com clareza a questão da supercondutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos serão as teorias que darão suporte a aplicação dos supercondutores nas antenas microfita. Os arranjos de fase serão analisados em configurações lineares e planares de suas antenas. Serão obtidos os fatores de arranjos para tais configurações e os critérios da fase e do espaçamento entre os elementos que compõe o arranjo, ao qual serão examinados com o objetivo de minimizar as perdas devido aos lóbulos secundários. A antena com patch retangular, constituído de material supercondutor é analisada através do método da Linha de Transmissão Transversa (LTT), aplicado no domínio da transformada de Fourier (FTD). O LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos das componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva. São obtidos resultados da freqüência de ressonância em função dos parâmetros da antena; diagramas de radiação do Plano-E e Plano-H para os arranjos de fase de antenas nas configurações lineares e planares para diferentes valores da fase e espaçamento entre os elementos.

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  • VALDEZ ARAGAO DE ALMEIDA FILHO
  • Arranjos Log-Períodicos Compactos em Microfita com Elementos Fractais de Koch

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • GLAUCO FONTGALLAND
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 14/06/2010

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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar como a aplicação de contornos fractais aos elementos de um arranjo log-periódico se torna uma alternativa bastante interessante quando se deseja reduzir as dimensões do arranjo. Foram propostos dois tipos de arranjos log-periódicos: um com alimentação por linha de microfita e outro com alimentação por acoplamento eletromagnético. Aos elementos desses arranjos foram aplicados contornos fractais de Koch, em dois níveis. Com a finalidade de validar os resultados obtidos foram construídos protótipos, que foram medidos em um analisador de rede vetorial e simulados em software para comparação. Os resultados mostraram reduções de 60% nas dimensões dos arranjos, para ambos os tipos. Através da análise dos gráficos da perda de retorno, pôde-se observar que a aplicação dos contornos fractais fez com que aparecessem diferentes frequências de ressonância nos arranjos. O arranjo com alimentação por acoplamento eletromagnético apresentou, após aplicação dos contornos fractais, diagramas de radiação com formas mais suaves do que o arranjo com alimentação por linha de microfita.


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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar como a aplicação de contornos fractais aos elementos de um arranjo log-periódico se torna uma alternativa bastante interessante quando se deseja reduzir as dimensões do arranjo. Foram propostos dois tipos de arranjos log-periódicos: um com alimentação por linha de microfita e outro com alimentação por acoplamento eletromagnético. Aos elementos desses arranjos foram aplicados contornos fractais de Koch, em dois níveis. Com a finalidade de validar os resultados obtidos foram construídos protótipos, que foram medidos em um analisador de rede vetorial e simulados em software para comparação. Os resultados mostraram reduções de 60% nas dimensões dos arranjos, para ambos os tipos. Através da análise dos gráficos da perda de retorno, pôde-se observar que a aplicação dos contornos fractais fez com que aparecessem diferentes frequências de ressonância nos arranjos. O arranjo com alimentação por acoplamento eletromagnético apresentou, após aplicação dos contornos fractais, diagramas de radiação com formas mais suaves do que o arranjo com alimentação por linha de microfita.

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  • ALINE FARIAS GOMES
  • ENUMERAÇÃO DO ESPECTRO DE DISTÂNCIAS DE ESQUEMAS DE MODULAÇÃO CODIFICADA EM TRELIÇA EMPREGANDO CODIFICAÇÃO TURBO

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • SUZETE ELIDA NOBREGA CORREIA
  • Data: 14/06/2010

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  • Neste trabalho é feita a análise de desempenho de esquemas de transmissão TTCM, utilizando uma técnica de limitante expurgado da união. Esta técnica é baseada na enumeração do espectro de distâncias deste esquema turbo, utilizando uma técnica proposta de perfuração, onde a técnica de perfuração é empregada a nível de símbolo e não de bit como na maioria dos trabalhos da literatura. Neste trabalho também são apresentados dois algoritmos matriciais de redução de estados do codificador bem como do cálculo da função de transferência deste. Os resultados deste trabalho são apresentados em forma de comparações dos limitantes obtidos com a técnica proposta, com alguns códigos turbo da literatura.


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  • Neste trabalho é feita a análise de desempenho de esquemas de transmissão TTCM, utilizando uma técnica de limitante expurgado da união. Esta técnica é baseada na enumeração do espectro de distâncias deste esquema turbo, utilizando uma técnica proposta de perfuração, onde a técnica de perfuração é empregada a nível de símbolo e não de bit como na maioria dos trabalhos da literatura. Neste trabalho também são apresentados dois algoritmos matriciais de redução de estados do codificador bem como do cálculo da função de transferência deste. Os resultados deste trabalho são apresentados em forma de comparações dos limitantes obtidos com a técnica proposta, com alguns códigos turbo da literatura.

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  • BRUNA ALICE TAVEIRA DE LIMA
  • Antenas Monopolo Planar com Patch em Anel Circular para Sistemas UWB

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • GLAUCO FONTGALLAND
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 14/06/2010

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  • As antenas de microfita são largamente utilizadas nos sistemas de comunicação sem fio devido às suas características de baixo custo, peso e complexidade de projeção, além de sua versatilidade, o que faz com que estes dispositivos venham sendo amplamente estudados. Os sistemas UWB surgiram como uma alternativa às comunicações sem fio de curtas distâncias por oferecerem maior capacidade que outros sistemas com a mesma finalidade, a exemplo do Bluetooth e RFID, bem como menor distorção por multipercurso. Aliando as vantagens das antenas de microfita às características do UWB, é possível desenvolver dispositivos cada vez menores e com geometrias diversificadas para operar satisfatoriamente nesses sistemas. Este trabalho tem como objetivo propor alternativas de antenas de microfita para operar em sistemas UWB, na faixa entre 3,1 e 10,6 GHz, com patch  em anel circular. Como alternativas, são empregadas e analisadas algumas técnicas para aumentar a largura de banda das antenas propostas, sendo estas técnicas a inserção de elementos parasitas e de uma fenda retangular no plano terra deslocado. Para isto, são apresentados temas fundamentais como os princípios básicos dos sistemas UWB, a teoria fundamental de antenas e antenas de microfita. São apresentadas as simulações e medições realizadas dos protótipos construídos, bem como uma análise de parâmetros como a largura de banda e o diagrama de radiação.


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  • As antenas de microfita são largamente utilizadas nos sistemas de comunicação sem fio devido às suas características de baixo custo, peso e complexidade de projeção, além de sua versatilidade, o que faz com que estes dispositivos venham sendo amplamente estudados. Os sistemas UWB surgiram como uma alternativa às comunicações sem fio de curtas distâncias por oferecerem maior capacidade que outros sistemas com a mesma finalidade, a exemplo do Bluetooth e RFID, bem como menor distorção por multipercurso. Aliando as vantagens das antenas de microfita às características do UWB, é possível desenvolver dispositivos cada vez menores e com geometrias diversificadas para operar satisfatoriamente nesses sistemas. Este trabalho tem como objetivo propor alternativas de antenas de microfita para operar em sistemas UWB, na faixa entre 3,1 e 10,6 GHz, com patch  em anel circular. Como alternativas, são empregadas e analisadas algumas técnicas para aumentar a largura de banda das antenas propostas, sendo estas técnicas a inserção de elementos parasitas e de uma fenda retangular no plano terra deslocado. Para isto, são apresentados temas fundamentais como os princípios básicos dos sistemas UWB, a teoria fundamental de antenas e antenas de microfita. São apresentadas as simulações e medições realizadas dos protótipos construídos, bem como uma análise de parâmetros como a largura de banda e o diagrama de radiação.

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  • PAULO VITOR SILVA
  • Implementação Experimental de Filtro Ativo Paralelo de Potência com Aplicação a Gerador de Indução Trifásico
  • Orientador : RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • FERNANDO LUIZ MARCELO ANTUNES
  • Data: 28/06/2010

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  • Este trabalho descreve a montagem de um filtro ativo paralelo de potência para viabilizar a produção de energia elétrica através de um gerador de indução trifásico. O sistema foi desenvolvido para o aproveitamento prioritário de fontes de energias renováveis como pch’s e centrais eólicas. A estratégia de controle do filtro ativo envolveu a implementação de um chaveamento PWM digital, tendo sido realizada a comparação de duas técnicas para obtenção das correntes de referência. A primeira técnica se baseia no método referencial síncrono dq e a segunda se baseia nas potências instantâneas desenvolvidas por Akagi et al. A comparação é realizada via simulação e via resultados experimentais. Para obtenção dos resultados experimentais, foi montada uma bancada experimental e o controle e comunicações necessárias ao estágio supervisório foram implementadas via DSP - TMS320F2812


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  • Este trabalho descreve a montagem de um filtro ativo paralelo de potência para viabilizar a produção de energia elétrica através de um gerador de indução trifásico. O sistema foi desenvolvido para o aproveitamento prioritário de fontes de energias renováveis como pch’s e centrais eólicas. A estratégia de controle do filtro ativo envolveu a implementação de um chaveamento PWM digital, tendo sido realizada a comparação de duas técnicas para obtenção das correntes de referência. A primeira técnica se baseia no método referencial síncrono dq e a segunda se baseia nas potências instantâneas desenvolvidas por Akagi et al. A comparação é realizada via simulação e via resultados experimentais. Para obtenção dos resultados experimentais, foi montada uma bancada experimental e o controle e comunicações necessárias ao estágio supervisório foram implementadas via DSP - TMS320F2812

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  • CARLOS ALBERTO DE ALBUQUERQUE SILVA
  • CONTRIBUIÇÃO PARA O EMBARQUE DE UMA REDE NEURAL ARTIFICIAL EM FIELD PROGRAMMABLE GATE ARRAY (FPGA)

     

    CONTRIBUIÇÃO PARA O EMBARQUE DE UMA REDE NEURAL          ARTIFICIAL EM Field Programmable Gate Array (FPGA)
  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • Data: 30/06/2010

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  • O presente trabalho se propõe a apresenta os desafios e soluções deparadas durante o fluxo de projeto de desenvolvimento de uma arquitetura de Redes Neurais Artificiais (RNA) em hardware, por meio de um dispositivo programável do tipo Field Programmable Gate Arrays (FPGA). Para esta aplicação convencionou-se empregar duas abordagens para o desenvolvimento, uma em software que utiliza o MATLAB® para treinamento e validação da rede e outra em hardware, que parte da descrição em VHDL de um neurônio artificial capaz de lidar com os dados de entrada, pesos sinápticos e bias através da aritmética em ponto fixo. A arquitetura em hardware da uma RNA pode ser estruturada, de acordo com a necessidade de resolução de cada problema proposto, replicando o neurônio artificial e organizando-os em camadas, a fim de processarem a saída desejada da rede.


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  • O presente trabalho se propõe a apresenta os desafios e soluções deparadas durante o fluxo de projeto de desenvolvimento de uma arquitetura de Redes Neurais Artificiais (RNA) em hardware, por meio de um dispositivo programável do tipo Field Programmable Gate Arrays (FPGA). Para esta aplicação convencionou-se empregar duas abordagens para o desenvolvimento, uma em software que utiliza o MATLAB® para treinamento e validação da rede e outra em hardware, que parte da descrição em VHDL de um neurônio artificial capaz de lidar com os dados de entrada, pesos sinápticos e bias através da aritmética em ponto fixo. A arquitetura em hardware da uma RNA pode ser estruturada, de acordo com a necessidade de resolução de cada problema proposto, replicando o neurônio artificial e organizando-os em camadas, a fim de processarem a saída desejada da rede.

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  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • RESSOADOR RETANGULAR DE FENDA COM QUATRO CAMADAS FOTÔNICAS

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELIALDO CHIBERIO DA SILVA
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • ROBERTO RANNIERE CAVALCANTE DE FRANCA
  • Data: 30/06/2010

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  • Recentemente as antenas planares tem despertado interesses devido as suas características assim como pelas vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas.

    Na área de comunicações móveis a necessidade de antenas desse tipo, tem se tornado cada vez mais devido ao intenso desenvolvimento, que necessita de antenas que operem em multifreqüência e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido as perdas no dielétrico geradas pela irradiação. Outra limitação é a degradação do diagrama de irradiação devido a geração de ondas de superfície no substrato. Algumas técnicas estão sendo desenvolvidas para minimizar esta limitação de banda, como é o caso do estudo de materiais do tipo PBG – Photonic Band Gap, para compor o material dielétrico.

    As análises desenvolvidas neste trabalho foram realizadas com utilização do método LTT – Linha de Transmissão Transversa, no domínio da Transformada de Fourier que utiliza uma componente de propagação na direção y (transerva à direção real de propagação z), tratando assim as equações gerais dos campos elétricos e magnéticos em função de e .

    Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação do método LTT às estruturas ressoadoras de linha de fenda com quatro camadas de material fotônico PBG, para a obtenção da freqüência de ressonância complexa e a eficiência dessa estrutura.

    A teoria PBG será aplicada para a obtenção da permissividade relativa para as polarizações s e p dos substratos compostos de material fotônico.

    Resultados numérico-computacionais em forma de gráfico em duas  dimensões para todas as análises realizadas são apresentados, para as estruturas propostas que tem como substratos materiais fotônicos.  

    São apresentadas conclusões e sugestões para a continuidade deste trabalho.


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  • Recentemente as antenas planares tem despertado interesses devido as suas características assim como pelas vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas.

    Na área de comunicações móveis a necessidade de antenas desse tipo, tem se tornado cada vez mais devido ao intenso desenvolvimento, que necessita de antenas que operem em multifreqüência e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido as perdas no dielétrico geradas pela irradiação. Outra limitação é a degradação do diagrama de irradiação devido a geração de ondas de superfície no substrato. Algumas técnicas estão sendo desenvolvidas para minimizar esta limitação de banda, como é o caso do estudo de materiais do tipo PBG – Photonic Band Gap, para compor o material dielétrico.

    As análises desenvolvidas neste trabalho foram realizadas com utilização do método LTT – Linha de Transmissão Transversa, no domínio da Transformada de Fourier que utiliza uma componente de propagação na direção y (transerva à direção real de propagação z), tratando assim as equações gerais dos campos elétricos e magnéticos em função de e .

    Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação do método LTT às estruturas ressoadoras de linha de fenda com quatro camadas de material fotônico PBG, para a obtenção da freqüência de ressonância complexa e a eficiência dessa estrutura.

    A teoria PBG será aplicada para a obtenção da permissividade relativa para as polarizações s e p dos substratos compostos de material fotônico.

    Resultados numérico-computacionais em forma de gráfico em duas  dimensões para todas as análises realizadas são apresentados, para as estruturas propostas que tem como substratos materiais fotônicos.  

    São apresentadas conclusões e sugestões para a continuidade deste trabalho.

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  • HUGO MICHEL CAMARA DE AZEVEDO MAIA
  • ANTENAS DE MICROFITA COM PATCH SUPERCONDUTOR A 212 K

  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELIALDO CHIBERIO DA SILVA
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • LEONARDO MARTINS CAETANO
  • ROBERTO RANNIERE CAVALCANTE DE FRANCA
  • Data: 09/07/2010

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  • Este trabalho tem como objetivo principal o estudo da aplicação de antenas de microfita com patch supercondutor e uso dos arranjos de fase linear e planar. Será apresentado um estudo das principais teorias que explicam com clareza a supercondutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos serão as teorias que darão suporte a aplicação dos supercondutores nas antenas de microfita. Os arranjos de fase serão analisados em configurações lineares e planares de suas antenas. Serão obtidos os fatores de arranjos para tais configurações e os critérios da fase e do espaçamento entre os elementos que compõe o arranjo, ao qual serão examinados com o objetivo de minimizar as perdas devido aos lóbulos secundários. A antena com patch retangular, constituído de material supercondutor é analisada através do método da Linha de Transmissão Transversa (LTT), aplicado no domínio da transformada de Fourier (FTD). O LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos das componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva. São obtidos resultados da freqüência de ressonância em função dos parâmetros da antena; diagramas de radiação do Plano-E e Plano-H para os arranjos de fase de antenas nas configurações lineares e planares para diferentes valores da fase e espaçamento entre os elementos.Comunicações sem fio, algoritmos genéticos, otimização, modelos de predição de perda de propagação


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  • Este trabalho tem como objetivo principal o estudo da aplicação de antenas de microfita com patch supercondutor e uso dos arranjos de fase linear e planar. Será apresentado um estudo das principais teorias que explicam com clareza a supercondutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos serão as teorias que darão suporte a aplicação dos supercondutores nas antenas de microfita. Os arranjos de fase serão analisados em configurações lineares e planares de suas antenas. Serão obtidos os fatores de arranjos para tais configurações e os critérios da fase e do espaçamento entre os elementos que compõe o arranjo, ao qual serão examinados com o objetivo de minimizar as perdas devido aos lóbulos secundários. A antena com patch retangular, constituído de material supercondutor é analisada através do método da Linha de Transmissão Transversa (LTT), aplicado no domínio da transformada de Fourier (FTD). O LTT é um método de onda completa, que tem como regra a obtenção dos campos eletromagnéticos em termos das componentes transversais à estrutura. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno complexa resistiva. São obtidos resultados da freqüência de ressonância em função dos parâmetros da antena; diagramas de radiação do Plano-E e Plano-H para os arranjos de fase de antenas nas configurações lineares e planares para diferentes valores da fase e espaçamento entre os elementos.Comunicações sem fio, algoritmos genéticos, otimização, modelos de predição de perda de propagação

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  • GUSTAVO ARAÚJO CAVALCANTE
  • Otimização de Modelos de Predição da Perda de Propagação Aplicáveis em 3,5 GHz Utilizando Algoritmos Genéticos

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • ALFREDO GOMES NETO
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • Data: 09/07/2010

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  • O setor de telecomunicações tem passado por recentes transformações, devido ao aumento da busca por acesso a serviços digitais de transmissão de dados, vídeo e multimídia, especialmente, por meios das redes de telefonia móvel. Recentemente no Brasil as operadoras de telefonia móvel vêm atualizando suas redes para sistemas de terceira geração (3G) proporcionando aos usuários serviços em banda larga como vídeo conferencia, Internet, tv digital entre outros. Essas novas redes que proporcionam mobilidade e elevadas taxas de transmissão tem permitido o desenvolvimento de novos conceitos de mercado. Atualmente o mercado está voltado para a expansão da tecnologia WiMAX, que vêm ganhando cada vez mais o mercado das comunicações móveis de voz e de dados. No Brasil o interesse comercial para esta tecnologia aparece com a primeira outorga de licenças na faixa de 3,5 GHz. Em fevereiro de 2003 a ANATEL realizou a licitação 003/2002/SPV-ANATEL, onde ofereceu blocos de frequência na faixa de 3,5 GHz. As operadoras que adquiriram os blocos de frequência foram: Embratel, Brasil Telecom (Vant), Grupo Sinos, Neovia e WKVE, cada uma com operações distribuídas em algumas regiões do Brasil. Para que esse e outros sistemas de comunicações sem fio sejam implementados com eficiência, muitos esforços têm sido investidos na tentativa de desenvolvimentos de métodos de simulação de predição de cobertura que se aproximem da realidade o melhor possível de forma a que se possam tornar ferramentas fiéis e indispensáveis no planejamento dos sistemas de comunicações sem fio. Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo genético (AG’s) capaz de otimizar os modelos de predição de perda de propagação aplicáveis a faixa de frequência de 3,5 GHz, possibilitando dessa forma uma estimativa do sinal mais próxima da realidade evitando erros significativos no planejamento e implementação de um sistema de comunicação sem fio.


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  • O setor de telecomunicações tem passado por recentes transformações, devido ao aumento da busca por acesso a serviços digitais de transmissão de dados, vídeo e multimídia, especialmente, por meios das redes de telefonia móvel. Recentemente no Brasil as operadoras de telefonia móvel vêm atualizando suas redes para sistemas de terceira geração (3G) proporcionando aos usuários serviços em banda larga como vídeo conferencia, Internet, tv digital entre outros. Essas novas redes que proporcionam mobilidade e elevadas taxas de transmissão tem permitido o desenvolvimento de novos conceitos de mercado. Atualmente o mercado está voltado para a expansão da tecnologia WiMAX, que vêm ganhando cada vez mais o mercado das comunicações móveis de voz e de dados. No Brasil o interesse comercial para esta tecnologia aparece com a primeira outorga de licenças na faixa de 3,5 GHz. Em fevereiro de 2003 a ANATEL realizou a licitação 003/2002/SPV-ANATEL, onde ofereceu blocos de frequência na faixa de 3,5 GHz. As operadoras que adquiriram os blocos de frequência foram: Embratel, Brasil Telecom (Vant), Grupo Sinos, Neovia e WKVE, cada uma com operações distribuídas em algumas regiões do Brasil. Para que esse e outros sistemas de comunicações sem fio sejam implementados com eficiência, muitos esforços têm sido investidos na tentativa de desenvolvimentos de métodos de simulação de predição de cobertura que se aproximem da realidade o melhor possível de forma a que se possam tornar ferramentas fiéis e indispensáveis no planejamento dos sistemas de comunicações sem fio. Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo genético (AG’s) capaz de otimizar os modelos de predição de perda de propagação aplicáveis a faixa de frequência de 3,5 GHz, possibilitando dessa forma uma estimativa do sinal mais próxima da realidade evitando erros significativos no planejamento e implementação de um sistema de comunicação sem fio.

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  • NATHALEE CAVALCANTE DE ALMEIDA
  • Sistema Inteligente para Diagnóstico de Patologias na Laringe utilizando Máquinas de Vetor de Suporte

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO DE ANDRADE BRESOLIN
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 23/07/2010

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  • A voz humana é uma importante ferramenta de comunicação e qualquer funcionamento inadequado da voz pode ter profundas implicações na vida social e profissional de um indivíduo. Técnicas de processamento digital de sinais têm sido utilizadas através da análise acústica de desordens vocais provocadas por patologias na laringe, devido à sua simplicidade e natureza não-invasiva. Este trabalho trata da análise acústica de sinais de vozes afetadas por patologias na laringe, especificamente, edemas e nódulos nas pregas vocais. A proposta deste trabalho é desenvolver um sistema de classificação de vozes para auxiliar no pré-diagnóstico de patologias na laringe, bem como no acompanhamento de tratamentos farmacológicos e pós-cirúrgicos. Os coeficientes de Predição Linear (LPC), Coeficientes Cepstrais de Freqüência Mel (MFCC) e os coeficientes obtidos através da Transformada Wavelet Packet (WPT) são aplicados para extração de características relevantes do sinal de voz. Para a tarefa de classificação é utilizado a Máquina de Vetor de Suporte (SVM), que tem como objetivo construir hiperplanos ótimos que maximizem a margem de separação entre as classes envolvidas. O hiperplano gerado é determinado pelos vetores de suporte, que são subconjuntos de pontos dessas classes. De acordo com o banco de dados utilizado neste trabalho, os resultaram apresentaram um bom desempenho, com taxa de acerto de 98,46% para classificação de vozes normais e patológicas em geral, e 98,75% na classificação de patologias entre si: edemas e nódulos


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  • A voz humana é uma importante ferramenta de comunicação e qualquer funcionamento inadequado da voz pode ter profundas implicações na vida social e profissional de um indivíduo. Técnicas de processamento digital de sinais têm sido utilizadas através da análise acústica de desordens vocais provocadas por patologias na laringe, devido à sua simplicidade e natureza não-invasiva. Este trabalho trata da análise acústica de sinais de vozes afetadas por patologias na laringe, especificamente, edemas e nódulos nas pregas vocais. A proposta deste trabalho é desenvolver um sistema de classificação de vozes para auxiliar no pré-diagnóstico de patologias na laringe, bem como no acompanhamento de tratamentos farmacológicos e pós-cirúrgicos. Os coeficientes de Predição Linear (LPC), Coeficientes Cepstrais de Freqüência Mel (MFCC) e os coeficientes obtidos através da Transformada Wavelet Packet (WPT) são aplicados para extração de características relevantes do sinal de voz. Para a tarefa de classificação é utilizado a Máquina de Vetor de Suporte (SVM), que tem como objetivo construir hiperplanos ótimos que maximizem a margem de separação entre as classes envolvidas. O hiperplano gerado é determinado pelos vetores de suporte, que são subconjuntos de pontos dessas classes. De acordo com o banco de dados utilizado neste trabalho, os resultaram apresentaram um bom desempenho, com taxa de acerto de 98,46% para classificação de vozes normais e patológicas em geral, e 98,75% na classificação de patologias entre si: edemas e nódulos

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  • JOILSON BATISTA DE ALMEIDA REGO
  • Identificação de uma planta de corrente de um motor de indução utilizando redes de base radial

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • Data: 30/07/2010

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  • O presente trabalho descreve a utilização de uma ferramenta matemática na solução de problemas decorrentes da teoria de controle, incluindo a identificação, a análise do retrato de fase e a estabilidade, bem como a evolução temporal do sistema. A identificação de sistemas é uma área da modelagem matemática que tem como objetivo o estudo de técnicas que possam determinar um modelo dinâmico na representação de um sistema real. A ferramenta utilizada na identificação e análise do sistema dinâmico não linear será as Funções de Base Radial (RBF). O processo ou a planta que será utilizada possui um modelo matemático desconhecido, mas pertence a uma determinada classe que contém uma dinâmica interna que pode ser modelada. A análise de estabilidade da RBF é apresentada. A elevada eficácia da abordagem proposta é ilustrada pela sua aplicação a diversos sistemas físicos (tais como: sistemas elétricos, projeto de controladores, robótica, processos químicos, dentre outros). A identificação utilizando Funções de Base Radial é demonstrada através de simulações computacionais a partir de um conjunto de dados reais obtidos da planta.


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  • O presente trabalho descreve a utilização de uma ferramenta matemática na solução de problemas decorrentes da teoria de controle, incluindo a identificação, a análise do retrato de fase e a estabilidade, bem como a evolução temporal do sistema. A identificação de sistemas é uma área da modelagem matemática que tem como objetivo o estudo de técnicas que possam determinar um modelo dinâmico na representação de um sistema real. A ferramenta utilizada na identificação e análise do sistema dinâmico não linear será as Funções de Base Radial (RBF). O processo ou a planta que será utilizada possui um modelo matemático desconhecido, mas pertence a uma determinada classe que contém uma dinâmica interna que pode ser modelada. A análise de estabilidade da RBF é apresentada. A elevada eficácia da abordagem proposta é ilustrada pela sua aplicação a diversos sistemas físicos (tais como: sistemas elétricos, projeto de controladores, robótica, processos químicos, dentre outros). A identificação utilizando Funções de Base Radial é demonstrada através de simulações computacionais a partir de um conjunto de dados reais obtidos da planta.

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  • JULIO CESAR PAULINO DE MELO
  • Utilizando a Televisão Digital como um Meio de Comunicação para Ambientes Interativos Reais

  • Orientador : LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • GUIDO LEMOS DE SOUZA FILHO
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 02/08/2010

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  • Esta dissertação foca em prover um mecanismo de comunicação entre telespectadores de TV Digital e Dispositivos de Interação, como robôs, por exemplo, dispostos no ambiente de onde um programa de TV está sendo transmitido. Este mecanismo de comunicação foi projetado usando uma arquitetura baseada em Middleware. Nossa solução consiste em interconectar os dispositivos de interação, de um ambiente em um programa de TV Digital, em uma rede de Dispositivos de Interação. Com essa solução nosso sistema é capaz de gerenciar os dispositivos na rede independente da camada de comunicação física usada por eles, permitindo que os dispositivos se comuniquem entre sí e sejam controlados por aplicações externas. Após, usando uma solução baseada em middleware, nós permitimos que os telespectadores controlem entidades que compõem a rede através de um processo de comunicação
    distribuída e aplicações de controle.


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  • Esta dissertação foca em prover um mecanismo de comunicação entre telespectadores de TV Digital e Dispositivos de Interação, como robôs, por exemplo, dispostos no ambiente de onde um programa de TV está sendo transmitido. Este mecanismo de comunicação foi projetado usando uma arquitetura baseada em Middleware. Nossa solução consiste em interconectar os dispositivos de interação, de um ambiente em um programa de TV Digital, em uma rede de Dispositivos de Interação. Com essa solução nosso sistema é capaz de gerenciar os dispositivos na rede independente da camada de comunicação física usada por eles, permitindo que os dispositivos se comuniquem entre sí e sejam controlados por aplicações externas. Após, usando uma solução baseada em middleware, nós permitimos que os telespectadores controlem entidades que compõem a rede através de um processo de comunicação
    distribuída e aplicações de controle.

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  • MELINDA CESIANARA SILVA DA CRUZ
  • LOCALIZAÇÃO DE FALTAS EM LINHAS DE TRANSMISSÃO DE MÚLTIPLOS TERMINAIS A PARTIR DE REGISTROS OSCILOGRÁFICOS SINCRONIZADOS VIA TRANSFORMADA WAVELET

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • FABIANO FRAGOSO COSTA
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • CRISLUCI KARINA SOUZA SANTOS CANDIDO
  • DENIS VINICIUS COURY
  • JOSE JULIO DE ALMEIDA LINS LEITAO
  • Data: 06/08/2010

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  • A energia elétrica é indispensável para o desenvolvimento da sociedade moderna e sua crescente demanda nos últimos anos, fruto dos crescimentos populacional e econômico, faz com que as concessionárias se tornem mais comprometidas com a qualidade e a continuidade do fornecimento, fatores que são regulamentados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica). Para que esses fatores sejam atendidos quando ocorre uma falta permanente no sistema, faz-se necessária, primeiramente, uma rápida localização do defeito causador da interrupção da energia, o que não é uma tarefa tão simples devido à complexidade dos sistemas atuais. Um exemplo disso ocorre nas linhas de transmissão com múltiplos terminais, que interligam circuitos existentes com objetivo de atender à demanda. Nestas linhas, derivações para atender a cargas de porte que não justificam economicamente a construção de novas subestações são adotadas como medidas viáveis para aliviar outros circuitos. Este trabalho propõe um algoritmo de localização de faltas que é aplicado em linhas de transmissão com múltiplos terminais – dois e três terminais. O método de localização baseia-se no uso de fasores fundamentais de tensão e corrente, bem como na representação da linha através de sua impedância série. A Transformada Wavelet é uma ferramenta matemática eficaz na análise de descontinuidades de sinais e, por este motivo, é utilizada na sincronização dos dados de tensão e corrente oriundos de faltas. A transformada de Fourier é outra ferramenta utilizada neste trabalho para extração dos fasores fundamentais de tensão e corrente. Para testar e validar a aplicabilidade do algoritmo de localização, utilizaram-se dados de sinais faltosos simulados no ATP (Alternative Transients Program) e também dados reais obtidos de registradores oscilográficos instalados em linhas da CHESF.


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  • A energia elétrica é indispensável para o desenvolvimento da sociedade moderna e sua crescente demanda nos últimos anos, fruto dos crescimentos populacional e econômico, faz com que as concessionárias se tornem mais comprometidas com a qualidade e a continuidade do fornecimento, fatores que são regulamentados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica). Para que esses fatores sejam atendidos quando ocorre uma falta permanente no sistema, faz-se necessária, primeiramente, uma rápida localização do defeito causador da interrupção da energia, o que não é uma tarefa tão simples devido à complexidade dos sistemas atuais. Um exemplo disso ocorre nas linhas de transmissão com múltiplos terminais, que interligam circuitos existentes com objetivo de atender à demanda. Nestas linhas, derivações para atender a cargas de porte que não justificam economicamente a construção de novas subestações são adotadas como medidas viáveis para aliviar outros circuitos. Este trabalho propõe um algoritmo de localização de faltas que é aplicado em linhas de transmissão com múltiplos terminais – dois e três terminais. O método de localização baseia-se no uso de fasores fundamentais de tensão e corrente, bem como na representação da linha através de sua impedância série. A Transformada Wavelet é uma ferramenta matemática eficaz na análise de descontinuidades de sinais e, por este motivo, é utilizada na sincronização dos dados de tensão e corrente oriundos de faltas. A transformada de Fourier é outra ferramenta utilizada neste trabalho para extração dos fasores fundamentais de tensão e corrente. Para testar e validar a aplicabilidade do algoritmo de localização, utilizaram-se dados de sinais faltosos simulados no ATP (Alternative Transients Program) e também dados reais obtidos de registradores oscilográficos instalados em linhas da CHESF.

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  • BRUNO GOMES DE ARAUJO
  • Modelo Arquitetural de Comunicação para Monitoramento de Pacientes Baseado em Middleware, Computação Móvel e Ubíqua

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • Data: 10/08/2010

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  • A Automação Hospitalar consiste numa área que está em constante crescimento. Os processos envolvidos estão sendo informatizados e automatizados cada vez mais com o surgimento de novas tecnologias e novos hardwares. Apesar disso, muitos dos processos envolvidos ainda estão sendo realizados de forma manual, como é o caso do monitoramento de pacientes, considerado um processo crítico por estar envolvido com vidas humanas. Um dos fatores que deve ser levado em conta durante um monitoramento é a agilidade na detecção de alguma anomalia nos sinais vitais de pacientes, assim como o aviso desta anomalia à equipe médica envolvida. Visando isto, o presente trabalho de mestrado visa desenvolver uma arquitetura para automatizar este processo de monitoramento e comunicação de possíveis alertas a um profissional da área, para que o atendimento de urgências possa ser feito de forma eficaz. Foi utilizada a computação móvel e distribuída para a comunicação e envio de mensagens entre uma central localizada no hospital, e o dispositivo móvel portado pelo plantonista.


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  • A Automação Hospitalar consiste numa área que está em constante crescimento. Os processos envolvidos estão sendo informatizados e automatizados cada vez mais com o surgimento de novas tecnologias e novos hardwares. Apesar disso, muitos dos processos envolvidos ainda estão sendo realizados de forma manual, como é o caso do monitoramento de pacientes, considerado um processo crítico por estar envolvido com vidas humanas. Um dos fatores que deve ser levado em conta durante um monitoramento é a agilidade na detecção de alguma anomalia nos sinais vitais de pacientes, assim como o aviso desta anomalia à equipe médica envolvida. Visando isto, o presente trabalho de mestrado visa desenvolver uma arquitetura para automatizar este processo de monitoramento e comunicação de possíveis alertas a um profissional da área, para que o atendimento de urgências possa ser feito de forma eficaz. Foi utilizada a computação móvel e distribuída para a comunicação e envio de mensagens entre uma central localizada no hospital, e o dispositivo móvel portado pelo plantonista.

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  • JANNAYNA DOMINGUES BARROS FILGUEIRA
  • Estudo da detecção preventiva da osteoporose pela aplicação da variação da permissividade elétrica a partir de sondagem eletromagnética

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • CLAUDIO RODRIGUES MUNIZ DA SILVA
  • JOSE JOSEMAR DE OLIVEIRA JUNIOR
  • ROBSON FERNANDES DE FARIAS
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 13/08/2010

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  • As doenças Osteometabólicas, entre elas a osteoporose, caracterizam-se pela fragilidade nos ossos e afeta cerca de 10 milhões de brasileiros, na maioria mulheres no período da menopausa. Nessa fase, a ausência do hormônio feminino faz com que os ossos percam cálcio e fiquem porosos como uma esponja. Esta fragilidade dos ossos expõe a mulher a riscos maiores de fraturas tanto por quedas como espontâneas. Os locais mais comuns são a coluna, o colo do fêmur, e o pulso. A doença progride lentamente e raramente apresenta sintomas antes que aconteça algo de maior gravidade, como uma fratura, que costuma ser espontânea, porém, a osteoporose pode ter sua evolução retardada por medidas preventivas.
    A detecção da Osteoporose é feita através da Densitometria Óssea, exame que avalia a densidade de mineração óssea (DMO), permitindo ao médico diagnosticá-la antes do aparecimento de fraturas, avaliar o risco futuro de nova fratura nos doentes que tiveram fratura prévia e monitorizar a eficácia do tratamento. Outros métodos são utilizados para diagnosticar a osteoporose, como Tomografia Computadorizada Quantitativa (TCQ) e Avaliação óssea com ultra-som, porém. Esta dissertação propõe um método capaz de avaliar o nível de massa óssea utilizando ondas eletromagnéticas não ionizantes. Utilizamos também técnicas de processamento de sinais (Wavelet) e reconhecimento de padrões (RNA e KNN)


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  • As doenças Osteometabólicas, entre elas a osteoporose, caracterizam-se pela fragilidade nos ossos e afeta cerca de 10 milhões de brasileiros, na maioria mulheres no período da menopausa. Nessa fase, a ausência do hormônio feminino faz com que os ossos percam cálcio e fiquem porosos como uma esponja. Esta fragilidade dos ossos expõe a mulher a riscos maiores de fraturas tanto por quedas como espontâneas. Os locais mais comuns são a coluna, o colo do fêmur, e o pulso. A doença progride lentamente e raramente apresenta sintomas antes que aconteça algo de maior gravidade, como uma fratura, que costuma ser espontânea, porém, a osteoporose pode ter sua evolução retardada por medidas preventivas.
    A detecção da Osteoporose é feita através da Densitometria Óssea, exame que avalia a densidade de mineração óssea (DMO), permitindo ao médico diagnosticá-la antes do aparecimento de fraturas, avaliar o risco futuro de nova fratura nos doentes que tiveram fratura prévia e monitorizar a eficácia do tratamento. Outros métodos são utilizados para diagnosticar a osteoporose, como Tomografia Computadorizada Quantitativa (TCQ) e Avaliação óssea com ultra-som, porém. Esta dissertação propõe um método capaz de avaliar o nível de massa óssea utilizando ondas eletromagnéticas não ionizantes. Utilizamos também técnicas de processamento de sinais (Wavelet) e reconhecimento de padrões (RNA e KNN)

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  • CLAUDIO JOSE FRANCA DE MEDEIROS
  • Um Estudo Comparativo de Métodos Não Supervisionados de Redução de Dimensionalidade Aplicados à Visualização de Dados

  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 24/09/2010

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  • Devido às marcantes evoluções tecnológicas experimentadas nas últimas décadas, a crescente quantidade de informação produzida tem criado novas oportunidades e desafios na área de descoberta do conhecimento e mineração de dados.  Porém, fatores como tamanho das bases de dados, dimensionalidade, problemas de escalonamento e a necessidade descoberta dos padrões escondidos nas massas de dados acrescentam dificuldades à complexa tarefa de análise de dados. Este trabalho aborda comparações qualitativas e quantitativas de métodos de redução de dimensionalidade,  com aplicações a visualização de dados. A avaliação inclui métodos lineares (como análise de componentes principais) e não lineares, como Projeção de Sammon, Redes Auto-associativas, mapas auto-organizáveis, Isomap e LLE. Para as avaliações foram utilizados índices de manutenção da topologia, como medida da qualidade das projeções fornecidas por cada um dos métodos.  Testes enfocaram projeções para espaços bidimensionais, com objetivo de visualizar os resultados, auxiliando etapas subsequentes do processo de mineração de dados. As bases de dados utilizadas incluíram a Wine, Syntethic Control e animals. Os resultados retratam avaliações baseadas em dois aspectos: as visualizações proporcionadas por cada um desses métodos e o grau de fidelidade topológica das projeções obtidas.


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  • Devido às marcantes evoluções tecnológicas experimentadas nas últimas décadas, a crescente quantidade de informação produzida tem criado novas oportunidades e desafios na área de descoberta do conhecimento e mineração de dados.  Porém, fatores como tamanho das bases de dados, dimensionalidade, problemas de escalonamento e a necessidade descoberta dos padrões escondidos nas massas de dados acrescentam dificuldades à complexa tarefa de análise de dados. Este trabalho aborda comparações qualitativas e quantitativas de métodos de redução de dimensionalidade,  com aplicações a visualização de dados. A avaliação inclui métodos lineares (como análise de componentes principais) e não lineares, como Projeção de Sammon, Redes Auto-associativas, mapas auto-organizáveis, Isomap e LLE. Para as avaliações foram utilizados índices de manutenção da topologia, como medida da qualidade das projeções fornecidas por cada um dos métodos.  Testes enfocaram projeções para espaços bidimensionais, com objetivo de visualizar os resultados, auxiliando etapas subsequentes do processo de mineração de dados. As bases de dados utilizadas incluíram a Wine, Syntethic Control e animals. Os resultados retratam avaliações baseadas em dois aspectos: as visualizações proporcionadas por cada um desses métodos e o grau de fidelidade topológica das projeções obtidas.

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  • THALES AUGUSTO DE OLIVEIRA RAMOS
  • Estimação da Demanda de Instalações Elétricas de Edificações com Múltiplas Unidades de Consumo

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ESTEFANE GEORGE MACEDO DE LACERDA
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ANTONIO DIAS DE ALMEIDA
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • Data: 18/10/2010

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  • Este trabalho tem como objetivo prever a demanda total máxima de um transformador que será usado na rede elétrica para atendimento de uma Múltipla Unidade de Consumo (MUC) ainda inexistente. Em 1987, a COSERN observou que o cálculo de demanda total máxima para uma edificação deveria ser diferente daquele que define o dimensionamento da proteção do ramal de entrada, a fim de não sobredimensionar a potência do transformador. Desde então, houve inúmeras mudanças ocorridas, tanto nos hábitos de consumo da população, como nos aparelhos elétricos, de forma que o presente trabalho envidará esforços para melhorar a estimativa da demanda máxima. Para a realização da pesquisa, foram levantados dados sobre identificação e projetos elétricos de diversas MUCs situadas na Grande Natal. Em algumas delas, foram realizadas medições de demanda durante 7 dias consecutivos e ajustadas para um intervalo de integração de 30 minutos. A estimação da demanda máxima foi feita através de modelos matemáticos que, a partir de um conjunto de informações previamente conhecidos das MUCs, calculam a resposta desejada. Os modelos testados foram regressões lineares simples e múltiplas e redes neurais artificiais. Os diversos resultados calculados ao longo do trabalho foram comparados e, ao final, a melhor resposta encontrada foi posta em comparação com o modelo de estimação proposto anteriormente. 


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  • Este trabalho tem como objetivo prever a demanda total máxima de um transformador que será usado na rede elétrica para atendimento de uma Múltipla Unidade de Consumo (MUC) ainda inexistente. Em 1987, a COSERN observou que o cálculo de demanda total máxima para uma edificação deveria ser diferente daquele que define o dimensionamento da proteção do ramal de entrada, a fim de não sobredimensionar a potência do transformador. Desde então, houve inúmeras mudanças ocorridas, tanto nos hábitos de consumo da população, como nos aparelhos elétricos, de forma que o presente trabalho envidará esforços para melhorar a estimativa da demanda máxima. Para a realização da pesquisa, foram levantados dados sobre identificação e projetos elétricos de diversas MUCs situadas na Grande Natal. Em algumas delas, foram realizadas medições de demanda durante 7 dias consecutivos e ajustadas para um intervalo de integração de 30 minutos. A estimação da demanda máxima foi feita através de modelos matemáticos que, a partir de um conjunto de informações previamente conhecidos das MUCs, calculam a resposta desejada. Os modelos testados foram regressões lineares simples e múltiplas e redes neurais artificiais. Os diversos resultados calculados ao longo do trabalho foram comparados e, ao final, a melhor resposta encontrada foi posta em comparação com o modelo de estimação proposto anteriormente. 

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  • FRANCISCO SALES DE LIMA FILHO
  • Mecanismos de segurança para um sistema cooperativo de armazenamento de arquivos baseado em P2P

  • Orientador : SERGIO VIANNA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SERGIO VIANNA FIALHO
  • MARCOS CESAR MADRUGA ALVES PINHEIRO
  • CLAUDIA MARIA FERNANDES ARAÚJO RIBEIRO
  • Data: 03/11/2010

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  • Trabalhos anteriores estudaram características e peculiaridades das redes P2P, especialmente no que se refere aos aspectos de segurança da informação. A maioria dos trabalhos aborda, de alguma maneira, o compartilhamento de recursos e, em especial, o armazenamento de arquivos. Este trabalho complementa estudos anteriores e acrescenta novas definições referentes a este tipo de sistemas. Foi especificado e construído um sistema de armazenamento seguro, baseado na tecnologia P2P (SAS-P2P), utilizando a plataforma JXTA. Tal sistema utiliza certificados digitais padrão X.509 e PKCS#12 (RSA 1999), emitidos e gerenciados por uma infraestrutura de chaves públicas, que também foi especificada e construída baseada na tecnologia P2P. As informações são armazenadas no sistema SAS-P2P em arquivos no formato XML que é especialmente preparado, facilitando a manipulação e interoperabilidade entre aplicações. O sistema SAS-P2P foi desenvolvido com o intuito de ser oferecido como um serviço complementar da rede GigaNatal, através do qual os participantes dessa rede possam, colaborativamente, construir uma área de armazenamento compartilhada com importantes recursos de segurança como disponibilidade, confidencialidade, autenticidade e tolerância a falhas. Além da especificação, construção e experimentos do sistema SAS-P2P como um todo, também foram realizados testes do módulo PKIX-P2P no que se refere à tolerância a falhas e cálculo efetivo da reputação das autoridades certificadoras participantes do sistema.


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  • Trabalhos anteriores estudaram características e peculiaridades das redes P2P, especialmente no que se refere aos aspectos de segurança da informação. A maioria dos trabalhos aborda, de alguma maneira, o compartilhamento de recursos e, em especial, o armazenamento de arquivos. Este trabalho complementa estudos anteriores e acrescenta novas definições referentes a este tipo de sistemas. Foi especificado e construído um sistema de armazenamento seguro, baseado na tecnologia P2P (SAS-P2P), utilizando a plataforma JXTA. Tal sistema utiliza certificados digitais padrão X.509 e PKCS#12 (RSA 1999), emitidos e gerenciados por uma infraestrutura de chaves públicas, que também foi especificada e construída baseada na tecnologia P2P. As informações são armazenadas no sistema SAS-P2P em arquivos no formato XML que é especialmente preparado, facilitando a manipulação e interoperabilidade entre aplicações. O sistema SAS-P2P foi desenvolvido com o intuito de ser oferecido como um serviço complementar da rede GigaNatal, através do qual os participantes dessa rede possam, colaborativamente, construir uma área de armazenamento compartilhada com importantes recursos de segurança como disponibilidade, confidencialidade, autenticidade e tolerância a falhas. Além da especificação, construção e experimentos do sistema SAS-P2P como um todo, também foram realizados testes do módulo PKIX-P2P no que se refere à tolerância a falhas e cálculo efetivo da reputação das autoridades certificadoras participantes do sistema.

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  • HELTON MAIA PEIXOTO
  • Sistema Não-Intrusivo para Estimação da Direção do Olhar Utilizando Redes Neurais Artificiais

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • CELSO ALBERTO SAIBEL SANTOS
  • Data: 26/11/2010

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  • Os sentidos fundamentais do corpo humano são: visão, audição, tato, gustação(ou paladar) e olfato. Estes constituem as funções que propiciam o nosso relacionamento com o ambiente. A visão funciona como um receptor sensorial responsável pela captação de informações do mundo exterior que serão enviadas ao cérebro. O olhar reflete a sua atenção, intenção e interesse. Sendo assim, a estimação da direção do olhar, a partir de modelos computacionais, possibilita uma alternativa promissora para melhorar a capacidade de interação homem-máquina, inclusive dos portadores de deficiências motoras. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar um sistema não-intrusivo que utiliza basicamente um computador pessoal e uma webcam de baixo custo que, quando aliados ao uso das técnicas de processamento digital de imagens, transformadas Wavelets e reconhecimento de padrões, com as redes neurais artificiais, resultam em um sistema completo que realiza desde a aquisição de imagens (passando pela detecção da face e rastreamento dos olhos) ate a estimação da direção do olhar. Os resultados apresentados mostram a viabilidade do sistema proposto assim como diversas vantagens em seu uso.


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  • Os sentidos fundamentais do corpo humano são: visão, audição, tato, gustação(ou paladar) e olfato. Estes constituem as funções que propiciam o nosso relacionamento com o ambiente. A visão funciona como um receptor sensorial responsável pela captação de informações do mundo exterior que serão enviadas ao cérebro. O olhar reflete a sua atenção, intenção e interesse. Sendo assim, a estimação da direção do olhar, a partir de modelos computacionais, possibilita uma alternativa promissora para melhorar a capacidade de interação homem-máquina, inclusive dos portadores de deficiências motoras. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar um sistema não-intrusivo que utiliza basicamente um computador pessoal e uma webcam de baixo custo que, quando aliados ao uso das técnicas de processamento digital de imagens, transformadas Wavelets e reconhecimento de padrões, com as redes neurais artificiais, resultam em um sistema completo que realiza desde a aquisição de imagens (passando pela detecção da face e rastreamento dos olhos) ate a estimação da direção do olhar. Os resultados apresentados mostram a viabilidade do sistema proposto assim como diversas vantagens em seu uso.

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  • NIELSEN CASTELO DAMASCENO DANTAS
  • Separação cega de fontes lineares e não lineares usando Algoritmo Genético, Redes Neurais Artificiais RBF e Negentropia de Rényi como medida de independência

  • Orientador : ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • EVANDRO OTTONI TEATINI SALLES
  • Data: 20/12/2010

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  • Os métodos convencionais para resolver o problema de separação cega de fontes não lineares, em geral, utilizam série de restrições à obtenção da solução, levando muitas vezes, a uma não perfeita separação das fontes originais e alto custo computacional. Neste trabalho, propõe-se uma alternativa de medida de independência com base na teoria da informação e utiliza-se ferramentas da inteligência artificial para resolver problemas de separação cega de fontes lineares e posteriormente não lineares. No modelo linear aplica-se algoritmos genéticos e a Negentropia de Rényi como medida de independência para encontrar uma matriz de separação linear a partir de misturas lineares usando sinais de forma de ondas, áudios e imagens. Fazemos uma comparação com dois tipos de algoritmos de Análise de Componentes Independentes bastante difundido na literatura. Posteriormente, utiliza-se a mesma medida de independência, como função custo no algoritmo genético para recuperar sinais de fontes que foram misturadas por funções não lineares a partir de uma rede neural artificial do tipo base radial. Algoritmos genéticos são poderosas ferramentas de pesquisa global, e, portanto, bem adaptados para utilização em problemas de separação cega de fontes. Os testes e as análises se dão através de simulações computacionais.


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  • Os métodos convencionais para resolver o problema de separação cega de fontes não lineares, em geral, utilizam série de restrições à obtenção da solução, levando muitas vezes, a uma não perfeita separação das fontes originais e alto custo computacional. Neste trabalho, propõe-se uma alternativa de medida de independência com base na teoria da informação e utiliza-se ferramentas da inteligência artificial para resolver problemas de separação cega de fontes lineares e posteriormente não lineares. No modelo linear aplica-se algoritmos genéticos e a Negentropia de Rényi como medida de independência para encontrar uma matriz de separação linear a partir de misturas lineares usando sinais de forma de ondas, áudios e imagens. Fazemos uma comparação com dois tipos de algoritmos de Análise de Componentes Independentes bastante difundido na literatura. Posteriormente, utiliza-se a mesma medida de independência, como função custo no algoritmo genético para recuperar sinais de fontes que foram misturadas por funções não lineares a partir de uma rede neural artificial do tipo base radial. Algoritmos genéticos são poderosas ferramentas de pesquisa global, e, portanto, bem adaptados para utilização em problemas de separação cega de fontes. Os testes e as análises se dão através de simulações computacionais.

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  • EMANUELE DA SILVA RODRIGUES MONTALVAO
  • Uma Proposta de FSS fractal com Geometria Simplificada

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 21/12/2010

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  • As Superfícies Seletivas de Frequência (FSS) são estruturas periódicas em uma ou duas dimensões que atuam como filtros espaciais, podendo ser formadas por elementos do tipo patches condutores ou aberturas, funcionando como filtros rejeita-faixa ou passa-faixa, respectivamente. O interesse no estudo das FSS tem crescido através dos anos, pois tais estruturas atendem a requisitos específicos como baixo custo, dimensões e pesos reduzidos, além da possibilidade de se integrar com outros circuitos de micro-ondas. As mais variadas aplicações para tais estruturas têm sido investigadas, como por exemplo, radomes, sistemas de antenas para aviões, filtros eletromagnéticos para antenas refletoras, estruturas absorvedoras, etc. Vários métodos têm sido utilizados para a análise de FSS, dentre eles, o Método das Ondas (WCIP). São diversas as formas de elementos que podem ser utilizados em FSS, como por exemplo, os do tipo fractal, que apresenta uma relativa complexidade geométrica. Este trabalho tem como objetivo principal propor um procedimento de simplificação geométrica de uma FSS fractal, a partir da análise da influência dos detalhes (fendas) da geometria da mesma no comportamento da frequência de ressonância. De forma complementar é mostrado um método simples de ajustar a frequência de ressonância através da análise de uma FSS, que utiliza uma célula básica retangular, na qual são inseridas duas reentrâncias e as dimensões dessas reentrâncias são variadas, tornando possível o ajuste da frequência. Para isso, as estruturas são analisadas numericamente, utilizando o WCIP, e posteriormente são caracterizadas experimentalmente, comparando-se os resultados obtidos. Para os dois casos é avaliada, a influência dos campos elétrico e magnético, este último através do vetor densidade de corrente elétrica. É realizado um estudo bibliográfico acerca do tema e são apresentadas sugestões para a continuidade deste trabalho.


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  • As Superfícies Seletivas de Frequência (FSS) são estruturas periódicas em uma ou duas dimensões que atuam como filtros espaciais, podendo ser formadas por elementos do tipo patches condutores ou aberturas, funcionando como filtros rejeita-faixa ou passa-faixa, respectivamente. O interesse no estudo das FSS tem crescido através dos anos, pois tais estruturas atendem a requisitos específicos como baixo custo, dimensões e pesos reduzidos, além da possibilidade de se integrar com outros circuitos de micro-ondas. As mais variadas aplicações para tais estruturas têm sido investigadas, como por exemplo, radomes, sistemas de antenas para aviões, filtros eletromagnéticos para antenas refletoras, estruturas absorvedoras, etc. Vários métodos têm sido utilizados para a análise de FSS, dentre eles, o Método das Ondas (WCIP). São diversas as formas de elementos que podem ser utilizados em FSS, como por exemplo, os do tipo fractal, que apresenta uma relativa complexidade geométrica. Este trabalho tem como objetivo principal propor um procedimento de simplificação geométrica de uma FSS fractal, a partir da análise da influência dos detalhes (fendas) da geometria da mesma no comportamento da frequência de ressonância. De forma complementar é mostrado um método simples de ajustar a frequência de ressonância através da análise de uma FSS, que utiliza uma célula básica retangular, na qual são inseridas duas reentrâncias e as dimensões dessas reentrâncias são variadas, tornando possível o ajuste da frequência. Para isso, as estruturas são analisadas numericamente, utilizando o WCIP, e posteriormente são caracterizadas experimentalmente, comparando-se os resultados obtidos. Para os dois casos é avaliada, a influência dos campos elétrico e magnético, este último através do vetor densidade de corrente elétrica. É realizado um estudo bibliográfico acerca do tema e são apresentadas sugestões para a continuidade deste trabalho.

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  • AUGUSTO CÉSAR PEREIRA DA SILVA MONTALVÃO
  • Caracterização Numérica de Antenas para aplicações RFID utilizando o Método das Ondas – WCIP

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 21/12/2010

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  • Nos últimos anos, a tecnologia de Identificação por Radiofrequência (RFID) tem ganhado grande interesse tanto de comunidades industriais como de comunidades científicas. A sua capacidade de localizar e monitorar objetos e pessoas com etiquetas passivas ou ativas permite o desenvolvimento fácil, com uma boa relação custo-benefício e ainda apresenta inegáveis benefícios em aplicações que variam de logística a cuidados de saúde, robótica, segurança, entre outras. Dentro desse aspecto o que mais vem se destacando são as etiquetas RFID e as antenas usadas em leitores RFID. A maioria das etiquetas possui antenas omnidirecionais e normalmente são fabricadas como dipolos modificados impressos. O objetivo principal de um projeto de antena para etiqueta é conseguir a impedância de entrada necessária para realizar um bom casamento de impedância com a impedância de carga do microchip. Já o objetivo principal no projeto de antenas para leitores é conseguir estruturas de tamanhos reduzidos e com boa capacidade de transmissão de dados. Este trabalho traz a caracterização numérica de antenas para aplicações RFID, sendo estas divididas em etiquetas RFID e antenas para leitores. São analisadas três etiquetas RFID e duas antenas para leitores RFID encontradas na literatura. A análise dessas estruturas é feita utilizando o Método das Ondas - WCIP. São comparados os resultados iniciais encontrados na literatura com os obtidos através de simulações no WCIP com o objetivo de mostrar que o Método das Ondas é capaz de analisar tais estruturas. Para ilustrar os resultados obtidos nas simulações, é apresentado o comportamento dos campos elétrico e magnético. É realizada também uma revisão bibliográfica a respeito das características e princípios da Tecnologia RFID. São apresentadas, ainda, sugestões de continuidade para este trabalho.


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  • Nos últimos anos, a tecnologia de Identificação por Radiofrequência (RFID) tem ganhado grande interesse tanto de comunidades industriais como de comunidades científicas. A sua capacidade de localizar e monitorar objetos e pessoas com etiquetas passivas ou ativas permite o desenvolvimento fácil, com uma boa relação custo-benefício e ainda apresenta inegáveis benefícios em aplicações que variam de logística a cuidados de saúde, robótica, segurança, entre outras. Dentro desse aspecto o que mais vem se destacando são as etiquetas RFID e as antenas usadas em leitores RFID. A maioria das etiquetas possui antenas omnidirecionais e normalmente são fabricadas como dipolos modificados impressos. O objetivo principal de um projeto de antena para etiqueta é conseguir a impedância de entrada necessária para realizar um bom casamento de impedância com a impedância de carga do microchip. Já o objetivo principal no projeto de antenas para leitores é conseguir estruturas de tamanhos reduzidos e com boa capacidade de transmissão de dados. Este trabalho traz a caracterização numérica de antenas para aplicações RFID, sendo estas divididas em etiquetas RFID e antenas para leitores. São analisadas três etiquetas RFID e duas antenas para leitores RFID encontradas na literatura. A análise dessas estruturas é feita utilizando o Método das Ondas - WCIP. São comparados os resultados iniciais encontrados na literatura com os obtidos através de simulações no WCIP com o objetivo de mostrar que o Método das Ondas é capaz de analisar tais estruturas. Para ilustrar os resultados obtidos nas simulações, é apresentado o comportamento dos campos elétrico e magnético. É realizada também uma revisão bibliográfica a respeito das características e princípios da Tecnologia RFID. São apresentadas, ainda, sugestões de continuidade para este trabalho.

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  • JOSE IDIFRANSE AGUIAR TRINDADE
  • Caracterização de Superfícies Seletivas de Frequência e de Antenas Fractais para Aplicações em Redes Sem Fio

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 22/12/2010

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  • Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de estruturas fractais em estruturas planares de microfita. Em particular, as antenas patch de microfita e as superfícies seletivas de frequência tiveram seus elementos radiantes tradicionais alterados para a forma geométrica fractal. Para as antenas, usou-se como elemento radiante o fractal de Minkowski. Além do patch retangular, considerado como nível 0, onde nenhuma iteração é feita, os contornos fractais de Minkowski foram aplicados até o nível 3 dessa estrutura, resultando em quatro antenas. O método de alimentação utilizado nas antenas foi a alimentação por linha de microfita. A fim de validar os resultados obtidos na simulação, os protótipos foram construídos e medidos e seus resultados comparados aos simulados. Através da análise gráfica, observou-se a possibilidade de miniaturização das estruturas, além do comportamento multibanda proporcionado pela geometria fractal. Em geral, os resultados medidos mostraram-se concordantes com os resultados simulados. Em particular, a antena fractal de Minkowski de nível 3 foi utilizada para explorar a característica multibanda, possibilitando seu funcionamento simultâneo em duas faixas comerciais Wi-Fi e WiMAX, regulamentadas pela ANATEL. Em seguida, chaves foram colocadas nas bordas fractais da estrutura e seu comportamento eletromagnético foi analisado. A análise levou em consideração as chaves em pares. Observou-se um melhoramento no casamento de impedâncias para algumas frequências da faixa de medição, bem como, esse melhoramento a caracterizou como uma antena reconfigurável em frequência. A geometria fractal também foi utilizada nas superfícies seletivas de frequência. O fractal adotado para atuar como elemento da FSS foi o pentágono de Dürer. Para este caso, o pentágono de Dürer foi implementado até o nível 3, porém o protótipo construído se limitou ao nível 2, uma vez que para o nível 3, as dimensões ficaram muito pequenas impossibilitando desta maneira a sua fabricação. A fim de validar os resultados simulados, as estruturas foram fabricadas e medidas, e estes resultados foram comparados. Mais uma vez, observou-se o comportamento multibanda da estrutura, proporcionado pela geometria fractal. Os resultados promissores motivaram uma análise paramétrica. Com isto, constatou-se que a variação da periodicidade influencia no comportamento eletromagnético da estrutura e essa influência diminui à medida que a iteração fractal aumenta. A largura de banda diminui à medida que a periodicidade aumenta, causando um aumento do fator de qualidade. Esse aumento do fator de qualidade nós fornece uma estrutura mais seletiva para uma determinada frequência. Para caracterizar estas estruturas, utilizamos na simulação o software comercial Ansoft Designer™. Na medição, utilizamos um analisador de redes vetorial, modelo HP8757D da Hewlett Packard.


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  • Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de estruturas fractais em estruturas planares de microfita. Em particular, as antenas patch de microfita e as superfícies seletivas de frequência tiveram seus elementos radiantes tradicionais alterados para a forma geométrica fractal. Para as antenas, usou-se como elemento radiante o fractal de Minkowski. Além do patch retangular, considerado como nível 0, onde nenhuma iteração é feita, os contornos fractais de Minkowski foram aplicados até o nível 3 dessa estrutura, resultando em quatro antenas. O método de alimentação utilizado nas antenas foi a alimentação por linha de microfita. A fim de validar os resultados obtidos na simulação, os protótipos foram construídos e medidos e seus resultados comparados aos simulados. Através da análise gráfica, observou-se a possibilidade de miniaturização das estruturas, além do comportamento multibanda proporcionado pela geometria fractal. Em geral, os resultados medidos mostraram-se concordantes com os resultados simulados. Em particular, a antena fractal de Minkowski de nível 3 foi utilizada para explorar a característica multibanda, possibilitando seu funcionamento simultâneo em duas faixas comerciais Wi-Fi e WiMAX, regulamentadas pela ANATEL. Em seguida, chaves foram colocadas nas bordas fractais da estrutura e seu comportamento eletromagnético foi analisado. A análise levou em consideração as chaves em pares. Observou-se um melhoramento no casamento de impedâncias para algumas frequências da faixa de medição, bem como, esse melhoramento a caracterizou como uma antena reconfigurável em frequência. A geometria fractal também foi utilizada nas superfícies seletivas de frequência. O fractal adotado para atuar como elemento da FSS foi o pentágono de Dürer. Para este caso, o pentágono de Dürer foi implementado até o nível 3, porém o protótipo construído se limitou ao nível 2, uma vez que para o nível 3, as dimensões ficaram muito pequenas impossibilitando desta maneira a sua fabricação. A fim de validar os resultados simulados, as estruturas foram fabricadas e medidas, e estes resultados foram comparados. Mais uma vez, observou-se o comportamento multibanda da estrutura, proporcionado pela geometria fractal. Os resultados promissores motivaram uma análise paramétrica. Com isto, constatou-se que a variação da periodicidade influencia no comportamento eletromagnético da estrutura e essa influência diminui à medida que a iteração fractal aumenta. A largura de banda diminui à medida que a periodicidade aumenta, causando um aumento do fator de qualidade. Esse aumento do fator de qualidade nós fornece uma estrutura mais seletiva para uma determinada frequência. Para caracterizar estas estruturas, utilizamos na simulação o software comercial Ansoft Designer™. Na medição, utilizamos um analisador de redes vetorial, modelo HP8757D da Hewlett Packard.

Teses
1
  • MARLOS ANDRE MARQUES SIMOES DE OLIVEIRA
  • Um Protocolo de Comunicação Multicast na Camada de Aplicação com Consciência de Localização
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • CARLOS BARROS MONTEZ
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MARCOS CESAR MADRUGA ALVES PINHEIRO
  • RICARDO ALEXANDRE REINALDO DE MORAES
  • Data: 15/01/2010

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  • Atualmente aplicações em grupo na Internet estão em ascensão, como por exemplo
    transmissão de áudio e vídeo, computação colaborativa e jogos com múltiplos
    participantes. Isso leva à necessidade de comunicação multicast, mas infelizmente o
    suporte a este tipo de serviço não está amplamente disponível pela camada de rede.
    Por isso, no atual estágio tecnológico surgiram soluções de protocolos multicast
    implementados na camada de aplicação para suprir tal deficiência. Além disso, estas
    aplicações muitas vezes se apresentam simultaneamente como provedores e clientes dos
    serviços utilizados, caracterizando-as como aplicações denominadas peer-to-peer,
    possuindo características dinâmicas, onde os participantes podem entrar e sair de um
    grupo com uma freqüência muito alta. Assim, algoritmos centralizados de gerência de
    grupo não apresentam bom desempenho para essa classe de aplicações, e mesmo as
    soluções peer-to-peer
    tradicionais necessitam ter algum mecanismo que leve em consideração essa
    mobilidade. A idéia de consciência de localização permite distribuir os
    participantes na rede virtual de acordo com a sua proximidade na rede física,
    permitindo um bom desempenho nas operações de gerenciamento do grupo. Diante deste
    contexto, nesta tese é proposto um protocolo de comunicação multicast na camada de
    aplicação, que leva em consideração a topologia da rede real no processo de
    montagem da rede virtual. O algoritmo de gerência de grupos utiliza uma nova
    métrica para prover a consciência de localização, e foi implementado utilizando uma
    árvore distribuída compartilhada e bi-direcional, possuindo uma heurística
    sub-ótima para o processo de inclusão de novos participantes que visa minimizar o
    custo de construção da árvore de distribuição de dados. A avaliação da proposta foi
    realizada de duas formas distintas: i) através de um simulador
    próprio onde se procurou avaliar a qualidade de construção da árvore de
    distribuição gerada, avaliando-se métricas como o número de filhos por cada nó e a
    distância final entre os nós; e ii) através de cenários reais construídos no
    simulador de redes ns-3, onde foi avaliado o desempenho do protocolo através de
    métricas como stress, stretch e tempos de associação e reconfiguração dos grupos.

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  • Atualmente aplicações em grupo na Internet estão em ascensão, como por exemplo
    transmissão de áudio e vídeo, computação colaborativa e jogos com múltiplos
    participantes. Isso leva à necessidade de comunicação multicast, mas infelizmente o
    suporte a este tipo de serviço não está amplamente disponível pela camada de rede.
    Por isso, no atual estágio tecnológico surgiram soluções de protocolos multicast
    implementados na camada de aplicação para suprir tal deficiência. Além disso, estas
    aplicações muitas vezes se apresentam simultaneamente como provedores e clientes dos
    serviços utilizados, caracterizando-as como aplicações denominadas peer-to-peer,
    possuindo características dinâmicas, onde os participantes podem entrar e sair de um
    grupo com uma freqüência muito alta. Assim, algoritmos centralizados de gerência de
    grupo não apresentam bom desempenho para essa classe de aplicações, e mesmo as
    soluções peer-to-peer
    tradicionais necessitam ter algum mecanismo que leve em consideração essa
    mobilidade. A idéia de consciência de localização permite distribuir os
    participantes na rede virtual de acordo com a sua proximidade na rede física,
    permitindo um bom desempenho nas operações de gerenciamento do grupo. Diante deste
    contexto, nesta tese é proposto um protocolo de comunicação multicast na camada de
    aplicação, que leva em consideração a topologia da rede real no processo de
    montagem da rede virtual. O algoritmo de gerência de grupos utiliza uma nova
    métrica para prover a consciência de localização, e foi implementado utilizando uma
    árvore distribuída compartilhada e bi-direcional, possuindo uma heurística
    sub-ótima para o processo de inclusão de novos participantes que visa minimizar o
    custo de construção da árvore de distribuição de dados. A avaliação da proposta foi
    realizada de duas formas distintas: i) através de um simulador
    próprio onde se procurou avaliar a qualidade de construção da árvore de
    distribuição gerada, avaliando-se métricas como o número de filhos por cada nó e a
    distância final entre os nós; e ii) através de cenários reais construídos no
    simulador de redes ns-3, onde foi avaliado o desempenho do protocolo através de
    métricas como stress, stretch e tempos de associação e reconfiguração dos grupos.
2
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • GATE – Uma abordagem baseada em middleware para aplicações interperceptivas envolvendo múltiplos dispositivos

  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEJANDRO CESAR FRERY ORGAMBIDE
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • ELIANA SILVA DE ALMEIDA
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • TATIANA AIRES TAVARES
  • Data: 18/01/2010

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  • Neste trabalho, estendemos o conceito da Interpercepção para a integração com aplicações da TV Digital, celulares e outros dispositivos portáteis como PDA e Palm-Tops. Através desta extensão, pretendemos garantir a execução de ambientes virtuais na TV Digital e celulares, bem como a sua integração com a versão deste ambiente executada em um computador pessoal (PC) ou mesmo um celular. Assim usuários que acessarem a versão do ambiente pelo computador poderão interagir com aqueles que acessarem o mesmo ambiente pela TV Digital. Esta mesma extensão da Interpercepção poderá ser utilizada para criação de jogos que também serão compartilhados pelos usuários do computador e da TV Digital.


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  • Neste trabalho, estendemos o conceito da Interpercepção para a integração com aplicações da TV Digital, celulares e outros dispositivos portáteis como PDA e Palm-Tops. Através desta extensão, pretendemos garantir a execução de ambientes virtuais na TV Digital e celulares, bem como a sua integração com a versão deste ambiente executada em um computador pessoal (PC) ou mesmo um celular. Assim usuários que acessarem a versão do ambiente pelo computador poderão interagir com aqueles que acessarem o mesmo ambiente pela TV Digital. Esta mesma extensão da Interpercepção poderá ser utilizada para criação de jogos que também serão compartilhados pelos usuários do computador e da TV Digital.

3
  • SAMAHERNI MORAIS DIAS
  • Controle Adaptativo Robusto para um Modelo Desacoplado de um Robô Móvel

  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • EDSON ROBERTO DE PIERI
  • MÁRIO SARCINELLI FILHO
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 01/02/2010

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  • Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma nova estrutura de controlador adaptativo robusto aplicado a sistemas robóticos móveis com rodas (robô móvel de superfície) e restrições não-holonômicas de movimento. Este controlador atua tanto na dinâmica como na cinemática do robô, e pode ser dividido em duas partes distintas. A primeira parte controla a dinâmica, através da utilização de controladores adaptativos por modelo de referência e estrutura variável. A segunda parte controla a cinemática do robô através de um controlador de posição, cujo objetivo é fazer com que o robô seja capaz de atingir um ponto qualquer no plano cartesiano, sendo que este controlador cinemático é baseado apenas em informações da configuração do robô. O trabalho aplica um método de desacoplamento para transformar o modelo linear do robô móvel, que é um sistema com múltiplas entradas e múltiplas saídas, em dois sistemas desacoplados com apenas uma entrada e
    uma saída, para reduzir a complexidade do projeto do controlador. Em seguida, aplica-se um controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável a cada um dos sistemas resultantes. Um controlador será responsável pelo erro linear e o outro pela orientação do robô, sendo que estes controladores utilizam como referências sinais provenientes do controlador de posição. Para comprovar o funcionamento da estrutura proposta, utilizam-se resultados simulados e experimentais para o robô móvel com acionamento diferencial de um kit de futebol de robôs. O simulador possui as principais características do sistema físico real, dentre as quais podem-se destacar os ruídos de entradas e as não-linearidades como zona morta e saturação. Os resultados experimentais foram obtidos através de um programa desenvolvido em C++ e aplicado a um kit de futebol de robôs da empresa Microrobot no laboratório de acionamento, controle e instrumentação da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (LACI/UFRN). Os resultados simulados e experimentais são apresentados e discutidos ao final da tese.


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  • Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma nova estrutura de controlador adaptativo robusto aplicado a sistemas robóticos móveis com rodas (robô móvel de superfície) e restrições não-holonômicas de movimento. Este controlador atua tanto na dinâmica como na cinemática do robô, e pode ser dividido em duas partes distintas. A primeira parte controla a dinâmica, através da utilização de controladores adaptativos por modelo de referência e estrutura variável. A segunda parte controla a cinemática do robô através de um controlador de posição, cujo objetivo é fazer com que o robô seja capaz de atingir um ponto qualquer no plano cartesiano, sendo que este controlador cinemático é baseado apenas em informações da configuração do robô. O trabalho aplica um método de desacoplamento para transformar o modelo linear do robô móvel, que é um sistema com múltiplas entradas e múltiplas saídas, em dois sistemas desacoplados com apenas uma entrada e
    uma saída, para reduzir a complexidade do projeto do controlador. Em seguida, aplica-se um controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável a cada um dos sistemas resultantes. Um controlador será responsável pelo erro linear e o outro pela orientação do robô, sendo que estes controladores utilizam como referências sinais provenientes do controlador de posição. Para comprovar o funcionamento da estrutura proposta, utilizam-se resultados simulados e experimentais para o robô móvel com acionamento diferencial de um kit de futebol de robôs. O simulador possui as principais características do sistema físico real, dentre as quais podem-se destacar os ruídos de entradas e as não-linearidades como zona morta e saturação. Os resultados experimentais foram obtidos através de um programa desenvolvido em C++ e aplicado a um kit de futebol de robôs da empresa Microrobot no laboratório de acionamento, controle e instrumentação da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (LACI/UFRN). Os resultados simulados e experimentais são apresentados e discutidos ao final da tese.

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  • RAIMUNDO VIEGAS JUNIOR
  • Group Sequential Communication (GSC): Especificação e Análise de Desempenho de um Mecanismo de Comunicação de Tempo Real Compatível ao Padrão IEEE 802.11/11e Aplicado à Automação Industrial

  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADILSON BARBOZA LOPES
  • CARLOS BARROS MONTEZ
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARCOS CESAR MADRUGA ALVES PINHEIRO
  • Data: 11/02/2010

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  • Esta tese propõe a especificação e análise de desempenho de um mecanismo de comunicação de tempo real compatível com o Padrão IEEE 802.11/11e, chamado Group Sequential Communication (GSC). O GSC apresenta um melhor desempenho quando comparado ao mecanismo HCCA para tratar pequenos pacotes de dados, além de adotar uma abordagem descentralizada do controle de acesso ao meio baseado no conceito produtor/consumidor. O objetivo principal da proposta é a redução de overheads da rede, oriundos de quadros de Polling, ACK e QoS Null trocados entre o controlador híbrido e as estações no HCCA padrão. O mecanismo GSC elimina o uso de quadros de
    Polling utilizados pelo escalonador do HCCA, através de um procedimento de Virtual Token Passing entre os membros do grupo de tempo real, a quem é garantida alta prioridade de acesso ao meio de forma sequencial. A fim de melhorar a confiabilidade da proposta em ambientes ruidosos é apresentado um esquema de recuperação de erro chamado algoritmo de segunda chance.
    Este esquema é baseado em uma estratégia de reconhecimento em bloco das mensagens enviadas, com possibilidade de serem retransmitidas quando não recebidas com sucesso. Desta forma, o mecanismo GSC mantém o tráfego das estações de tempo real entre os diversos dispositivos compatível ao Padrão IEEE 802.11/11e, com o uso otimizado da banda e variações mínimas de atraso médio entre as entregas dos pacotes de dados pertencentes à rede sem fio. Para propósito de validação da proposta, os mecanismos GSC e HCCA foram implementados através de um software de simulação de redes desenvolvido em C/C++ e os resultados de desempenho foram comparados. Os experimentos mostram a eficiência do mecanismo GSC, principalmente em cenários de comunicações industriais.


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  • Esta tese propõe a especificação e análise de desempenho de um mecanismo de comunicação de tempo real compatível com o Padrão IEEE 802.11/11e, chamado Group Sequential Communication (GSC). O GSC apresenta um melhor desempenho quando comparado ao mecanismo HCCA para tratar pequenos pacotes de dados, além de adotar uma abordagem descentralizada do controle de acesso ao meio baseado no conceito produtor/consumidor. O objetivo principal da proposta é a redução de overheads da rede, oriundos de quadros de Polling, ACK e QoS Null trocados entre o controlador híbrido e as estações no HCCA padrão. O mecanismo GSC elimina o uso de quadros de
    Polling utilizados pelo escalonador do HCCA, através de um procedimento de Virtual Token Passing entre os membros do grupo de tempo real, a quem é garantida alta prioridade de acesso ao meio de forma sequencial. A fim de melhorar a confiabilidade da proposta em ambientes ruidosos é apresentado um esquema de recuperação de erro chamado algoritmo de segunda chance.
    Este esquema é baseado em uma estratégia de reconhecimento em bloco das mensagens enviadas, com possibilidade de serem retransmitidas quando não recebidas com sucesso. Desta forma, o mecanismo GSC mantém o tráfego das estações de tempo real entre os diversos dispositivos compatível ao Padrão IEEE 802.11/11e, com o uso otimizado da banda e variações mínimas de atraso médio entre as entregas dos pacotes de dados pertencentes à rede sem fio. Para propósito de validação da proposta, os mecanismos GSC e HCCA foram implementados através de um software de simulação de redes desenvolvido em C/C++ e os resultados de desempenho foram comparados. Os experimentos mostram a eficiência do mecanismo GSC, principalmente em cenários de comunicações industriais.

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  • CLOVIS BOSCO MENDONCA OLIVEIRA
  • Título: Técnicas de Simplificação de Redes e Otimização Multiobjetivo para Análise de Variações de Tensão em Regime Permanente Provocadas por Parques Eólicos Integrados ao Sistema Elétrico.

  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ESTEFANE GEORGE MACEDO DE LACERDA
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MAX CHIANCA PIMENTEL FILHO
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • SELÊNIO ROCHA SILVA
  • UBIRATAN HOLANDA BEZERRA
  • Data: 12/03/2010

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  • Este trabalho apresenta uma descrição do desenvolvimento de modelo para representação de rede simplificada aplicado em fluxo de carga híbrido para cálculo das variações de tensão em regime permanente provocadas pela conexão de aerogeradores na rede elétrica. Além disso, se apresenta um fluxo de carga ótimo capaz de controlar remotamente o fator de potência na barra de conexão e minimizar perdas. O princípio do processo de análise do sistema, conduzido pelo acessante, tem como base dados técnicos fornecidos pela rede acessada. Assim, se propõe um modelo para simplificação de redes que permita a necessidade do conhecimento apenas dos dados referente a rede interna, ou seja, a parcela da rede de interesse para análise. Dessa forma, pretende-se fornercer meios para auxiliar na sistematização das relações entre concessionária e acessante. O modelo para simplificação de rede proposto identifica a rede interna, rede externa e as barras de fronteira a partir de dados provenientes de um estudo de vulnerabilidade da rede, atribuindo-as potências líquidas flutuantes, ou seja, modelando-as como barras slack. Aplica-se o referido modelo no fluxo de carga Newton-Raphson e em um fluxo de carga híbrido, composto pelos métodos de Gauss Seidel Zbarra e Soma de Potências. Ao final, apresentam-se os resultados obtidos por um ambiente computacional desenvolvido do SCILAB e FORTRAN, com suas respectivas análises e conclusões, comparando-os com o ANAREDE.


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  • Este trabalho apresenta uma descrição do desenvolvimento de modelo para representação de rede simplificada aplicado em fluxo de carga híbrido para cálculo das variações de tensão em regime permanente provocadas pela conexão de aerogeradores na rede elétrica. Além disso, se apresenta um fluxo de carga ótimo capaz de controlar remotamente o fator de potência na barra de conexão e minimizar perdas. O princípio do processo de análise do sistema, conduzido pelo acessante, tem como base dados técnicos fornecidos pela rede acessada. Assim, se propõe um modelo para simplificação de redes que permita a necessidade do conhecimento apenas dos dados referente a rede interna, ou seja, a parcela da rede de interesse para análise. Dessa forma, pretende-se fornercer meios para auxiliar na sistematização das relações entre concessionária e acessante. O modelo para simplificação de rede proposto identifica a rede interna, rede externa e as barras de fronteira a partir de dados provenientes de um estudo de vulnerabilidade da rede, atribuindo-as potências líquidas flutuantes, ou seja, modelando-as como barras slack. Aplica-se o referido modelo no fluxo de carga Newton-Raphson e em um fluxo de carga híbrido, composto pelos métodos de Gauss Seidel Zbarra e Soma de Potências. Ao final, apresentam-se os resultados obtidos por um ambiente computacional desenvolvido do SCILAB e FORTRAN, com suas respectivas análises e conclusões, comparando-os com o ANAREDE.

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  • MARCONI CAMARA RODRIGUES
  • Identificação Fuzzy-Multimodelos para Sistemas Não Lineares

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CAIRO LUCIO NASCIMENTO JUNIOR
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 16/03/2010

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  • Este trabalho apresenta uma nova técnica de identificação multimodelos baseada em ANFIS para sistemas não lineares. Nesta técnica, a estrutura utilizada é do tipo \emph{fuzzy} Takagi-Sugeno cujos consequentes são modelos lineares locais que representam o sistema em
    diferentes pontos de operação e os antecedentes são funções de pertinência cujos ajustes são realizados pela fase de aprendizagem da técnica neuro-fuzzy ANFIS. Modelos que representem o sistema em diferentes pontos de operação podem ser encontrados com técnicas de linearização como, por exemplo, o método de Mínimos Quadrados que é robusto a ruídos e de simples aplicação. Cabe à fase de implicação do sistema fuzzy informar a proporção de cada modelo que deve ser
    empregada, utilizando, para isto, as funções de pertinência. As funções de pertinência podem ser ajustadas pelo ANFIS com o uso de algoritmos de redes neurais, como o de retropropagação do erro, de modo que os modelos encontrados para cada região sejam devidamente interpolados e, assim, definam-se a atuação de cada modelo para as possíveis entradas do sistema. Em multimodelos a definição de atuação de modelos é conhecida por métrica e, como neste trabalho é realizada pelo ANFIS, será denominada de métrica ANFIS. Desta forma, uma métrica ANFIS é utilizada para interpolar vários modelos, compondo o sistema a ser identificado. Experimentos são realizados em um tanque didático, com multisseções, projetado e desenvolvido ao longo dessa pesquisa, com a finalidade de mostrar características da técnica.


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  • Este trabalho apresenta uma nova técnica de identificação multimodelos baseada em ANFIS para sistemas não lineares. Nesta técnica, a estrutura utilizada é do tipo \emph{fuzzy} Takagi-Sugeno cujos consequentes são modelos lineares locais que representam o sistema em
    diferentes pontos de operação e os antecedentes são funções de pertinência cujos ajustes são realizados pela fase de aprendizagem da técnica neuro-fuzzy ANFIS. Modelos que representem o sistema em diferentes pontos de operação podem ser encontrados com técnicas de linearização como, por exemplo, o método de Mínimos Quadrados que é robusto a ruídos e de simples aplicação. Cabe à fase de implicação do sistema fuzzy informar a proporção de cada modelo que deve ser
    empregada, utilizando, para isto, as funções de pertinência. As funções de pertinência podem ser ajustadas pelo ANFIS com o uso de algoritmos de redes neurais, como o de retropropagação do erro, de modo que os modelos encontrados para cada região sejam devidamente interpolados e, assim, definam-se a atuação de cada modelo para as possíveis entradas do sistema. Em multimodelos a definição de atuação de modelos é conhecida por métrica e, como neste trabalho é realizada pelo ANFIS, será denominada de métrica ANFIS. Desta forma, uma métrica ANFIS é utilizada para interpolar vários modelos, compondo o sistema a ser identificado. Experimentos são realizados em um tanque didático, com multisseções, projetado e desenvolvido ao longo dessa pesquisa, com a finalidade de mostrar características da técnica.

7
  • CRISTHIANNE DE FATIMA LINHARES DE VASCONCELOS
  • Desenvolvimento de Antenas de Microfita com Patch em Anel Utilizando Materiais Ferrimagnéticos e Metamateriais

  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • CASSIO GONCALVES DO REGO
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • LUIZ ALENCAR REIS DA SILVA MELLO
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 19/04/2010

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  • Em geral, os materiais utilizados como substratos no projeto de antenas de microfita são: dielétricos isotrópicos, dielétricos anisotrópicos e ferrimagnéticos (anisotrópicos magnéticos). No entanto, o uso de materiais ferrimagnéticos em substratos de antenas de microfita do tipo patch tem-se concentrado em análises que utilizam geometrias circulares e retangulares. Na última década, uma nova classe de materiais com características bianisotrópicas, apresentando permissividade e permeabilidade tensoriais, tem surgido e despertado bastante interesse, sendo denominados metamateriais. Portanto, este trabalho apresenta uma análise teórica e numérica das características ressonantes de uma antena de microfita com patch em anel, utilizando como substratos materiais ferrimagnéticos e metamateriais. A análise utiliza o formalismo de onda completa através da aplicação do método dos potenciais vetoriais de Hertz, no domínio da transformada de Hankel. A definição dos potenciais vetoriais de Hertz e a imposição das condições de contorno adequadas à estrutura permitem determinar as funções diádicas de Green, relacionando as componentes da densidade de corrente no patch com as componentes tangenciais do campo elétrico. O método de Galerkin é então usado para obter a equação matricial, cuja solução não trivial fornece a freqüência de ressonância da antena. A partir da modelagem, é possível obter resultados para a freqüência de ressonância em função de vários parâmetros da antena de microfita com patch em anel, para diferentes configurações e substratos, além do diagrama de radiação, perda de retorno e da largura de banda. São consideradas estruturas de antenas de microfita com patch em anel sobre múltiplas camadas ferrimagnética/metamaterial sobre dielétrico isotrópico. A análise numérica para antenas com uma única camada ferrimagnética/metamaterial e para antenas suspensas são obtidas como casos particulares.


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  • Em geral, os materiais utilizados como substratos no projeto de antenas de microfita são: dielétricos isotrópicos, dielétricos anisotrópicos e ferrimagnéticos (anisotrópicos magnéticos). No entanto, o uso de materiais ferrimagnéticos em substratos de antenas de microfita do tipo patch tem-se concentrado em análises que utilizam geometrias circulares e retangulares. Na última década, uma nova classe de materiais com características bianisotrópicas, apresentando permissividade e permeabilidade tensoriais, tem surgido e despertado bastante interesse, sendo denominados metamateriais. Portanto, este trabalho apresenta uma análise teórica e numérica das características ressonantes de uma antena de microfita com patch em anel, utilizando como substratos materiais ferrimagnéticos e metamateriais. A análise utiliza o formalismo de onda completa através da aplicação do método dos potenciais vetoriais de Hertz, no domínio da transformada de Hankel. A definição dos potenciais vetoriais de Hertz e a imposição das condições de contorno adequadas à estrutura permitem determinar as funções diádicas de Green, relacionando as componentes da densidade de corrente no patch com as componentes tangenciais do campo elétrico. O método de Galerkin é então usado para obter a equação matricial, cuja solução não trivial fornece a freqüência de ressonância da antena. A partir da modelagem, é possível obter resultados para a freqüência de ressonância em função de vários parâmetros da antena de microfita com patch em anel, para diferentes configurações e substratos, além do diagrama de radiação, perda de retorno e da largura de banda. São consideradas estruturas de antenas de microfita com patch em anel sobre múltiplas camadas ferrimagnética/metamaterial sobre dielétrico isotrópico. A análise numérica para antenas com uma única camada ferrimagnética/metamaterial e para antenas suspensas são obtidas como casos particulares.

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  • JEAN PAUL DUBUT
  • Conversor CC/CA de Alta Freqüência Baseado em Inversores Ressonantes com Comutação Seqüencial para Excitação de uma Tocha Indutiva a Plasma Térmico.

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FERNANDO SOARES DOS REIS
  • FRANCISCO DE ASSIS OLIVEIRA FONTES
  • Data: 15/07/2010

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  • Este trabalho descreve o estudo, a análise e a metodologia de projeto de um conversor ressonante CC/CA de alta freqüência usando técnicas de comutação seqüencial (sequential pulse gating), para a excitação de uma tocha indutiva a plasma térmico. Esta tese objetiva mostrar a potencialidade desta nova técnica de modulação e apresentar uma alternativa tecnológica para o projeto de conversores de potência em altas freqüências. O conversor ressonante opera na freqüência nominal de 400kHz, com potência de 50kW, e é constituído por células inversoras empregando chaves IGBTs de comutação rápida. Para minimizar as perdas de comutação no corte, as células ressonantes operam no modo de chaveamento suave “ZVS”, referenciado por uma malha “PLL” modificada que mantém esta condição estável em função das variações de carga. A estratégia de comando empregada permite operar os dispositivos IGBTs no seu limite superior de corrente usando a propriedade “derating” proporcionada pelo modo de seqüenciamento e aproveitar o efeito de multiplexação que soma as freqüências de cada um dos inversores. A saída do conversor é conectada a um circuito ressonante série formado pelo aplicador da tocha a plasma e um capacitor de compensação, por intermédio de um transformador de adaptação de impedâncias. Inicialmente, é feita uma retrospectiva das razões que originaram e motivaram o desenvolvimento deste projeto. Na seqüência dos capítulos desta tese é apresentada a planta onde o conversor está sendo usado, o estudo das diversas soluções e topologias usadas em conversores ressonantes, as possíveis estratégias de comando, a análise e modelagem do sistema, o dimensionamento e a implementação dos módulos, bem como os resultados experimentais e ensaios conduzidos em laboratório como forma de validar as metas estabelecidas e comprovar o pleno atendimento das especificações propostas.


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  • Este trabalho descreve o estudo, a análise e a metodologia de projeto de um conversor ressonante CC/CA de alta freqüência usando técnicas de comutação seqüencial (sequential pulse gating), para a excitação de uma tocha indutiva a plasma térmico. Esta tese objetiva mostrar a potencialidade desta nova técnica de modulação e apresentar uma alternativa tecnológica para o projeto de conversores de potência em altas freqüências. O conversor ressonante opera na freqüência nominal de 400kHz, com potência de 50kW, e é constituído por células inversoras empregando chaves IGBTs de comutação rápida. Para minimizar as perdas de comutação no corte, as células ressonantes operam no modo de chaveamento suave “ZVS”, referenciado por uma malha “PLL” modificada que mantém esta condição estável em função das variações de carga. A estratégia de comando empregada permite operar os dispositivos IGBTs no seu limite superior de corrente usando a propriedade “derating” proporcionada pelo modo de seqüenciamento e aproveitar o efeito de multiplexação que soma as freqüências de cada um dos inversores. A saída do conversor é conectada a um circuito ressonante série formado pelo aplicador da tocha a plasma e um capacitor de compensação, por intermédio de um transformador de adaptação de impedâncias. Inicialmente, é feita uma retrospectiva das razões que originaram e motivaram o desenvolvimento deste projeto. Na seqüência dos capítulos desta tese é apresentada a planta onde o conversor está sendo usado, o estudo das diversas soluções e topologias usadas em conversores ressonantes, as possíveis estratégias de comando, a análise e modelagem do sistema, o dimensionamento e a implementação dos módulos, bem como os resultados experimentais e ensaios conduzidos em laboratório como forma de validar as metas estabelecidas e comprovar o pleno atendimento das especificações propostas.

9
  • RANILSON CARNEIRO FILHO
  • DESENVOLVIMENTO DO SUBSTRATO CERÂMICO BINBO4 PARA ANTENAS DE MICROFITA DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES SEM FIO

  • Orientador : LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • MURILO ARAUJO ROMERO
  • Data: 27/07/2010

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  • Nos últimos anos, diversos esforços foram feitos visando à utilização de novos materiais na construção de dispositivos usados na faixa de freqüência de microondas, incluindo as antenas de microfita. Dentre estes, destacam-se os materiais cerâmicos de alta permissividade elétrica, as ferritas e os metamateriais. Neste trabalho, foram projetados e construídos substratos dielétricos cerâmicos de alta permissividade elétrica usando o niobato de bismuto, dopado com óxido de vanádio. Estes substratos foram utilizados na construção de antenas de microfita para operar na faixa de freqüências de microondas, e, em particular, na faixa de comunicações sem fio. Além de possuirem possui baixo peso, um valor de temperatura relativamente baixa na sinterização, seus materiais constituintes são de fácil aquisição, sua construção é relativamente simples e de baixo custo. O uso deste tipo de material cerâmico proporciona uma redução no tamanho das antenas, uma grande eficiência de radiação e boa integração com outros circuitos de microondas.


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  • Nos últimos anos, diversos esforços foram feitos visando à utilização de novos materiais na construção de dispositivos usados na faixa de freqüência de microondas, incluindo as antenas de microfita. Dentre estes, destacam-se os materiais cerâmicos de alta permissividade elétrica, as ferritas e os metamateriais. Neste trabalho, foram projetados e construídos substratos dielétricos cerâmicos de alta permissividade elétrica usando o niobato de bismuto, dopado com óxido de vanádio. Estes substratos foram utilizados na construção de antenas de microfita para operar na faixa de freqüências de microondas, e, em particular, na faixa de comunicações sem fio. Além de possuirem possui baixo peso, um valor de temperatura relativamente baixa na sinterização, seus materiais constituintes são de fácil aquisição, sua construção é relativamente simples e de baixo custo. O uso deste tipo de material cerâmico proporciona uma redução no tamanho das antenas, uma grande eficiência de radiação e boa integração com outros circuitos de microondas.

10
  • DAVI BIBIANO BRITO
  • Metamaterial Inspired Improved Antennas and Circuits

  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • JOSÉ RICARDO BEGMANN
  • Data: 06/12/2010

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  • Metamaterials exhibiting negative refraction attracted a great amount of attention in recent years mostly due to their exquisite electromagnetic properties. These matirials are artificial structures that exhibit characteristics not found in nature. It is possible to obtain a metamaterial by combining artificial structures periodically. We investigated the unique properties of Split Ring Resonators, High impedance Surfaces and Frequency Selective Surfaces and composite metamaterials. We have successfully demonstrated the practical use of these structures in antennas and circuits. We experimentally confirmed that composite metamaterial can improve the performance of the structures considered in this thesis, at the frequencies where electromagnetic band gap transmission takes place.


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  • Metamaterials exhibiting negative refraction attracted a great amount of attention in recent years mostly due to their exquisite electromagnetic properties. These matirials are artificial structures that exhibit characteristics not found in nature. It is possible to obtain a metamaterial by combining artificial structures periodically. We investigated the unique properties of Split Ring Resonators, High impedance Surfaces and Frequency Selective Surfaces and composite metamaterials. We have successfully demonstrated the practical use of these structures in antennas and circuits. We experimentally confirmed that composite metamaterial can improve the performance of the structures considered in this thesis, at the frequencies where electromagnetic band gap transmission takes place.

2009
Dissertações
1
  • Danise Suzy da Silva Oliveira
  • Desenvolvimento e Implementação de um Sistema de Supervisão e Controle Residencial
  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 23/01/2009

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  • Com o avanço tecnológico as pessoas estão cada vez mais buscando praticidade, comodidade e segurança para seus lares. A automação residencial vem ganhando espaço no mercado não só pelo status e modernidade que proporciona, mas também por permitir uma melhor utilização de recursos naturais, diminuindo assim as despesas para se manter uma residência. Este trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de controle e supervisão destinado à automação residencial. O software desenvolvido vai trabalhar juntamente com um controlador (CLP), atuando no gerenciamento, controle e supervisão de todos os dispositivos ligados a ele, oferecendo ao usuário um ambiente simples e prático para o controle de sua residência.

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  • Com o avanço tecnológico as pessoas estão cada vez mais buscando praticidade, comodidade e segurança para seus lares. A automação residencial vem ganhando espaço no mercado não só pelo status e modernidade que proporciona, mas também por permitir uma melhor utilização de recursos naturais, diminuindo assim as despesas para se manter uma residência. Este trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de controle e supervisão destinado à automação residencial. O software desenvolvido vai trabalhar juntamente com um controlador (CLP), atuando no gerenciamento, controle e supervisão de todos os dispositivos ligados a ele, oferecendo ao usuário um ambiente simples e prático para o controle de sua residência.
2
  • FELIPE DENIS MENDONCA DE OLIVEIRA
  • Desenvolvimento de um Software de Comunicação sem Fio Aplicado à Instrumentação de Unidade de Elevação de Petróleo Tipo Plunger Lift
  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 13/02/2009

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  • Este trabalho tem por finalidade desenvolver um software aplicado a um sistema de comunicação de uma rede de sensores sem fio (RSSF), para monitoramento de variáveis analógicas, digitais e comando de válvulas de passagem do fluxo de gás em unidades de elevação artificial de petróleo e gás natural do tipo Plunger Lift. A razão desta implementação deve-se ao fato que, na configuração da planta estudada, os sensores comunicam-se com o CLP (Controlador Lógico Programável) através de cabos e dutos, dificultando eventuais modificações nesse sistema, tais como mudança de layout do mesmo, além de inconveniências que venham a surgir da própria natureza do local, como a presença de animais nas redondezas que tendem a destruir os cabos de interconexão dos sensores ao CLP. Para o desenvolvimento do software, foi utilizado o método de comunicação polling, através do protocolo SMAC (Simple Medium Access Control - padrão IEEE 802.15.4), no ambiente CodeWarrior, ao qual gerou um firmware, carregado nas placas de monitoramento da RSSF, presentes no kit MC13193-EVK, (todos os itens descritos acima são proprietários da Freescale Semiconductors Inc.). O monitoramento e parametrização da rede utilizou uma aplicação, desenvolvida no software LabVIEW, da National Instruments. Os resultados foram obtidos através da observação do comportamento da rede de sensores proposta, focando aspectos, tais como: quantidade de pacotes recebidos e perdidos em ambientes externos (Outdoor) e internos (Indoor), aspectos gerais de confiabilidade na transmissão dos dados, coexistência entre outros tipos de redes sem fio e consumo de energia sob diferentes condições de operação. Os resultados obtidos foram considerados satisfatórios, o que comprovou a eficiência do software neste sistema de comunicação.

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  • Este trabalho tem por finalidade desenvolver um software aplicado a um sistema de comunicação de uma rede de sensores sem fio (RSSF), para monitoramento de variáveis analógicas, digitais e comando de válvulas de passagem do fluxo de gás em unidades de elevação artificial de petróleo e gás natural do tipo Plunger Lift. A razão desta implementação deve-se ao fato que, na configuração da planta estudada, os sensores comunicam-se com o CLP (Controlador Lógico Programável) através de cabos e dutos, dificultando eventuais modificações nesse sistema, tais como mudança de layout do mesmo, além de inconveniências que venham a surgir da própria natureza do local, como a presença de animais nas redondezas que tendem a destruir os cabos de interconexão dos sensores ao CLP. Para o desenvolvimento do software, foi utilizado o método de comunicação polling, através do protocolo SMAC (Simple Medium Access Control - padrão IEEE 802.15.4), no ambiente CodeWarrior, ao qual gerou um firmware, carregado nas placas de monitoramento da RSSF, presentes no kit MC13193-EVK, (todos os itens descritos acima são proprietários da Freescale Semiconductors Inc.). O monitoramento e parametrização da rede utilizou uma aplicação, desenvolvida no software LabVIEW, da National Instruments. Os resultados foram obtidos através da observação do comportamento da rede de sensores proposta, focando aspectos, tais como: quantidade de pacotes recebidos e perdidos em ambientes externos (Outdoor) e internos (Indoor), aspectos gerais de confiabilidade na transmissão dos dados, coexistência entre outros tipos de redes sem fio e consumo de energia sob diferentes condições de operação. Os resultados obtidos foram considerados satisfatórios, o que comprovou a eficiência do software neste sistema de comunicação.
3
  • ROBERTO RANNIERE CAVALCANTE DE FRANCA
  • Bianisotropia Uniaxial em Estruturas Irradiantes com Multicamadas e Supercondutores
  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 19/02/2009

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  • Este trabalho apresenta a análise teórica e numérica dos parâmetros de uma antena de micro?ta do tipo retangular sobre substrato bianisotrópico e também incluindo simul-taneamente supercondutor na antena. É aplicada a teoria de onda completa do método da Linha de Transmissão Transversa - LTT, para a caracterização das grandezas do substrato e obtenção das equações gerais dos campos eletromagnéticos. É realizado um estudo através da teoria bianisotrópica com o intuito de obter alguns parâmetros. Os mesmos são caracterizados através de tensores permissividade e permeabilidade, chegando-se às equações gerais para os campos eletromagnéticos da antena. É apresentado um estudo das principais teorias que explicam o fenômeno da super-condutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos são usadas no estudo nas antenas de microfita com estrutura bianisotrópica pela primeira vez. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno com-plexa resistiva. Em seguida é obtida a freqüência de ressonância complexa. São simu-lados vários parâmetros de antenas com o intuito de diminuir as dimensões físicas e aumentar a largura de banda das mesmas. Os resultados são apresentados através de gráficos. A análise teórico-computacional desse trabalho se mostra precisa e relati-vamente concisa. São apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros.

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  • Este trabalho apresenta a análise teórica e numérica dos parâmetros de uma antena de micro?ta do tipo retangular sobre substrato bianisotrópico e também incluindo simul-taneamente supercondutor na antena. É aplicada a teoria de onda completa do método da Linha de Transmissão Transversa - LTT, para a caracterização das grandezas do substrato e obtenção das equações gerais dos campos eletromagnéticos. É realizado um estudo através da teoria bianisotrópica com o intuito de obter alguns parâmetros. Os mesmos são caracterizados através de tensores permissividade e permeabilidade, chegando-se às equações gerais para os campos eletromagnéticos da antena. É apresentado um estudo das principais teorias que explicam o fenômeno da super-condutividade. As teorias BCS, Equações de London e modelo dos Dois Fluidos são usadas no estudo nas antenas de microfita com estrutura bianisotrópica pela primeira vez. A inclusão do patch supercondutor é feita utilizando-se a condição de contorno com-plexa resistiva. Em seguida é obtida a freqüência de ressonância complexa. São simu-lados vários parâmetros de antenas com o intuito de diminuir as dimensões físicas e aumentar a largura de banda das mesmas. Os resultados são apresentados através de gráficos. A análise teórico-computacional desse trabalho se mostra precisa e relati-vamente concisa. São apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros.
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  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • Uma Implementação Paralela Híbrida para o Problema do Caixeiro Viajante usando Algoritmos Genéticos, GRASP e Aprendizagem por Reforço
  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 06/03/2009

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  • As metaheurísticas são técnicas conhecidas para a resolução de problemas otimização de problemas classificados como NP-Completos e vêm obtendo sucesso na obtenção de soluções aproximandas de boa qualidade. Elas fazem uso de abordagens não determinísticas que geram soluções que se aproximam do ótimo, mas no entanto, sem a garantia de que se encontre o ótimo global. Motivado pelas dificuldades em torno da resolução destes problemas, esse trabalho se propôs o desenvolvimento de métodos paralelos híbridos utilizando a aprendizagem por reforço e as metaheurísticas GRASP e Algoritmos Genéticos. Com a utilização dessas técnicas em conjunto, contribuir para uma melhor eficiência na obtenção das soluções. Neste caso, ao invés de utilizar o algoritmo Q-learning da aprendizagem por reforço, apenas como técnica de geração das soluções iniciais das metaheurísticas, utilizá-lo de forma cooperativa e competitiva com o Algoritmo Genético e o GRASP, em uma implementação paralela. As implementações realizadas neste trabalho apresentaram resultados satisfatórios, tanto na parte de cooperação e competição entre eles, quanto na parte de cooperação e competição entre grupos, em algumas instâncias foram encontradas o ótimo global, quando não encontrado conseguiu-se chegar bem próximo do ótimo global. Foi feito uma análise do desempenho da abordagem proposta e verificou-se um bom comportamento em relação aos quesitos que comprovam a eficiência e o speedup das implementações realizadas.

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  • As metaheurísticas são técnicas conhecidas para a resolução de problemas otimização de problemas classificados como NP-Completos e vêm obtendo sucesso na obtenção de soluções aproximandas de boa qualidade. Elas fazem uso de abordagens não determinísticas que geram soluções que se aproximam do ótimo, mas no entanto, sem a garantia de que se encontre o ótimo global. Motivado pelas dificuldades em torno da resolução destes problemas, esse trabalho se propôs o desenvolvimento de métodos paralelos híbridos utilizando a aprendizagem por reforço e as metaheurísticas GRASP e Algoritmos Genéticos. Com a utilização dessas técnicas em conjunto, contribuir para uma melhor eficiência na obtenção das soluções. Neste caso, ao invés de utilizar o algoritmo Q-learning da aprendizagem por reforço, apenas como técnica de geração das soluções iniciais das metaheurísticas, utilizá-lo de forma cooperativa e competitiva com o Algoritmo Genético e o GRASP, em uma implementação paralela. As implementações realizadas neste trabalho apresentaram resultados satisfatórios, tanto na parte de cooperação e competição entre eles, quanto na parte de cooperação e competição entre grupos, em algumas instâncias foram encontradas o ótimo global, quando não encontrado conseguiu-se chegar bem próximo do ótimo global. Foi feito uma análise do desempenho da abordagem proposta e verificou-se um bom comportamento em relação aos quesitos que comprovam a eficiência e o speedup das implementações realizadas.
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  • TALLES RODRIGUES FERREIRA
  • Modulação Quantizada para Sistemas com Codificação Wavelet Sujeitos ao Desvanecimento Rayleigh
  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIANO FRAGOSO COSTA
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 12/03/2009

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  • A codificação por matrizes wavelets tem se mostrado um método eficiente para combater o desvanecimento, fenômeno que causa flutuações na intensidade do sinal transmitido em um canal de comunicação sem fio, devido à propagação por múltiplos percursos. Mas como os símbolos codificados pelo sistema wavelet são não-equiprováveis, os esquemas de modulação influenciam de maneira fundamental o desempenho desse sistema. Por isso se torna essencial um método eficaz para a obtenção desses esquemas de modulação de forma a otimizar o desempenho do sistema wavelet, principalmente quando se emprega matrizes wavelets de grandes dimensões. Esse trabalho aborda o projeto de esquemas de modulação para um sistema de transmissão sem fio baseado na codificação por matrizes wavelets em canais com desvanecimento Rayleigh plano. Para o projeto desses esquemas de modulação são criados novas constelações e esquemas de quantização. O projeto desses esquemas de modulação é guiado por um algoritmo genético. Os esquemas obtidos são simulados em canais com desvanecimento Rayleigh e os resultados são apresentados.

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  • A codificação por matrizes wavelets tem se mostrado um método eficiente para combater o desvanecimento, fenômeno que causa flutuações na intensidade do sinal transmitido em um canal de comunicação sem fio, devido à propagação por múltiplos percursos. Mas como os símbolos codificados pelo sistema wavelet são não-equiprováveis, os esquemas de modulação influenciam de maneira fundamental o desempenho desse sistema. Por isso se torna essencial um método eficaz para a obtenção desses esquemas de modulação de forma a otimizar o desempenho do sistema wavelet, principalmente quando se emprega matrizes wavelets de grandes dimensões. Esse trabalho aborda o projeto de esquemas de modulação para um sistema de transmissão sem fio baseado na codificação por matrizes wavelets em canais com desvanecimento Rayleigh plano. Para o projeto desses esquemas de modulação são criados novas constelações e esquemas de quantização. O projeto desses esquemas de modulação é guiado por um algoritmo genético. Os esquemas obtidos são simulados em canais com desvanecimento Rayleigh e os resultados são apresentados.
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  • JOAO DE DEUS FREIRE DE ARAUJO
  • UMA METODOLOGIA PARA REDUÇÃO DE INCERTEZAS EM SISTEMA DE MEDIÇÃO DE VAZÃO DE ÓLEO E GÁS

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • Data: 23/03/2009

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  • O objetivo deste trabalho de pesquisa é abordar a necessidade de implementação de novas alternativas para a execução da gestão no controle metrológico: quanto às verificações das medições iniciais e posteriores; nos procedimentos de controle da incerteza de medição; aplicada na avaliação das perdas ou sobras constatadas nas operações de movimentação de granéis líquidos; quando utilizamos medidores tipo turbina na medição fiscal utilizada nos negócios da Petrobras, em virtude ao atual cenário da metrologia legal e científica; no contexto nacional e internacional. Almeja-se, com estas alternativas: padronizarmos a minimização dos erros aleatórios e sistemáticos; a estimativa dos erros remanescentes; assim como, a gestão no controle metrológico dos procedimentos de calibração; controle das incertezas de medições; e contribuirmos para a mudança na forma de atuação da metrologia legal e científica, divulgando novas informações para a gestão de mudanças do controle metrológico, voltadas objetivamente para os aspectos de supervisão na execução destas atividades no controle das incertezas de medição utilizadas em nossos processos de medição fiscal no sistema Petrobras. São apresentados resultados, informações e comentários sobre a influência da incerteza de medição nos resultados atuais das medições fiscais e transferências de custódia. Isto enfatizará a necessidade, dentre outras coisas, de melhoria e na ampliação do controle metrológico monitorado, definindo um melhor atendimento à demanda de calibrações dos equipamentos e instrumentos de medições da Petrobras. Finalmente, pretendese concluir pela necessidade do aprimoramento do método de avaliação dos dados do medidor aplicado na gestão atual do controle de incertezas de medições, propondo metodologia para a abordagem do problema, assim como, destacando os resultados esperados.


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  • O objetivo deste trabalho de pesquisa é abordar a necessidade de implementação de novas alternativas para a execução da gestão no controle metrológico: quanto às verificações das medições iniciais e posteriores; nos procedimentos de controle da incerteza de medição; aplicada na avaliação das perdas ou sobras constatadas nas operações de movimentação de granéis líquidos; quando utilizamos medidores tipo turbina na medição fiscal utilizada nos negócios da Petrobras, em virtude ao atual cenário da metrologia legal e científica; no contexto nacional e internacional. Almeja-se, com estas alternativas: padronizarmos a minimização dos erros aleatórios e sistemáticos; a estimativa dos erros remanescentes; assim como, a gestão no controle metrológico dos procedimentos de calibração; controle das incertezas de medições; e contribuirmos para a mudança na forma de atuação da metrologia legal e científica, divulgando novas informações para a gestão de mudanças do controle metrológico, voltadas objetivamente para os aspectos de supervisão na execução destas atividades no controle das incertezas de medição utilizadas em nossos processos de medição fiscal no sistema Petrobras. São apresentados resultados, informações e comentários sobre a influência da incerteza de medição nos resultados atuais das medições fiscais e transferências de custódia. Isto enfatizará a necessidade, dentre outras coisas, de melhoria e na ampliação do controle metrológico monitorado, definindo um melhor atendimento à demanda de calibrações dos equipamentos e instrumentos de medições da Petrobras. Finalmente, pretendese concluir pela necessidade do aprimoramento do método de avaliação dos dados do medidor aplicado na gestão atual do controle de incertezas de medições, propondo metodologia para a abordagem do problema, assim como, destacando os resultados esperados.

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  • LUCIANO PEREIRA DOS SANTOS JUNIOR
  • Uma Fonte Chaveada de 50kW Com Correção de Fator de Potência Para Alimentação de uma Tocha de Plasma Indutiva, Utilizando Técnicas de Controle Digital

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MARCELO CABRAL CAVALCANTI
  • Data: 17/04/2009

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  • O presente trabalho trata do desenvolvimento de um estudo experimental sobre uma fonte de alimentação de alta freqüência que alimentará a tocha plásmica a ser implementada no projeto PLASPETRO, o qual consta de dois conversores estáticos desenvolvidos com o uso de transistores Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). Os drivers utilizados no controle dessas chaves são acionados por um controlador de sinal digital -Digital Signal Processor (DSP) através de fibras ópticas a fim de reduzir problemas com interferência eletromagnética -Electricomagnetic Interference (EMI). O primeiro consiste de um estágio pré-regulador na forma de um conversor CA-CC boost trifásico com correção de fator de potência, cujo é tema principal deste trabalho, enquanto o segundo consiste na fonte de alta frequência propriamente dita. Um inversor série-ressonante composto por 4 (quatro) células inversoras operando a uma frequência de cerca de 115 kHz cada, em modo de comutação suave, alternando-se para fornecer à carga (tocha de plasma) uma corrente alternada com uma frequência de 450 kHz. O primeiro estágio tem a função de fornecer ao inversor série-ressonante uma tensão CC de valor controlado a partir da rede de alimentação disponibilizado pelo sistema elétrico da concessionária, além de corrigir o fator de potência do sistema como um todo. Esse nível CC de tensão no barramento de saída do primeiro estágio será utilizado para o controle da potência transferida pelo inversor à carga. Podendo variar desde 550Vcc até um valor máximo de 800Vcc. Para controlar o nível de tensão do barramento CC utilizou-se um controlador Proporcional Integral (PI) e para atingir o fator de potência unitário utilizou-se dois outros PIs para controle das correntes em referencial estacionário. Este conversor utiliza controle vetorial a fim de diminuir as perdas por chaveamento. Simulações computacionais foram realizadas para auxiliar no dimensionamento e previsão de performance. Todo o controle e comunicações necessárias ao estágio supervisório foram implementadas em um DSP.


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  • O presente trabalho trata do desenvolvimento de um estudo experimental sobre uma fonte de alimentação de alta freqüência que alimentará a tocha plásmica a ser implementada no projeto PLASPETRO, o qual consta de dois conversores estáticos desenvolvidos com o uso de transistores Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). Os drivers utilizados no controle dessas chaves são acionados por um controlador de sinal digital -Digital Signal Processor (DSP) através de fibras ópticas a fim de reduzir problemas com interferência eletromagnética -Electricomagnetic Interference (EMI). O primeiro consiste de um estágio pré-regulador na forma de um conversor CA-CC boost trifásico com correção de fator de potência, cujo é tema principal deste trabalho, enquanto o segundo consiste na fonte de alta frequência propriamente dita. Um inversor série-ressonante composto por 4 (quatro) células inversoras operando a uma frequência de cerca de 115 kHz cada, em modo de comutação suave, alternando-se para fornecer à carga (tocha de plasma) uma corrente alternada com uma frequência de 450 kHz. O primeiro estágio tem a função de fornecer ao inversor série-ressonante uma tensão CC de valor controlado a partir da rede de alimentação disponibilizado pelo sistema elétrico da concessionária, além de corrigir o fator de potência do sistema como um todo. Esse nível CC de tensão no barramento de saída do primeiro estágio será utilizado para o controle da potência transferida pelo inversor à carga. Podendo variar desde 550Vcc até um valor máximo de 800Vcc. Para controlar o nível de tensão do barramento CC utilizou-se um controlador Proporcional Integral (PI) e para atingir o fator de potência unitário utilizou-se dois outros PIs para controle das correntes em referencial estacionário. Este conversor utiliza controle vetorial a fim de diminuir as perdas por chaveamento. Simulações computacionais foram realizadas para auxiliar no dimensionamento e previsão de performance. Todo o controle e comunicações necessárias ao estágio supervisório foram implementadas em um DSP.

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  • WILMA MARIA DA COSTA MEDEIROS
  • SisOnt - Sistema de Informação em Saúde Baseado em Ontologias
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 24/04/2009

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  • O compartilhamento de conhecimentos e integração de dados é um dos maiores desafios da área da Saúde e essencial para contribuição de melhoria da qualidade da assistência em saúde. Uma vez que a mesma pessoa recebe atendimento em diversas instituições de saúde ao longo de sua vida, suas informações ficam distribuídas em diferentes sistemas de informação que são executados em plataformas de hardware e software heterogêneas. Este trabalho propõe um sistema de informação em saúde baseado em ontologias (SISWeb) para compartilhamento de conhecimento e integração de dados em saúde, que permite inferir novas informações a partir de bases de dados e da base de conhecimento, para esse fim foram criadas três ontologias representadas através dos padrões e conceitos propostos pela Web Semântica. A primeira ontologia provê a representação dos conceitos de agravos [SVS 2006] e as demais estão relacionadas à representação dos conceitos das bases de dados dos sistemas de informação em saúde (SIS), especificamente do sistema de informação de agravos de notificação (SINAN) e do sistema de informações sobre mortalidade (SIM).

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  • O compartilhamento de conhecimentos e integração de dados é um dos maiores desafios da área da Saúde e essencial para contribuição de melhoria da qualidade da assistência em saúde. Uma vez que a mesma pessoa recebe atendimento em diversas instituições de saúde ao longo de sua vida, suas informações ficam distribuídas em diferentes sistemas de informação que são executados em plataformas de hardware e software heterogêneas. Este trabalho propõe um sistema de informação em saúde baseado em ontologias (SISWeb) para compartilhamento de conhecimento e integração de dados em saúde, que permite inferir novas informações a partir de bases de dados e da base de conhecimento, para esse fim foram criadas três ontologias representadas através dos padrões e conceitos propostos pela Web Semântica. A primeira ontologia provê a representação dos conceitos de agravos [SVS 2006] e as demais estão relacionadas à representação dos conceitos das bases de dados dos sistemas de informação em saúde (SIS), especificamente do sistema de informação de agravos de notificação (SINAN) e do sistema de informações sobre mortalidade (SIM).
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  • TIAGO HIROSHI KOBAYASHI
  • Uma Ferramenta de Manipulação de Pacotes para Análise de Protocolos de Redes Industriais Baseados em TCP/IP
  • Orientador : PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSÉ SÉRGIO DA ROCHA NETO
  • PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • Data: 07/06/2009

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  • Neste trabalho é apresentada uma ferramenta de manipulação de pacotes destinada à realização de testes em dispositivos que implementam protocolos de comunicação baseados em TCP/IP utilizados em redes industriais. A ferramenta foi desenvolvida em linguagem de programação Python, como uma extensão ao Scapy. Esta ferramenta, denominada IndPM - Industrial Packet Manipulator, permite testar os dispositivos presentes em redes industriais em relação a possíveis vulnerabilidades, realizar testes de conformidade de protocolos, coletar respostas de servidores existentes nas redes e utilizar os recursos do interpretador Python para compor testes. Como prova de conceito, foi implementado o protocolo Modbus/TCP. O protocolo DNP3 sobre TCP também foi implementado, mas não foi testado por indisponibilidade de recursos. Os resultados dos testes obtidos com a manipulação de pacotes Modbus/TCP mostram falhas de implementação em um módulo de comunicação para um Controlador Lógico Programável bastante utilizado na indústria.

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  • Neste trabalho é apresentada uma ferramenta de manipulação de pacotes destinada à realização de testes em dispositivos que implementam protocolos de comunicação baseados em TCP/IP utilizados em redes industriais. A ferramenta foi desenvolvida em linguagem de programação Python, como uma extensão ao Scapy. Esta ferramenta, denominada IndPM - Industrial Packet Manipulator, permite testar os dispositivos presentes em redes industriais em relação a possíveis vulnerabilidades, realizar testes de conformidade de protocolos, coletar respostas de servidores existentes nas redes e utilizar os recursos do interpretador Python para compor testes. Como prova de conceito, foi implementado o protocolo Modbus/TCP. O protocolo DNP3 sobre TCP também foi implementado, mas não foi testado por indisponibilidade de recursos. Os resultados dos testes obtidos com a manipulação de pacotes Modbus/TCP mostram falhas de implementação em um módulo de comunicação para um Controlador Lógico Programável bastante utilizado na indústria.
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  • JOAO PAULO DE SOUZA MEDEIROS
  • Identificação Remota de Sistemas Operacionais Utilizando Análise de Processos Aleatórios e Redes Neurais Artificiais
  • Orientador : AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • EDUARDO BRAULIO WANDERLEY NETTO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • Data: 19/06/2009

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  • É proposto um novo método para identificação remota de sistemas operacionais que operam em redes TCP/IP. Tal procedimento possui diversas aplicações relacionadas à segurança em redes de computadores e é normalmente adotado tanto em atividades de ataque quanto de defesa de sistemas. O método proposto é capaz de obter sucesso em situações onde diversas soluções atuais falham, inclusive na lide com dispositivos sensíveis. A novo método realiza a análise dos geradores de números aleatórios usados nas pilhas TCP/IP e, usando redes neurais artificiais, cria mapas que representam o comportamento destes geradores. Tais mapas são usados para comparação com mapas rotulados que representam sistemas já conhecidos, concretizando o processo de identificação.

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  • É proposto um novo método para identificação remota de sistemas operacionais que operam em redes TCP/IP. Tal procedimento possui diversas aplicações relacionadas à segurança em redes de computadores e é normalmente adotado tanto em atividades de ataque quanto de defesa de sistemas. O método proposto é capaz de obter sucesso em situações onde diversas soluções atuais falham, inclusive na lide com dispositivos sensíveis. A novo método realiza a análise dos geradores de números aleatórios usados nas pilhas TCP/IP e, usando redes neurais artificiais, cria mapas que representam o comportamento destes geradores. Tais mapas são usados para comparação com mapas rotulados que representam sistemas já conhecidos, concretizando o processo de identificação.
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  • EVELLYNE DA SILVA BATISTA
  • Desenvolvimento de uma Ferramenta Computacional para Aplicação no Método de Elevação por Bombeio Centrífugo Submerso
  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • RUTACIO DE OLIVEIRA COSTA
  • Data: 26/06/2009

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  • O Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) tem se mostrado uma das soluções mais adequadas como método de elevação em aplicações onshore e offshore. As características típicas desssas aplicações são condições adversas de temperatura, fluidos viscosos e ambientes gaseificados. As dificuldades encontradas na manutenção e instalação de equipamentos são fatores que oneram a produção de petróleo em águas profundas, com isso, a otimização via automação, pode ser um passo fundamental para a redução de custos e falhas nos equipamentos de subsuperfície. Este trabalho apresenta um simulador computacional relacionado ao método de elevação artificial BCS. A ferramenta representa o comportamento dinâmico, considerando a transmissão de energia elétrica da superfície ao motor, modelo do motor elétrico (incluindo o efeito térmico), simulação do escoamento na tubulação, simulação do comportamento da bomba centrífuga, levando em consideração os efeitos da natureza do líquido e os aspectos do reservatório. Adicionalmente, são encontrados animações tridimensionais para cada subsistema BCS (transformador, motor, bomba, selo ou protetor, separador de gás e quadro de comando). O simulador computacional propõe uma melhoria no acompanhamento de poços de petróleo visando o aumento da produtividade do poço. Atualmente, os simuladores comerciais estão baseados em equipamentos específicos do fabricante, dificultando obter resultados com outros equipamentos. Na técnica proposta, existe suporte para diversos fabricantes.

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  • O Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) tem se mostrado uma das soluções mais adequadas como método de elevação em aplicações onshore e offshore. As características típicas desssas aplicações são condições adversas de temperatura, fluidos viscosos e ambientes gaseificados. As dificuldades encontradas na manutenção e instalação de equipamentos são fatores que oneram a produção de petróleo em águas profundas, com isso, a otimização via automação, pode ser um passo fundamental para a redução de custos e falhas nos equipamentos de subsuperfície. Este trabalho apresenta um simulador computacional relacionado ao método de elevação artificial BCS. A ferramenta representa o comportamento dinâmico, considerando a transmissão de energia elétrica da superfície ao motor, modelo do motor elétrico (incluindo o efeito térmico), simulação do escoamento na tubulação, simulação do comportamento da bomba centrífuga, levando em consideração os efeitos da natureza do líquido e os aspectos do reservatório. Adicionalmente, são encontrados animações tridimensionais para cada subsistema BCS (transformador, motor, bomba, selo ou protetor, separador de gás e quadro de comando). O simulador computacional propõe uma melhoria no acompanhamento de poços de petróleo visando o aumento da produtividade do poço. Atualmente, os simuladores comerciais estão baseados em equipamentos específicos do fabricante, dificultando obter resultados com outros equipamentos. Na técnica proposta, existe suporte para diversos fabricantes.
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  • CARLOS MANUEL DIAS VIEGAS
  • Análise de Desempenho de Estratégias de Retransmissão para o Mecanismo HCCA do Padrão de Redes Sem Fio IEEE 802.11e
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 03/07/2009

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  • Este trabalho apresenta a análise de desempenho de algoritmos de retransmissão de tráfego propostos para o mecanismo de acesso ao meio HCCA do padrão IEEE 802.11e aplicados ao ambiente industrial. Devido à natureza deste tipo de ambiente, repleto de interferências eletromagnéticas, e à do meio de transmissão sem fio do padrão IEEE 802.11, susceptível a tais interferências, em conjunto com a ausência de mecanismos de retransmissão, remete a uma situação impraticável para garantias de qualidade de serviço ao tráfego de tempo real, ao qual o padrão IEEE 802.11e se propõe e este tipo de ambiente requer. Desta forma, para resolver este problema, este trabalho propõe uma nova abordagem que engloba a criação e avaliação de algoritmos de retransmissão com o intuito de garantir um nível de robustez, confiabilidade e qualidade de serviço à comunicação sem fio presente em tais ambientes. Assim, de acordo com esta abordagem, em caso de erros na transmissão, o escalonador de tráfego poderá gerenciar retransmissões para que os dados perdidos possam ser recuperados. A avaliação da abordagem proposta é realizada através de simulações, onde os algoritmos de retransmissão são aplicados a diferentes cenários, que são abstrações de um ambiente industrial, e os resultados dessa avaliação são obtidos com o auxílio de um simulador de redes desenvolvido e comparados entre si para avaliar qual dos algoritmos possui melhor eficiência em determinada aplicação.

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  • Este trabalho apresenta a análise de desempenho de algoritmos de retransmissão de tráfego propostos para o mecanismo de acesso ao meio HCCA do padrão IEEE 802.11e aplicados ao ambiente industrial. Devido à natureza deste tipo de ambiente, repleto de interferências eletromagnéticas, e à do meio de transmissão sem fio do padrão IEEE 802.11, susceptível a tais interferências, em conjunto com a ausência de mecanismos de retransmissão, remete a uma situação impraticável para garantias de qualidade de serviço ao tráfego de tempo real, ao qual o padrão IEEE 802.11e se propõe e este tipo de ambiente requer. Desta forma, para resolver este problema, este trabalho propõe uma nova abordagem que engloba a criação e avaliação de algoritmos de retransmissão com o intuito de garantir um nível de robustez, confiabilidade e qualidade de serviço à comunicação sem fio presente em tais ambientes. Assim, de acordo com esta abordagem, em caso de erros na transmissão, o escalonador de tráfego poderá gerenciar retransmissões para que os dados perdidos possam ser recuperados. A avaliação da abordagem proposta é realizada através de simulações, onde os algoritmos de retransmissão são aplicados a diferentes cenários, que são abstrações de um ambiente industrial, e os resultados dessa avaliação são obtidos com o auxílio de um simulador de redes desenvolvido e comparados entre si para avaliar qual dos algoritmos possui melhor eficiência em determinada aplicação.
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  • AGUINALDO BEZERRA BATISTA JÚNIOR
  • Firewall para Protocolos Industriais
  • Orientador : PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSÉ SÉRGIO DA ROCHA NETO
  • PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • Data: 06/07/2009

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  • A utilização de firewalls é uma abordagem amplamente aceita quando se deseja proteger redes de Tecnologia de Automação (TA) de redes de Tecnologia da Informação (TI). Esta dissertação aborda o desenvolvimento de uma firewall para redes de automação baseadas em TCP/IP que protege dispositivos industriais de tráfego em desconformidade com o tráfego esperado. Todo tráfego de rede que não está de acordo com os padrões de um determinado protocolo industrial ou que não respeitas as limitações impostas é considerado anormal e deve ser bloqueado. Foi desenvolvida uma aplicação em nível de usuário que realiza a filtragem de tráfego sobre a camada de aplicação. O protocolo industrial escolhido como estudo de caso foi o Modbus/TCP, devido à sua simplicidade, documentação abundante e alta relevância em redes industriais.

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  • A utilização de firewalls é uma abordagem amplamente aceita quando se deseja proteger redes de Tecnologia de Automação (TA) de redes de Tecnologia da Informação (TI). Esta dissertação aborda o desenvolvimento de uma firewall para redes de automação baseadas em TCP/IP que protege dispositivos industriais de tráfego em desconformidade com o tráfego esperado. Todo tráfego de rede que não está de acordo com os padrões de um determinado protocolo industrial ou que não respeitas as limitações impostas é considerado anormal e deve ser bloqueado. Foi desenvolvida uma aplicação em nível de usuário que realiza a filtragem de tráfego sobre a camada de aplicação. O protocolo industrial escolhido como estudo de caso foi o Modbus/TCP, devido à sua simplicidade, documentação abundante e alta relevância em redes industriais.
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  • WANY LEYDIANE SOUZA DE ANDRADE
  • Estimação de Modelos ARIMA/ARIMAX e Aplicação em Inferência de Perdas de Propano
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 16/07/2009

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  • Nesta dissertação de mestrado realiza-se um estudo sobre séries temporais, que contém uma descrição das principais técnicas existentes para análise de séries temporais lineares, detalhando-se mais profundamente os modelos ARIMA e ARIMAX. Os modelos ARIMA e ARIMAX destinam-se à modelagem de séries temporais que podem ser representadas por equações lineares, sejam elas estacionárias ou não-estacionárias. Dentro do processo de estimação do modelo ARIMA/ARIMAX, usam-se várias técnicas combinadas, em diferentes partes desse processo, como: Critério de Informação de Akaike para a escolha das ordens e atrasos do modelo e o algoritmo Recursive Least Squares para estimar os coeficientes do modelo. O problema a ser abordado nesta dissertação consiste em, de posse apenas de amostras de uma série temporal no domínio do tempo, e de uma entrada (ou várias) do sistema gerador dessa série temporal, estimar um modelo que represente adequadamente essa série, com o menor erro possível em relação à série real e à série ajustada pelo modelo. Os principais resultados desta dissertação são a implementação e validação de algoritmos para determinação de ordens, coeficientes e atrasos dos modelos ARIMA/ARIMAX. Outro resultado refere-se à estimação do modelo e à realização de inferências para a série temporal do estudo de caso, a série de Perdas de Propano no topo da coluna deetanizadora de uma Unidade de Processamento de Gás Natural. As estimações realizadas sobre a saída da série do estudo de caso funcionarão como um sensor de software capaz de indicar a perda de propano nessa coluna em caso de ausência de um sensor de hardware para tal finalidade.

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  • Nesta dissertação de mestrado realiza-se um estudo sobre séries temporais, que contém uma descrição das principais técnicas existentes para análise de séries temporais lineares, detalhando-se mais profundamente os modelos ARIMA e ARIMAX. Os modelos ARIMA e ARIMAX destinam-se à modelagem de séries temporais que podem ser representadas por equações lineares, sejam elas estacionárias ou não-estacionárias. Dentro do processo de estimação do modelo ARIMA/ARIMAX, usam-se várias técnicas combinadas, em diferentes partes desse processo, como: Critério de Informação de Akaike para a escolha das ordens e atrasos do modelo e o algoritmo Recursive Least Squares para estimar os coeficientes do modelo. O problema a ser abordado nesta dissertação consiste em, de posse apenas de amostras de uma série temporal no domínio do tempo, e de uma entrada (ou várias) do sistema gerador dessa série temporal, estimar um modelo que represente adequadamente essa série, com o menor erro possível em relação à série real e à série ajustada pelo modelo. Os principais resultados desta dissertação são a implementação e validação de algoritmos para determinação de ordens, coeficientes e atrasos dos modelos ARIMA/ARIMAX. Outro resultado refere-se à estimação do modelo e à realização de inferências para a série temporal do estudo de caso, a série de Perdas de Propano no topo da coluna deetanizadora de uma Unidade de Processamento de Gás Natural. As estimações realizadas sobre a saída da série do estudo de caso funcionarão como um sensor de software capaz de indicar a perda de propano nessa coluna em caso de ausência de um sensor de hardware para tal finalidade.
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  • ANTONIO HIGOR FREIRE DE MORAIS
  • eOSI: Um modelo para Desenvolvimento de Sistemas Embarcados Tolerantes a Falhas
  • Orientador : GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 17/07/2009

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  • A evolução das tecnologias em semicondutores possibilita que dispositivos sejam desenvolvidos cada vez mais com uma maior capacidade de processamento. Neste sentido, estes componentes passam a ter sua utilização ampliada para um maior campo de atuação. Ambientes da indústria petroleira, mineração, automotivos e hospitalares são exemplos de setores que estão utilizando tais dispositivos com maior frequência em seus processos. As atividades que são desenvolvidas por estas indústrias estão diretamente envolvidas com a segurança ambiental e a saúde daqueles que nela trabalham. Desta forma, torna-se mister a utilização de sistemas que sejam dotados de características de segurança extra que possam conferir a estes sistemas maior confiabilidade, segurança e disponibilidade. O modelo de referencia eOSI que será apresentado por esta Dissertação tem por objetivo permitir que estes sistemas sejam desenvolvidos sob uma nova perspectiva que facilite a escolha das estratégias de tolerância a falha a serem empregadas na aplicação. Como forma de validar a utilização deste modelo será apresentada uma arquitetura de suporte que foi desenvolvida em FPGA com base neste modelo.

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  • A evolução das tecnologias em semicondutores possibilita que dispositivos sejam desenvolvidos cada vez mais com uma maior capacidade de processamento. Neste sentido, estes componentes passam a ter sua utilização ampliada para um maior campo de atuação. Ambientes da indústria petroleira, mineração, automotivos e hospitalares são exemplos de setores que estão utilizando tais dispositivos com maior frequência em seus processos. As atividades que são desenvolvidas por estas indústrias estão diretamente envolvidas com a segurança ambiental e a saúde daqueles que nela trabalham. Desta forma, torna-se mister a utilização de sistemas que sejam dotados de características de segurança extra que possam conferir a estes sistemas maior confiabilidade, segurança e disponibilidade. O modelo de referencia eOSI que será apresentado por esta Dissertação tem por objetivo permitir que estes sistemas sejam desenvolvidos sob uma nova perspectiva que facilite a escolha das estratégias de tolerância a falha a serem empregadas na aplicação. Como forma de validar a utilização deste modelo será apresentada uma arquitetura de suporte que foi desenvolvida em FPGA com base neste modelo.
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  • RICARDO WENDELL
  • Seleção de Características de Imagem Para Reconhecimento e Classificação em Tempo Real

  • Orientador : AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEJANDRO CESAR FRERY ORGAMBIDE
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 29/07/2009

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  • Neste trabalho, introduzimos melhorias na abordagem de redução de dados e na ex-
    tração e seleção de características visuais com o objetivo principal de melhorar a per-
    formance no processamento de visão de baixo nível visando possibilitar a realização
    de tarefas envolvendo reconhecimento de objetos por plataformas robóticas em tempo
    real. O modelo proposto pode ser aplicado em diversas situações e em ambientes não-
    estruturados, proporcionando funcionalidades requisitadas em uma grande categoria de
    problemas de visão computacional. Discutimos os conceitos e soluções propostos pelo
    modelo, incluindo a organização e estruturação dos algoritmos propostos, apresentando
    implementações realizadas em linguagem C e usando a plataforma Java, demonstrando
    sua aplicabilidade. A validação deste modelo é realizada com experimentos práticos que
    demonstram a redução no tempo de processamento e a capacidade de reconhecimento e
    classificação de objetos utilizando uma rede neural do tipo perceptron em multi-camadas
    treinada com algoritmo Backpropagation. Convém ressaltar que a base deste modelo
    propiciou o desenvolvimento de novas funcionalidades tais como a atenção visual e a
    implementação de uma fóvea móvel para a melhor abstração das informações visuais,
    desenvolvido em outro trabalho paralelo ao nosso.


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  • Neste trabalho, introduzimos melhorias na abordagem de redução de dados e na ex-
    tração e seleção de características visuais com o objetivo principal de melhorar a per-
    formance no processamento de visão de baixo nível visando possibilitar a realização
    de tarefas envolvendo reconhecimento de objetos por plataformas robóticas em tempo
    real. O modelo proposto pode ser aplicado em diversas situações e em ambientes não-
    estruturados, proporcionando funcionalidades requisitadas em uma grande categoria de
    problemas de visão computacional. Discutimos os conceitos e soluções propostos pelo
    modelo, incluindo a organização e estruturação dos algoritmos propostos, apresentando
    implementações realizadas em linguagem C e usando a plataforma Java, demonstrando
    sua aplicabilidade. A validação deste modelo é realizada com experimentos práticos que
    demonstram a redução no tempo de processamento e a capacidade de reconhecimento e
    classificação de objetos utilizando uma rede neural do tipo perceptron em multi-camadas
    treinada com algoritmo Backpropagation. Convém ressaltar que a base deste modelo
    propiciou o desenvolvimento de novas funcionalidades tais como a atenção visual e a
    implementação de uma fóvea móvel para a melhor abstração das informações visuais,
    desenvolvido em outro trabalho paralelo ao nosso.

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  • RAFAEL BESERRA GOMES
  • Multi-resolução com Fóvea Móvel para Redução e Abstração de Dados em Tempo Real
  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO MOTTA DE CARVALHO
  • HERMAN MARTINS GOMES
  • LUIZ EDUARDO CUNHA LEITE
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 07/08/2009

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  • Nós propomos uma nova abordagem para reduzir e abstrair informações visuais para aplicações de visão robótica. Basicamente, uma fóvea móvel em combinação com uma representação em multi-resolução é criada a partir de um par de imagens, reduzindo a quantidade de informações das imagens originais. Com essa nova abordagem teórica, é possível aplicar diversos filtros, calcular disparidade estéreo e obter análise de movimento em tempo real (pelo menos 30 quadros por segundo). Como principal contribuição, a fóvea móvel permite, na maior parte do tempo, que um robô não necessite realizar movimentação física de dispositivos de forma a ter a região de interesse no centro das imagens. Nós apresentamos a formalização matemática da abordagem com fóvea móvel e os algoritmos. Validamos o modelo proposto com resultados experimentais.

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  • Nós propomos uma nova abordagem para reduzir e abstrair informações visuais para aplicações de visão robótica. Basicamente, uma fóvea móvel em combinação com uma representação em multi-resolução é criada a partir de um par de imagens, reduzindo a quantidade de informações das imagens originais. Com essa nova abordagem teórica, é possível aplicar diversos filtros, calcular disparidade estéreo e obter análise de movimento em tempo real (pelo menos 30 quadros por segundo). Como principal contribuição, a fóvea móvel permite, na maior parte do tempo, que um robô não necessite realizar movimentação física de dispositivos de forma a ter a região de interesse no centro das imagens. Nós apresentamos a formalização matemática da abordagem com fóvea móvel e os algoritmos. Validamos o modelo proposto com resultados experimentais.
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  • ANTONIO SALVIO DE ABREU
  • Desenvolvimento de Monopolos Quase-Espirais para Aplicações em Sistemas UWB
  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 11/08/2009

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  • Este trabalho consiste na análise de uma estrutura de antena de microfita projetada para aplicação em sistemas de banda ultra larga (ultra wideband – UWB). Trata-se de um estudo prospectivo e analítico onde são experimentadas as modificações na geometria da antena, observando-se sua adequação aos objetivos propostos. Sabe-se que a antena UWB deve operar numa faixa de no mínimo 500 MHz, e atender uma banda fracionária maior ou igual a 25%. É desejável ainda, que a antena atenda às especificações de faixa determinadas pela FCC – Federal Communication Commission, que em 2002 regulamentou o sistema UWB designando a largura de banda de 7,5 GHz, numa faixa que varia de 3,1 GHz a 10,6 GHz. fixando a densidade espectral de potência máxima de operação em -41,3 dBm/MHz, e definindo a banda fracionária em 20%. O estudo parte de uma estrutura de geometria em forma de @ estilizada, que evolui através de modificações na sua forma, simuladas nos softwares comerciais CST MICROWAVE STUDIO, versão 5.3.1, e, em seguida, testado com o uso do ANSOFT HFSS, versão 9. Variações estas, com base em observações de publicações disponíveis na literatura, referentes a antenas de microfita monopolo planar. Como resultado é proposta uma antena, denominada Antena Monopolo Quase-Espiral Planar Retangular para aplicações em sistemas UWB – AMQEUWB, que apresenta resultados simulados e medidos satisfatórios, coerente com os objetivos do estudo. Algumas propostas para trabalhos futuros estão citadas.

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  • Este trabalho consiste na análise de uma estrutura de antena de microfita projetada para aplicação em sistemas de banda ultra larga (ultra wideband – UWB). Trata-se de um estudo prospectivo e analítico onde são experimentadas as modificações na geometria da antena, observando-se sua adequação aos objetivos propostos. Sabe-se que a antena UWB deve operar numa faixa de no mínimo 500 MHz, e atender uma banda fracionária maior ou igual a 25%. É desejável ainda, que a antena atenda às especificações de faixa determinadas pela FCC – Federal Communication Commission, que em 2002 regulamentou o sistema UWB designando a largura de banda de 7,5 GHz, numa faixa que varia de 3,1 GHz a 10,6 GHz. fixando a densidade espectral de potência máxima de operação em -41,3 dBm/MHz, e definindo a banda fracionária em 20%. O estudo parte de uma estrutura de geometria em forma de @ estilizada, que evolui através de modificações na sua forma, simuladas nos softwares comerciais CST MICROWAVE STUDIO, versão 5.3.1, e, em seguida, testado com o uso do ANSOFT HFSS, versão 9. Variações estas, com base em observações de publicações disponíveis na literatura, referentes a antenas de microfita monopolo planar. Como resultado é proposta uma antena, denominada Antena Monopolo Quase-Espiral Planar Retangular para aplicações em sistemas UWB – AMQEUWB, que apresenta resultados simulados e medidos satisfatórios, coerente com os objetivos do estudo. Algumas propostas para trabalhos futuros estão citadas.
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  • IRADILSON FERREIRA DA COSTA
  • Antenas e Superfícies Seletivas de Frequência Reconfiguráveis para Sistemas de Comunicação sem Fio
  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • GLAUCO FONTGALLAND
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • SILVIO ERNESTO BARBIN
  • Data: 11/08/2009

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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar como as antenas de microfita e as superfícies seletivas de frequência reconfiguráveis podem ser alternativas para operar em sistemas de comunicação sem fio que necessitem alterar sua frequência de operação de acordo com os requisitos impostos a este sistema ou condições do meio. O propósito central é apresentar uma antena de microfita com patch circular reconfigurável utilizando um anel parasita e uma superfície seletiva de frequência tipo dipolo reconfigurável. Para isto são apresentados temas fundamentais como as antenas de microfita, diodos PIN e a teoria fundamental de operação das antenas e superfícies seletivas de frequência reconfiguráveis. São apresentadas todas as simulações e medições realizadas dos protótipos construídos e é feita uma análise de alguns parâmetros como largura de banda e diagrama de radiação, para as antenas, e características de transmissão, para as superfícies seletivas de frequência. Foram utilizadas fitas de cobre no lugar das chaves para a prova do conceito de reconfigurabilidade.

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  • Este trabalho tem como objetivo apresentar como as antenas de microfita e as superfícies seletivas de frequência reconfiguráveis podem ser alternativas para operar em sistemas de comunicação sem fio que necessitem alterar sua frequência de operação de acordo com os requisitos impostos a este sistema ou condições do meio. O propósito central é apresentar uma antena de microfita com patch circular reconfigurável utilizando um anel parasita e uma superfície seletiva de frequência tipo dipolo reconfigurável. Para isto são apresentados temas fundamentais como as antenas de microfita, diodos PIN e a teoria fundamental de operação das antenas e superfícies seletivas de frequência reconfiguráveis. São apresentadas todas as simulações e medições realizadas dos protótipos construídos e é feita uma análise de alguns parâmetros como largura de banda e diagrama de radiação, para as antenas, e características de transmissão, para as superfícies seletivas de frequência. Foram utilizadas fitas de cobre no lugar das chaves para a prova do conceito de reconfigurabilidade.
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  • DIEGO FERNANDES SALES
  • Análise de Handover inter e intra – célula em um Sistema de Telefonia Celular através de Método de Medição Simplificado
  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • JOABSON NOGUEIRA DE CARVALHO
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 12/08/2009

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  • Esta dissertação apresenta a aplicação de um aparelho portátil, PlugData MG100G, equipado com um módulo celular, para análise de cobertura de radiofreqüência em uma rede GSM na cidade de João Pessoa - PB em quatro regiões distintas. O equipamento, originalmente, foi criado para uso em ambientes fixos, e para isso, tornou-se necessária sua adaptação para que fosse utilizado em condições de mobilidade. A análise de RF é feita através do Mobile Measurement Reports (MMRs) que são usados com propósitos de avaliar o handover na rede. Por intermédio do Measurement Reports é possível identificar a célula que serve o móvel e uma lista de células vizinhas mais próximas monitoradas pelo próprio móvel. Neste trabalho são analisados apenas os dados referentes à célula servidora e às duas células vizinhas mais próximas. Verificam-se tanto handovers inter– células (entre células) como handovers intra – células (no interior das células). Através dos resultados obtidos pode-se fazer uma análise em relação ao planejamento de freqüências criado para as regiões onde as medidas foram realizadas e à qualidade de serviço oferecida pela rede.

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  • Esta dissertação apresenta a aplicação de um aparelho portátil, PlugData MG100G, equipado com um módulo celular, para análise de cobertura de radiofreqüência em uma rede GSM na cidade de João Pessoa - PB em quatro regiões distintas. O equipamento, originalmente, foi criado para uso em ambientes fixos, e para isso, tornou-se necessária sua adaptação para que fosse utilizado em condições de mobilidade. A análise de RF é feita através do Mobile Measurement Reports (MMRs) que são usados com propósitos de avaliar o handover na rede. Por intermédio do Measurement Reports é possível identificar a célula que serve o móvel e uma lista de células vizinhas mais próximas monitoradas pelo próprio móvel. Neste trabalho são analisados apenas os dados referentes à célula servidora e às duas células vizinhas mais próximas. Verificam-se tanto handovers inter– células (entre células) como handovers intra – células (no interior das células). Através dos resultados obtidos pode-se fazer uma análise em relação ao planejamento de freqüências criado para as regiões onde as medidas foram realizadas e à qualidade de serviço oferecida pela rede.
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  • ROBSON HEBRAICO CIPRIANO MANICOBA
  • Estudo Comparativo de Técnicas de Cascateamento de Superfícies Seletivas em Frequência
  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • GLAUCO FONTGALLAND
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • Data: 12/08/2009

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  • Este trabalho apresenta uma análise teórica e numérica do cascateamento de superfícies seletivas de frequência, que usa patches retangulares e fractais de Koch triangular como elementos. Para isto, são utilizadas duas técnicas de cascateamento, visando à determinação das características de transmissão e de reflexão. Superfícies seletivas de frequência abrangem uma grande área das Telecomunicações e têm sido largamente utilizadas devido a seu baixo custo, peso reduzido e habilidade de se integrar com outros circuitos de microondas. Elas são especialmente importantes em diversas aplicações, como aviões, sistemas de antenas, radomes, foguetes, mísseis, etc. Aplicações de FSS em faixas de freqüência elevadas têm sido investigadas, assim como aplicações destas estruturas em cascata ou multicamadas, e FSS ativas. Especificamente, as análises usam a teoria de circuitos de microondas, em conjunto com os harmônicos de Floquet, permite a obtenção das expressões dos parâmetros de espalhamento de cada estrutura e também da estrutura composta por duas ou mais FSS. No trabalho, são apresentados resultados numéricos para as características de transmissão. São feitas comparações com resultados experimentais e também com resultados simulados utilizando o software comercial Ansoft Designer® v3. São apresentadas, ainda, sugestões de continuidade do trabalho.

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  • Este trabalho apresenta uma análise teórica e numérica do cascateamento de superfícies seletivas de frequência, que usa patches retangulares e fractais de Koch triangular como elementos. Para isto, são utilizadas duas técnicas de cascateamento, visando à determinação das características de transmissão e de reflexão. Superfícies seletivas de frequência abrangem uma grande área das Telecomunicações e têm sido largamente utilizadas devido a seu baixo custo, peso reduzido e habilidade de se integrar com outros circuitos de microondas. Elas são especialmente importantes em diversas aplicações, como aviões, sistemas de antenas, radomes, foguetes, mísseis, etc. Aplicações de FSS em faixas de freqüência elevadas têm sido investigadas, assim como aplicações destas estruturas em cascata ou multicamadas, e FSS ativas. Especificamente, as análises usam a teoria de circuitos de microondas, em conjunto com os harmônicos de Floquet, permite a obtenção das expressões dos parâmetros de espalhamento de cada estrutura e também da estrutura composta por duas ou mais FSS. No trabalho, são apresentados resultados numéricos para as características de transmissão. São feitas comparações com resultados experimentais e também com resultados simulados utilizando o software comercial Ansoft Designer® v3. São apresentadas, ainda, sugestões de continuidade do trabalho.
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  • LINCOLN MACHADO DE ARAUJO
  • Análise Teórica e Experimental de Antenas Planares e Suas Aplicações em Superfícies Seletivas de Frequência
  • Orientador : ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO LUIZ PEREIRA DE SIQUEIRA CAMPOS
  • JEFFERSON COSTA E SILVA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 13/08/2009

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  • Este trabalho apresenta uma análise teórica e numérica de estruturas que utilizam superfícies seletivas de frequência aplicadas a antenas do tipo patch.. Para isso, é utilizado o método FDTD visando determinar os campos refletidos no domínio do tempo. As aplicações das superfícies seletivas de freqüência e antenas patch abrangem uma grande área das Telecomunicações, principalmente em comunicações móveis e vão desde filtros até as antenas banda larga. Especificamente, a análise usa os campos transmitidos e refletidos obtidos no domínio do tempo, em conjunto com transformada de Fourier permitindo a obtenção dos parâmetros de transmissão da antena. A condição de contorno absorvedora utilizada foi a de camada perfeitamente casada (PML), permitindo a determinação numérica dos campos com uma quantidade menor de interferências provenientes de reflexões nos limites do espaço discretizado. São considerados patches retangulares condutores sobre uma camada dielétrica e alimentados por linha de microfita. Foram analisadas superfícies seletivas de frequência periódicas e quase periódicas tanto no plano de terra quanto no plano do próprio patch. E realizada uma revisão bibliográfica a respeito da utilização de superfícies seletivas de frequência em antenas patch. Também são comparados resultados numéricos e medidos para a perda de retorno das estruturas analisadas. São apresentadas, ainda, sugestões de continuidade para este trabalho.

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  • Este trabalho apresenta uma análise teórica e numérica de estruturas que utilizam superfícies seletivas de frequência aplicadas a antenas do tipo patch.. Para isso, é utilizado o método FDTD visando determinar os campos refletidos no domínio do tempo. As aplicações das superfícies seletivas de freqüência e antenas patch abrangem uma grande área das Telecomunicações, principalmente em comunicações móveis e vão desde filtros até as antenas banda larga. Especificamente, a análise usa os campos transmitidos e refletidos obtidos no domínio do tempo, em conjunto com transformada de Fourier permitindo a obtenção dos parâmetros de transmissão da antena. A condição de contorno absorvedora utilizada foi a de camada perfeitamente casada (PML), permitindo a determinação numérica dos campos com uma quantidade menor de interferências provenientes de reflexões nos limites do espaço discretizado. São considerados patches retangulares condutores sobre uma camada dielétrica e alimentados por linha de microfita. Foram analisadas superfícies seletivas de frequência periódicas e quase periódicas tanto no plano de terra quanto no plano do próprio patch. E realizada uma revisão bibliográfica a respeito da utilização de superfícies seletivas de frequência em antenas patch. Também são comparados resultados numéricos e medidos para a perda de retorno das estruturas analisadas. São apresentadas, ainda, sugestões de continuidade para este trabalho.
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  • PLINIO ALTOE COSTA VIEIRA
  • Projeto de um Sistema Emulador de Escoamentos e Vaso de Separação Primária
  • Orientador : FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • SERGIO JOSE GONCALVES E SILVA
  • VANJA MARIA DE FRANCA BEZERRA
  • Data: 02/09/2009

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  • A proposta desse trabalho foi desenvolver uma planta-piloto com o objetivo principal de emular picos de pressão de escoamentos num vaso de separação. Efeito semelhante ao provocado pela produção em forma de golfadas em poços de produção equipados com o método de elevação artificial plunger lift. A motivação para o desenvolvimento do mesmo foi a necessidade de se testar, numa planta em escala menor, uma nova técnica desenvolvida para a estimação da vazão de gás em poços produtores equipados com plunger lift. Para seu desenvolvimento foram realizados estudos sobre dos efeitos dos escoamentos multifásicos, funcionamento de métodos de elevação artificial em poços de plunger lift, dos elementos de instrumentação industrial, válvulas de controle, dimensionamento de vasos separadores e sistemas de medição. A metodologia utilizada foi a definição dos fluxogramas do processo, seus parâmetros e como seriam gerados os efeitos necessários para o sucesso dos experimentos. Assim, foram definidas as válvulas de controle, o dimensionamento e construção dos vasos e a aquisição dos demais equipamentos utilizados. Um dos vasos funciona como reservatório de ar comprimido que, conectado ao vaso de separação, gera pulsos de gás controlados por uma válvula on/off. Com o sistema emulador pronto, foram realizadas diversas experiências de controle, sendo o controle de pressão com geração de picos e medição de vazão a principal experiência, onde se comprovou a eficiência da utilização da planta no problema que a motivou. Concluiu-se que o sistema é capaz de gerar efeitos de escoamentos com picos de pressão num vaso de separação primária. Estudos como a estimação de vazão de gás na saida do vaso e diversos estudos acadêmicos poderão ser feitos e testados numa escala menor sendo aplicados em seguida nas plantas reais, evitando perda de tempo e dinheiro.

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  • A proposta desse trabalho foi desenvolver uma planta-piloto com o objetivo principal de emular picos de pressão de escoamentos num vaso de separação. Efeito semelhante ao provocado pela produção em forma de golfadas em poços de produção equipados com o método de elevação artificial plunger lift. A motivação para o desenvolvimento do mesmo foi a necessidade de se testar, numa planta em escala menor, uma nova técnica desenvolvida para a estimação da vazão de gás em poços produtores equipados com plunger lift. Para seu desenvolvimento foram realizados estudos sobre dos efeitos dos escoamentos multifásicos, funcionamento de métodos de elevação artificial em poços de plunger lift, dos elementos de instrumentação industrial, válvulas de controle, dimensionamento de vasos separadores e sistemas de medição. A metodologia utilizada foi a definição dos fluxogramas do processo, seus parâmetros e como seriam gerados os efeitos necessários para o sucesso dos experimentos. Assim, foram definidas as válvulas de controle, o dimensionamento e construção dos vasos e a aquisição dos demais equipamentos utilizados. Um dos vasos funciona como reservatório de ar comprimido que, conectado ao vaso de separação, gera pulsos de gás controlados por uma válvula on/off. Com o sistema emulador pronto, foram realizadas diversas experiências de controle, sendo o controle de pressão com geração de picos e medição de vazão a principal experiência, onde se comprovou a eficiência da utilização da planta no problema que a motivou. Concluiu-se que o sistema é capaz de gerar efeitos de escoamentos com picos de pressão num vaso de separação primária. Estudos como a estimação de vazão de gás na saida do vaso e diversos estudos acadêmicos poderão ser feitos e testados numa escala menor sendo aplicados em seguida nas plantas reais, evitando perda de tempo e dinheiro.
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  • FRANCISCO DE ASSIS BRITO FILHO
  • VCO Banda Larga Integrado para Receptor a Cinco Portas

  • Orientador : FERNANDO RANGEL DE SOUSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO RANGEL DE SOUSA
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • ROBSON NUNES DE LIMA
  • VINCENT PATRICK MARIE BOURGUET
  • Data: 03/09/2009

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  • Este trabalho apresenta um VCO anel banda-larga para ser utilizado em receptores para Rádio Cognitivo baseados no correlator a cinco portas. Uma arquitetura diferencial de três estágios com porta de transmissão é utilizada como forma de manter uma sintonia linear em larga faixa de frequências, bem como, um baixo ruído de fase. Análises de Monte-Carlo foram feita para avaliar as variações de fase em cada estágio, o que constitui uma figura de mérito importante em receptores baseados no correlator de cinco portas. Observou-se correspondência razoavelmente linear entre tensão de controle e frequência de oscilação na faixa compreendida entre 200 MHz e 1800 MHz. O VCO foi preliminarmente projetado para tecnologia CMOS IBM de 130 nanômetros.


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  • Este trabalho apresenta um VCO anel banda-larga para ser utilizado em receptores para Rádio Cognitivo baseados no correlator a cinco portas. Uma arquitetura diferencial de três estágios com porta de transmissão é utilizada como forma de manter uma sintonia linear em larga faixa de frequências, bem como, um baixo ruído de fase. Análises de Monte-Carlo foram feita para avaliar as variações de fase em cada estágio, o que constitui uma figura de mérito importante em receptores baseados no correlator de cinco portas. Observou-se correspondência razoavelmente linear entre tensão de controle e frequência de oscilação na faixa compreendida entre 200 MHz e 1800 MHz. O VCO foi preliminarmente projetado para tecnologia CMOS IBM de 130 nanômetros.

25
  • HAULISSON JODY BATISTA DA COSTA
  • Modelagem em SystemC-AMS de uma plataforma compativel com o sistema de Coleta de dados Brasileiro
  • Orientador : FERNANDO RANGEL DE SOUSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAVID SIMONETTI BARBALHO
  • FERNANDO RANGEL DE SOUSA
  • SEBASTIAN YURI CAVALCANTI CATUNDA
  • Data: 03/09/2009

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  • A dissertação apresenta os resultados de modelagem e simulação em SystemC-AMS de uma plataforma de identificação compatível com o sistema de Coleta de Dados do INPE. O sistema foi concebido a partir de quatro blocos comportamentais que compreende o modelo orbital do canal, do identificador, do controlador e transmissor. Todos esses modelos foram simulados simultaneamente a fim de especificar os componentes e para obter um banco de testes que guie no projeto da plataforma.

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  • A dissertação apresenta os resultados de modelagem e simulação em SystemC-AMS de uma plataforma de identificação compatível com o sistema de Coleta de Dados do INPE. O sistema foi concebido a partir de quatro blocos comportamentais que compreende o modelo orbital do canal, do identificador, do controlador e transmissor. Todos esses modelos foram simulados simultaneamente a fim de especificar os componentes e para obter um banco de testes que guie no projeto da plataforma.
26
  • ADAUTO LUIS TADEO BERNARDES DA FONSECA
  • Metodologia de Verificação Funcional para Circuitos Analógicos

  • Orientador : FERNANDO RANGEL DE SOUSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELMAR UWE KURT MELCHER
  • FERNANDO RANGEL DE SOUSA
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • VINCENT PATRICK MARIE BOURGUET
  • Data: 04/09/2009

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  • O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma ferramenta de verificação para circuitos analógicos. O principal objetivo desta é aumentar a automação dos processos de verificação. Além disso, proporcionar a construção de um ambiente de verificação capaz de gerar relatórios ao longo deste processo. Esta metodologia é baseada na técnica do Modelo de Ouro, no entanto, ela também propõe uma segunda técnica para verificar o modelo de referência, para se obter resultados mais confiáveis. A metodologia foi utilizada, como estudo de caso, na verificação de um amplificador operacional.



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  • O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma ferramenta de verificação para circuitos analógicos. O principal objetivo desta é aumentar a automação dos processos de verificação. Além disso, proporcionar a construção de um ambiente de verificação capaz de gerar relatórios ao longo deste processo. Esta metodologia é baseada na técnica do Modelo de Ouro, no entanto, ela também propõe uma segunda técnica para verificar o modelo de referência, para se obter resultados mais confiáveis. A metodologia foi utilizada, como estudo de caso, na verificação de um amplificador operacional.


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  • FABIANO MEDEIROS DE AZEVEDO
  • Proposta de Algoritmo para Detecção de Vazamentos em Oleodutos utilizando Análise Freqüencial de Sinais de Pressão

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 23/10/2009

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  • A detecção de vazamentos em dutos é assunto de grande interesse para empresas que realizam o transporte de petróleo e seus derivados, tendo em vista o crescente rigor da legislação ambiental nos países industrializados e em processo de industrialização. No entanto, as tecnologias existentes hoje ainda não estão plenamente consolidadas e estudos vêm sendo realizados com vistas a atingir maiores níveis de sensibilidade e confiabilidade para a detecção de vazamentos em uma ampla variedade de regimes de escoamento.
       Neste sentido, este estudo apresenta os resultados obtidos com a análise do espectro de freqüência de sinais de pressão de oleodutos em diversas situações de escoamento, tais como escoamento normal, vazamentos, partida e parada de bombas, etc. Os resultados indicam que é possível diferenciar o espectro freqüencial dessas diferentes condições de escoamento, o que permite reconhecer e indicar a ocorrência de vazamentos em dutos transportando fluidos líquidos a partir da monitoração de sua pressão.
       Com base nestes resultados, são propostos um algoritmo para detecção de vazamentos em dutos utilizando a análise freqüencial de sinais de pressão e uma metodologia para sintonia e calibração deste algoritmo. O algoritmo e a metodologia de sintonia propostos são avaliados com dados obtidos a partir de vazamentos reais provocados em dutos transferindo petróleo e água, a fim de avaliar sua sensibilidade, confiabilidade e aplicabilidade para diferentes condições de escoamento.


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  • A detecção de vazamentos em dutos é assunto de grande interesse para empresas que realizam o transporte de petróleo e seus derivados, tendo em vista o crescente rigor da legislação ambiental nos países industrializados e em processo de industrialização. No entanto, as tecnologias existentes hoje ainda não estão plenamente consolidadas e estudos vêm sendo realizados com vistas a atingir maiores níveis de sensibilidade e confiabilidade para a detecção de vazamentos em uma ampla variedade de regimes de escoamento.
       Neste sentido, este estudo apresenta os resultados obtidos com a análise do espectro de freqüência de sinais de pressão de oleodutos em diversas situações de escoamento, tais como escoamento normal, vazamentos, partida e parada de bombas, etc. Os resultados indicam que é possível diferenciar o espectro freqüencial dessas diferentes condições de escoamento, o que permite reconhecer e indicar a ocorrência de vazamentos em dutos transportando fluidos líquidos a partir da monitoração de sua pressão.
       Com base nestes resultados, são propostos um algoritmo para detecção de vazamentos em dutos utilizando a análise freqüencial de sinais de pressão e uma metodologia para sintonia e calibração deste algoritmo. O algoritmo e a metodologia de sintonia propostos são avaliados com dados obtidos a partir de vazamentos reais provocados em dutos transferindo petróleo e água, a fim de avaliar sua sensibilidade, confiabilidade e aplicabilidade para diferentes condições de escoamento.

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  • MANOEL DO BONFIM LINS DE AQUINO
  • Antena de Microfita com Substrato Metamaterial
  • Orientador : HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO GOMES NETO
  • HUMBERTO CESAR CHAVES FERNANDES
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 19/11/2009

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  • Este trabalho apresenta a análise teórica e numérica dos parâmetros de uma antena de microfita tipo patch retangular sobre substrato metamaterial. Para isso, é aplicada a teoria de metamateriais - MTM, em conjunto com o método da Linha de Transmissão Transversa - LTT, para a caracterização das grandezas do substrato e obtenção das equações gerais dos campos eletromagnéticos. É realizado um estudo acerca da teoria de metamateriais com o intuito de obter seus parâmetros construtivos, os mesmos são caracterizados através de tensores permissividade e permeabilidade. Essa teoria é aplicada ao método da Linha de Transmissão Transversa chegando-se às equações gerais para os campos eletromagnéticos da antena. Em seguida são utilizados princípios da teoria eletromagnética para obter-se características como: freqüência de ressonância complexa, diagramas de radiação e largura de banda. São simulados diferentes configurações de metamateriais e antenas com o intuito de miniaturizar as dimensões físicas e aumentar a largura de banda das mesmas, os resultados são apresentados através de gráficos. A análise teórica computacional deste trabalho se mostra precisa, em comparação a outros, podendo ser empregado em dispositivos que utilizem metamateriais como substratos. Ao final são apresentadas conclusões e sugestões para trabalhos futuros.

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  • Este trabalho apresenta a análise teórica e numérica dos parâmetros de uma antena de microfita tipo patch retangular sobre substrato metamaterial. Para isso, é aplicada a teoria de metamateriais - MTM, em conjunto com o método da Linha de Transmissão Transversa - LTT, para a caracterização das grandezas do substrato e obtenção das equações gerais dos campos eletromagnéticos. É realizado um estudo acerca da teoria de metamateriais com o intuito de obter seus parâmetros construtivos, os mesmos são caracterizados através de tensores permissividade e permeabilidade. Essa teoria é aplicada ao método da Linha de Transmissão Transversa chegando-se às equações gerais para os campos eletromagnéticos da antena. Em seguida são utilizados princípios da teoria eletromagnética para obter-se características como: freqüência de ressonância complexa, diagramas de radiação e largura de banda. São simulados diferentes configurações de metamateriais e antenas com o intuito de miniaturizar as dimensões físicas e aumentar a largura de banda das mesmas, os resultados são apresentados através de gráficos. A análise teórica computacional deste trabalho se mostra precisa, em comparação a outros, podendo ser empregado em dispositivos que utilizem metamateriais como substratos. Ao final são apresentadas conclusões e sugestões para trabalhos futuros.
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  • GLAUBERTO LEILSON ALVES DE ALBUQUERQUE
  • Construção e Validação de um Receptor de GPS para uso Espacial

  • Orientador : FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • GILVAN LUIZ BORBA
  • JOSE BEZERRA PESSOA FILHO
  • Data: 20/11/2009

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  • O Sistema de Posicionamento Global, conhecido mundialmente pala sigla GPS, é um
    sistema de radionavegação construído pelos norte-americanos com intenções
    militares, mas que tiveram, com o passar do tempo, muitas aplicações de uso
    civil. No Brasil, além do desenvolvimento de foguetes de sondagem, começam a
    aparecer projetos de construção de microsatélites. Estes veículos denominados
    espaciais ou de alta dinâmica podem, quando em vôo, usufruir do sistema GPS
    para localização autônoma e verificação/controle das suas trajetórias. Apesar
    da enorme disponibilidade de receptores GPS no mercado civil, estes não podem
    ser utilizados em veículos de alta dinâmica, seja por questões ambientais
    (vibrações, temperaturas elevadas, etc.) ou por proteção lógica (via software).
    Os receptores para uso em veículos de alta dinâmica, ou veículos espaciais,
    fazem parte de uma tecnologia restrita a poucos países, que estabelecem regras
    muito rígidas para suas aquisições. O presente projeto objetiva construir e
    validar funcionamento básico deste receptor ao instalá-lo num foguete de
    sondagem e coleta de dados em vôo. O software a ser utilizado no receptor já
    estava disponível em código fonte e testado em uma plataforma de
    desenvolvimento denominada GPS Architect. Vários organismos cooperaram para
    realização projeto: AEB, UFRN, IAE, INPE e CLBI. Após vários passos para
    realização do projeto: definição das condições de funcionamento, escolha e
    aquisição dos componentes eletrônicos, fabricação das placas de circuito
    impresso, montagem e testes de integração; o mesmo foi instalado num foguete de
    sondagem VS30 lançado a partir do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno em
    Natal/RN. Apesar da coleta parcial dos dados do receptor, por falha técnica do
    sistema de telemetria do foguete, os resultados obtidos foram suficientes para
    validar o funcionamento do receptor nas condições foram propostas.

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  • O Sistema de Posicionamento Global, conhecido mundialmente pala sigla GPS, é um
    sistema de radionavegação construído pelos norte-americanos com intenções
    militares, mas que tiveram, com o passar do tempo, muitas aplicações de uso
    civil. No Brasil, além do desenvolvimento de foguetes de sondagem, começam a
    aparecer projetos de construção de microsatélites. Estes veículos denominados
    espaciais ou de alta dinâmica podem, quando em vôo, usufruir do sistema GPS
    para localização autônoma e verificação/controle das suas trajetórias. Apesar
    da enorme disponibilidade de receptores GPS no mercado civil, estes não podem
    ser utilizados em veículos de alta dinâmica, seja por questões ambientais
    (vibrações, temperaturas elevadas, etc.) ou por proteção lógica (via software).
    Os receptores para uso em veículos de alta dinâmica, ou veículos espaciais,
    fazem parte de uma tecnologia restrita a poucos países, que estabelecem regras
    muito rígidas para suas aquisições. O presente projeto objetiva construir e
    validar funcionamento básico deste receptor ao instalá-lo num foguete de
    sondagem e coleta de dados em vôo. O software a ser utilizado no receptor já
    estava disponível em código fonte e testado em uma plataforma de
    desenvolvimento denominada GPS Architect. Vários organismos cooperaram para
    realização projeto: AEB, UFRN, IAE, INPE e CLBI. Após vários passos para
    realização do projeto: definição das condições de funcionamento, escolha e
    aquisição dos componentes eletrônicos, fabricação das placas de circuito
    impresso, montagem e testes de integração; o mesmo foi instalado num foguete de
    sondagem VS30 lançado a partir do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno em
    Natal/RN. Apesar da coleta parcial dos dados do receptor, por falha técnica do
    sistema de telemetria do foguete, os resultados obtidos foram suficientes para
    validar o funcionamento do receptor nas condições foram propostas.
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  • RICARDO BARROS DE MENDONCA
  • Modelagem de Usinas Eólicas através de um Processo de Markov e Técnicas de Confiabilidade para a Estimativa Anual da Energia Produzida

  • Orientador : RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • PEDRO ANDRE CARVALHO ROSAS
  • Data: 09/12/2009

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  • Este trabalho tem por objetivo, utilizar um modelo computacional que considera as características estatísticas da velocidade do vento e as características de confiabilidade de uma turbina eólica, tais como taxas de falha e de reparo, representando a usina eólica por um processo de Markov, para determinação da estimativa anual da energia gerada e compará-la com um caso real. Este modelo também pode ser utilizado em estudos de confiabilidade, além de fornecer alguns indicadores de desempenho, que ajudarão na análise de viabilidade de implantação de uma usina eólica. Para a validação deste modelo, foram feitas simulações utilizando o banco de dados da usina eólica de Macau da PETROBRAS. Os resultados obtidos foram bem próximos do real, confirmando, assim, que o modelo reproduziu com sucesso o comportamento de todos os componentes envolvidos. Finalmente, foi feita uma comparação dos resultados apresentados por este modelo, com o resultado da energia anual estimada considerando a modelagem do comportamento do vento por uma distribuição estatística de Weibull.


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  • Este trabalho tem por objetivo, utilizar um modelo computacional que considera as características estatísticas da velocidade do vento e as características de confiabilidade de uma turbina eólica, tais como taxas de falha e de reparo, representando a usina eólica por um processo de Markov, para determinação da estimativa anual da energia gerada e compará-la com um caso real. Este modelo também pode ser utilizado em estudos de confiabilidade, além de fornecer alguns indicadores de desempenho, que ajudarão na análise de viabilidade de implantação de uma usina eólica. Para a validação deste modelo, foram feitas simulações utilizando o banco de dados da usina eólica de Macau da PETROBRAS. Os resultados obtidos foram bem próximos do real, confirmando, assim, que o modelo reproduziu com sucesso o comportamento de todos os componentes envolvidos. Finalmente, foi feita uma comparação dos resultados apresentados por este modelo, com o resultado da energia anual estimada considerando a modelagem do comportamento do vento por uma distribuição estatística de Weibull.

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  • JOSE MACEDO FIRMINO FILHO
  • Implementação e Análise de Desempenho dos Protocolos de Criptografia Neural e Diffie-Hellman em Sistemas RFID Utilizando uma Plataforma Embarcada

  • Orientador : ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Data: 16/12/2009

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  • Identificação por rádio freqüência, também chamada de RFID (Radio Frequency Identification), representa uma tecnologia de transmissão de dados sem fio. Estes dados são relacionados principalmente a códigos de identificação. A tecnologia RFID vem apresentando um grande potencial de utilização em setores da automação industrial, residencial e hospitalar. No entanto, estas aplicações podem resultar em riscos a segurança e privacidade dos usuários. Recentemente, pesquisadores vêm apresentando possíveis soluções as ameaças de segurança da tecnologia. Entre estas soluções estão os protocolos de distribuição de chaves criptográficas. O presente trabalho tem como objetivo realizar uma avaliação de desempenho dos protocolos de Criptografia Neural e Diffie-Hellman na geração de chaves em sistemas RFID. Para isso, iremos mensurar o tempo de processamento destes protocolos. Para os testes foi desenvolvido uma plataforma em FPGA (Field-Programmable Gate Array) com o processador embarcado Nios II. Sobre esta plataforma foram utilizados os protocolos de Criptografia Neural e Diffie-Hellman no processo de geração de chaves criptográficas. A metodologia de pesquisa baseia-se na agregação de conhecimento ao desenvolvimento de novos sistemas RFID através de uma análise comparativa entre esses dois protocolos de segurança da informação. As principais contribuições deste trabalho são: avaliação de desempenho dos protocolos (Diffie-Hellman e Criptografia Neural) em uma plataforma embarcada e um levantamento bibliográfico de pesquisas relacionadas à segurança da informação em sistemas RFID. Nos resultados obtidos foi possível observar que o protocolo de Diffie-Hellman é mais apropriado para sistemas RFID.


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  • Identificação por rádio freqüência, também chamada de RFID (Radio Frequency Identification), representa uma tecnologia de transmissão de dados sem fio. Estes dados são relacionados principalmente a códigos de identificação. A tecnologia RFID vem apresentando um grande potencial de utilização em setores da automação industrial, residencial e hospitalar. No entanto, estas aplicações podem resultar em riscos a segurança e privacidade dos usuários. Recentemente, pesquisadores vêm apresentando possíveis soluções as ameaças de segurança da tecnologia. Entre estas soluções estão os protocolos de distribuição de chaves criptográficas. O presente trabalho tem como objetivo realizar uma avaliação de desempenho dos protocolos de Criptografia Neural e Diffie-Hellman na geração de chaves em sistemas RFID. Para isso, iremos mensurar o tempo de processamento destes protocolos. Para os testes foi desenvolvido uma plataforma em FPGA (Field-Programmable Gate Array) com o processador embarcado Nios II. Sobre esta plataforma foram utilizados os protocolos de Criptografia Neural e Diffie-Hellman no processo de geração de chaves criptográficas. A metodologia de pesquisa baseia-se na agregação de conhecimento ao desenvolvimento de novos sistemas RFID através de uma análise comparativa entre esses dois protocolos de segurança da informação. As principais contribuições deste trabalho são: avaliação de desempenho dos protocolos (Diffie-Hellman e Criptografia Neural) em uma plataforma embarcada e um levantamento bibliográfico de pesquisas relacionadas à segurança da informação em sistemas RFID. Nos resultados obtidos foi possível observar que o protocolo de Diffie-Hellman é mais apropriado para sistemas RFID.

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  • BRUNO SIELLY JALES COSTA
  • Ambiente para Desenvolvimento de Aplicações Fuzzy Industriais

     

    Ambiente para Desenvolvimento de Aplicações Fuzzy Industriais
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 22/12/2009

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  • Este trabalho descreve o design, implementação e aplicação de um sistema para controle de processos industriais, baseado na lógica fuzzy e desenvolvido na linguagem Java, com suporte à comunicação industrial através do protocolo OPC. Além do framework Java, o software é completamente independente de outras plataformas. Ele provê ferramentas amigáveis e funcionais para modelagem, construção e edição de sistemas de inferência fuzzy complexos, e utiliza tais sistemas lógicos no controle de uma grande variedade de processos industriais. Os principais requisitos do sistema desenvolvido devem ser flexibilidade, robustez, confiabilidade e facilidade de expansão.


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  • Este trabalho descreve o design, implementação e aplicação de um sistema para controle de processos industriais, baseado na lógica fuzzy e desenvolvido na linguagem Java, com suporte à comunicação industrial através do protocolo OPC. Além do framework Java, o software é completamente independente de outras plataformas. Ele provê ferramentas amigáveis e funcionais para modelagem, construção e edição de sistemas de inferência fuzzy complexos, e utiliza tais sistemas lógicos no controle de uma grande variedade de processos industriais. Os principais requisitos do sistema desenvolvido devem ser flexibilidade, robustez, confiabilidade e facilidade de expansão.

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  • ÁLVARO MEDEIROS AVELINO
  • Processamento embarcado aplicado a um sistema de detecção de vazamentos

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • JOSE BEZERRA DE MENEZES FILHO
  • Data: 23/12/2009

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  • Os sistemas embarcados estão amplamente difundidos atualmente. Um exemplo é o
    Digital Signal Processor (DSP), que é um dispositivo com alto poder de processamento.
    A contribuição deste trabalho consiste na implementação em DSP da lógica de um sis-
    tema de detecção de vazamentos em tempo real. Dentre os vários métodos de detecção de
    vazamentos existentes atualmente este trabalho se desenvolve utilizando uma técnica ba-
    seada na análise da pressão no duto e que utiliza Transformada Wavelet e Redes Neurais.
    Nesse contexto o DSP, além de realizar o processamento digital do sinal de pressão, tam-
    bém comunica-se com um Global Positioning System (GPS), que auxilia na localização
    do vazamento e com um sistema supervisório, disponibilizando informações para este.
    Para garantir robustez e confiabilidade na comunicação entre DSP e sistema supervisório
    é utilizado o protocolo Modbus. Como trata-se de uma aplicação de tempo real, uma aten-
    ção especial é dada ao tempo de resposta de cada uma das tarefas realizadas pelo DSP. Os
    testes e simulações de vazamentos foram realizados utilizando a estrutura do Laboratório
    de Avaliação de Medição em Petróleo (LAMP), da Universidade Federal do Rio Grande
    do Norte (UFRN).


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  • Os sistemas embarcados estão amplamente difundidos atualmente. Um exemplo é o
    Digital Signal Processor (DSP), que é um dispositivo com alto poder de processamento.
    A contribuição deste trabalho consiste na implementação em DSP da lógica de um sis-
    tema de detecção de vazamentos em tempo real. Dentre os vários métodos de detecção de
    vazamentos existentes atualmente este trabalho se desenvolve utilizando uma técnica ba-
    seada na análise da pressão no duto e que utiliza Transformada Wavelet e Redes Neurais.
    Nesse contexto o DSP, além de realizar o processamento digital do sinal de pressão, tam-
    bém comunica-se com um Global Positioning System (GPS), que auxilia na localização
    do vazamento e com um sistema supervisório, disponibilizando informações para este.
    Para garantir robustez e confiabilidade na comunicação entre DSP e sistema supervisório
    é utilizado o protocolo Modbus. Como trata-se de uma aplicação de tempo real, uma aten-
    ção especial é dada ao tempo de resposta de cada uma das tarefas realizadas pelo DSP. Os
    testes e simulações de vazamentos foram realizados utilizando a estrutura do Laboratório
    de Avaliação de Medição em Petróleo (LAMP), da Universidade Federal do Rio Grande
    do Norte (UFRN).

Teses
1
  • FLAVIUS DA LUZ E GORGONIO
  • Uma Arquitetura para Análise de Agrupamentos sobre Bases de Dados Distribuídas Aplicada a Segmentação de Mercado
  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANNE MAGALY DE PAULA CANUTO
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • PAULO JORGE LEITÃO ADEODATO
  • Data: 06/03/2009

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  • Mineração de dados pode ser definida como um conjunto de técnicas para a extração de conhecimento e procura de padrões úteis e previamente desconhecidos em grandes volumes de dados multidimensionais. Algoritmos tradicionais de análise de agrupamento, como mapas auto-organizáveis e K-means têm sido largamente utilizados como ferramentas de mineração de dados, com o objetivo de permitir a visualização de dados de elevada dimensionalidade, auxiliando na identificação de agrupamentos de dados com características semelhantes. No entanto, algoritmos tradicionais para análise de dados podem não ser eficientes para algumas aplicações atuais por não considerarem a existência de dados armazenados de forma distribuída. Assim, uma crescente tendência de minerar dados armazenados de forma distribuída tem motivado o surgimento de métodos que permitem analisar cada uma das bases de dados isoladamente e combinar os resultados parciais para obter um resultado final. Este trabalho apresenta uma arquitetura para análise de agrupamentos em bases de dados distribuídas, a partir da utilização de algoritmos tradicionais, que reduz sensivelmente a quantidade de dados transferidos entre as unidades remotas e a unidade central. A arquitetura é composta por uma estratégia, baseada em quantização vetorial, que possibilita extrair um conjunto de representantes a partir de partições horizontais e/ou verticais da base de dados, a fim de se obter visões parciais dos agrupamentos existentes em cada um dos conjuntos de dados locais. Posteriormente, os representantes de cada unidade local são enviados à unidade central, que efetua a combinação dos resultados parciais através de um processo de agrupamento sobre os representantes dos dados. Os resultados experimentais obtidos com a utilização da arquitetura proposta sobre diferentes conjuntos de dados demonstram que essa estratégia consegue obter resultados com mesma eficácia que os obtidos com as técnicas de mineração de dados convencionais, onde todas as bases de dados são transferidas para uma unidade central durante a etapa de pré-processamento.

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  • Mineração de dados pode ser definida como um conjunto de técnicas para a extração de conhecimento e procura de padrões úteis e previamente desconhecidos em grandes volumes de dados multidimensionais. Algoritmos tradicionais de análise de agrupamento, como mapas auto-organizáveis e K-means têm sido largamente utilizados como ferramentas de mineração de dados, com o objetivo de permitir a visualização de dados de elevada dimensionalidade, auxiliando na identificação de agrupamentos de dados com características semelhantes. No entanto, algoritmos tradicionais para análise de dados podem não ser eficientes para algumas aplicações atuais por não considerarem a existência de dados armazenados de forma distribuída. Assim, uma crescente tendência de minerar dados armazenados de forma distribuída tem motivado o surgimento de métodos que permitem analisar cada uma das bases de dados isoladamente e combinar os resultados parciais para obter um resultado final. Este trabalho apresenta uma arquitetura para análise de agrupamentos em bases de dados distribuídas, a partir da utilização de algoritmos tradicionais, que reduz sensivelmente a quantidade de dados transferidos entre as unidades remotas e a unidade central. A arquitetura é composta por uma estratégia, baseada em quantização vetorial, que possibilita extrair um conjunto de representantes a partir de partições horizontais e/ou verticais da base de dados, a fim de se obter visões parciais dos agrupamentos existentes em cada um dos conjuntos de dados locais. Posteriormente, os representantes de cada unidade local são enviados à unidade central, que efetua a combinação dos resultados parciais através de um processo de agrupamento sobre os representantes dos dados. Os resultados experimentais obtidos com a utilização da arquitetura proposta sobre diferentes conjuntos de dados demonstram que essa estratégia consegue obter resultados com mesma eficácia que os obtidos com as técnicas de mineração de dados convencionais, onde todas as bases de dados são transferidas para uma unidade central durante a etapa de pré-processamento.
2
  • ALZIRA FERREIRA DA SILVA
  • RoboEduc: Uma Metodologia de Aprendizado com Robótica Educacional
  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • JOAO VILHETE VIEGAS DABREU
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MARIA DAS GRAÇAS GALVÃO PINTO COELHO
  • SILVIA SILVA DA COSTA BOTELHO
  • Data: 16/03/2009

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  • Propomos uma metodologia de ensino-aprendizagem com base na teoria sócio-histórica de Vygostky para uso da robótica em escolas do Ensino Fundamental. Buscando ampliar o leque de aplicação da robótica na educação, o tema deste trabalho é o uso de robôs como mediadores no processo ensino-aprendizagem. O objetivo prático é fazer experiências em escolas do ensino fundamental, com robôs sendo construídos, programados e controlados por crianças na faixa etária de seis a dez anos. Nossa proposta situa-se na área de pesquisa denominada de Robótica Educacional (ou Pedagógica), que busca utilizar a robótica como instrumento no combate da exclusão digital e tecnológica. Basicamente, analisamos como as crianças resolvem problemas contextualizados com a utilização de robôs. A partir dessas situações, podemos verificar que as interações entre os integrantes de cada grupo crescem à medida que as oficinas se desenvolvem. Isto reforça o modelo de aprendizado de Vigotsky, baseado na teoria sócio-interacionista. As oficinas realizadas são um meio efetivo e promissor para desenvolvimento de projetos de Inclusão Digital e Tecnológica.

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  • Propomos uma metodologia de ensino-aprendizagem com base na teoria sócio-histórica de Vygostky para uso da robótica em escolas do Ensino Fundamental. Buscando ampliar o leque de aplicação da robótica na educação, o tema deste trabalho é o uso de robôs como mediadores no processo ensino-aprendizagem. O objetivo prático é fazer experiências em escolas do ensino fundamental, com robôs sendo construídos, programados e controlados por crianças na faixa etária de seis a dez anos. Nossa proposta situa-se na área de pesquisa denominada de Robótica Educacional (ou Pedagógica), que busca utilizar a robótica como instrumento no combate da exclusão digital e tecnológica. Basicamente, analisamos como as crianças resolvem problemas contextualizados com a utilização de robôs. A partir dessas situações, podemos verificar que as interações entre os integrantes de cada grupo crescem à medida que as oficinas se desenvolvem. Isto reforça o modelo de aprendizado de Vigotsky, baseado na teoria sócio-interacionista. As oficinas realizadas são um meio efetivo e promissor para desenvolvimento de projetos de Inclusão Digital e Tecnológica.
3
  • DENNIS BARRIOS ARANIBAR
  • Aprendizado por Reforço com Valores de Influência em Sistemas Multi-agentes
  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE DA SILVA SIMÕES
  • ANNE MAGALY DE PAULA CANUTO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RICARDO CORDEIRO DE FARIAS
  • Data: 19/03/2009

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  • Neste trabalho, propomos um novo paradigma de aprendizado coletivo baseado em retornos fornecidos por vários agentes que tentam realizar uma tarefa sobre um mesmo ambiente. O paradigma é apresentado na forma do algoritmo de aprendizado por reforço e o denominamos de aprendizado por reforço com valores de influência. Este novo paradigma é de certa forma inspirado nas interações sociais entre pessoas, onde as opiniões de uns influenciam nas decisões dos outros. Com base no modelo proposto foi criado o algoritmo IVQ-Learning o qual depois de ser testado em jogos repetitivos, e jogos estocásticos simples, se mostrou como uma boa opção na tentativa de obter algoritmos que garantam a convergência para o equilíbrio de Nash ótimo em problemas cooperativos. Assim, estes resultados nos encorajam a continuar com a presente pesquisa, de forma a modelar completamente o paradigma e definir a influência dos seus parâmetros no processo de aprendizado. Pretendemos aplicar este paradigma ao problema de geração de mapas de ambientes de forma cooperativa, e é importante observar que, a luz da bibliografia estudada, este problema ainda não foi abordado com a utilização de agentes com capacidade de aprender.

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  • Neste trabalho, propomos um novo paradigma de aprendizado coletivo baseado em retornos fornecidos por vários agentes que tentam realizar uma tarefa sobre um mesmo ambiente. O paradigma é apresentado na forma do algoritmo de aprendizado por reforço e o denominamos de aprendizado por reforço com valores de influência. Este novo paradigma é de certa forma inspirado nas interações sociais entre pessoas, onde as opiniões de uns influenciam nas decisões dos outros. Com base no modelo proposto foi criado o algoritmo IVQ-Learning o qual depois de ser testado em jogos repetitivos, e jogos estocásticos simples, se mostrou como uma boa opção na tentativa de obter algoritmos que garantam a convergência para o equilíbrio de Nash ótimo em problemas cooperativos. Assim, estes resultados nos encorajam a continuar com a presente pesquisa, de forma a modelar completamente o paradigma e definir a influência dos seus parâmetros no processo de aprendizado. Pretendemos aplicar este paradigma ao problema de geração de mapas de ambientes de forma cooperativa, e é importante observar que, a luz da bibliografia estudada, este problema ainda não foi abordado com a utilização de agentes com capacidade de aprender.
4
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • Algoritmo Q-Learning como Estratégia de Exploração e/ou Explotação para as Metaheurísticas GRASP e Algoritmo Genético
  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • CARLOS HENRIQUE COSTA RIBEIRO
  • DARIO JOSE ALOISE
  • GERARDO VALDISIO RODRIGUES VIANA
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • Data: 20/03/2009

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  • Técnicas de otimização conhecidas como metaheurísticas têm obtido sucesso na resolução de problemas classificados como NP - Árduos. Estes métodos utilizam abordagens não determinísticas que geram soluções próximas do ótimo sem, no entanto, garantir a determinação do ótimo global. Além das dificuldades inerentes à complexidade que caracteriza os problemas de otimização, as metaheurísticas enfrentam ainda o dilema de exploração/explotação, que consiste em escolher entre intensificação da busca em uma região específica e a exploração mais ampla do espaço de soluções. Uma forma de orientar tais algoritmos em busca de melhores soluções é supri-los de maior conhecimento do problema através da utilização de um agente inteligente, capaz de reconhecer regiões promissoras e/ou identificar em que momento deverá diversificar a direção de busca, isto pode ser feito através da aplicação de Aprendizagem por Reforço. Neste contexto, este trabalho propõe o uso de uma técnica de Aprendizagem por Reforço - especificamente o Algoritmo Q-learning - como uma estratégia de exploração/explotação para as metaheurísticas GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure) e Algoritmo Genético. Na implementação da metaheurística GRASP proposta, utilizou-se o Q-learning em substituição ao algoritmo guloso-aleatório tradicionalmente usado na fase de construção. Tal substituição teve como objetivo melhorar a qualidade das soluções iniciais que serão utilizadas na fase de busca local do GRASP, e, ao mesmo tempo, suprir esta metaheurísticas de um mecanismo de memória adaptativa que permita a reutilização de boas decisões tomadas em iterações passadas e que evite a repetição de decisões não promissoras. No Algoritmo Genético, o algoritmo Q-learning foi utilizado para gerar uma população inicial de alta aptidão, e após um determinado número de gerações, caso a taxa de diversidade da população seja menor do que um determinado limite L, ele é também utilizado em uma forma alternativa de operador de cruzamento. Outra modificação importante no algoritmo genético híbrido é a proposta de um processo de interação mutuamente cooperativa entre o os operadores genéticos e o Algoritmo Q-learning. Neste processo interativo/cooperativo o algoritmo Q-learning recebe uma atualização adicional na matriz dos Q-valores com base na solução elite da população corrente. Os experimentos computacionais apresentados neste trabalho consistem em comparar os resultados obtidos com a implementação de versões tradicionais das metaheurísticas citadas, com aqueles obtidos utilizando os métodos híbridos propostos. Ambos os algoritmos foram aplicados com sucesso ao problema do caixeiro viajante simétrico, que por sua vez, foi modelado como um processo de decisão de Markov.

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  • Técnicas de otimização conhecidas como metaheurísticas têm obtido sucesso na resolução de problemas classificados como NP - Árduos. Estes métodos utilizam abordagens não determinísticas que geram soluções próximas do ótimo sem, no entanto, garantir a determinação do ótimo global. Além das dificuldades inerentes à complexidade que caracteriza os problemas de otimização, as metaheurísticas enfrentam ainda o dilema de exploração/explotação, que consiste em escolher entre intensificação da busca em uma região específica e a exploração mais ampla do espaço de soluções. Uma forma de orientar tais algoritmos em busca de melhores soluções é supri-los de maior conhecimento do problema através da utilização de um agente inteligente, capaz de reconhecer regiões promissoras e/ou identificar em que momento deverá diversificar a direção de busca, isto pode ser feito através da aplicação de Aprendizagem por Reforço. Neste contexto, este trabalho propõe o uso de uma técnica de Aprendizagem por Reforço - especificamente o Algoritmo Q-learning - como uma estratégia de exploração/explotação para as metaheurísticas GRASP (Greedy Randomized Adaptive Search Procedure) e Algoritmo Genético. Na implementação da metaheurística GRASP proposta, utilizou-se o Q-learning em substituição ao algoritmo guloso-aleatório tradicionalmente usado na fase de construção. Tal substituição teve como objetivo melhorar a qualidade das soluções iniciais que serão utilizadas na fase de busca local do GRASP, e, ao mesmo tempo, suprir esta metaheurísticas de um mecanismo de memória adaptativa que permita a reutilização de boas decisões tomadas em iterações passadas e que evite a repetição de decisões não promissoras. No Algoritmo Genético, o algoritmo Q-learning foi utilizado para gerar uma população inicial de alta aptidão, e após um determinado número de gerações, caso a taxa de diversidade da população seja menor do que um determinado limite L, ele é também utilizado em uma forma alternativa de operador de cruzamento. Outra modificação importante no algoritmo genético híbrido é a proposta de um processo de interação mutuamente cooperativa entre o os operadores genéticos e o Algoritmo Q-learning. Neste processo interativo/cooperativo o algoritmo Q-learning recebe uma atualização adicional na matriz dos Q-valores com base na solução elite da população corrente. Os experimentos computacionais apresentados neste trabalho consistem em comparar os resultados obtidos com a implementação de versões tradicionais das metaheurísticas citadas, com aqueles obtidos utilizando os métodos híbridos propostos. Ambos os algoritmos foram aplicados com sucesso ao problema do caixeiro viajante simétrico, que por sua vez, foi modelado como um processo de decisão de Markov.
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  • RAQUEL ESPERANZA PATIÑO ESCARCINA
  • Seleção Seqüencial de Descritores por análise da Semântica para Recuperação de Imagens Baseada no Conteúdo
  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AARAO LYRA
  • ADILSON GONZAGA
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 20/03/2009

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  • Com o crescimento acelerado dos bancos de dados de diversos tipos (texto, multimí- dia, etc.), é visto que existe uma necessidade de propor métodos que permitam ordenar, acessar e recuperar os dados de forma simples e rápida. Os bancos de dados de imagens além de ter estas necessidades, requerem de uma representação das imagens de forma que as características de conteúdo semântico sejam consideradas. Neste sentido, diversas propostas tais como a recuperação baseada em anotações textuais vem sendo feitas. Na proposta com anotações, a recuperação é baseada na comparação entre a descrição textual que um usuário possa fazer da imagem e as descrições das imagens armazenadas no banco de dados. Entre suas desvantagens vemos que a descrição textual é muito dependente do observador, além do esforço computacional requerido para descrever todas as imagens no banco de dados. Uma outra proposta é a recuperação baseada no conteúdo - CBIR, onde cada imagem é representada pelas suas características de baixo nível como são: cor, forma, textura, etc. Neste sentido, os resultados na área de CBIR tem-se mostrado muito promissores. porém, a representação da semântica das imagens por caracter ísticas de baixo nível é um problema em aberto. Novos algoritmos para a extração de características assim como novos métodos de indexação tem sido propostos na literatura. Porém, estes algoritmos tornam-se cada vez mais complexos. Logo, fazendo uma análise, é natural perguntar se existe uma relação entre a semântica e as características de baixo nível extraídas em uma imagem? e se existe uma relação, quais descritores a representam melhor? o que nos leva a uma nova pergunta: quantos descritores usar para a representação do conteúdo das imagens?. O trabalho apresentado nesta tese, propõe um método para analisar a relação que existe entre descritores de baixo nível e a semântica, na tentativa de responder às perguntas formuladas. Ainda, observou-se que em relação as formas de indexar as imagens existem três possibilidades: Usando vetores característicos compostos, usando estruturas de indexação independentes e paralelas para cada descritor ou conjunto deles e usando vetores característicos ordenados em forma seqüencial. Assim, as duas primeiras formas foram amplamente estudadas e aplicadas na literatura, porém não se encontraram registros da terceira forma ter sequer sido explorada. Então nesta tese propõe-se também indexar usando uma estrutura seqüencial dos descritores e ainda, a ordem destes descritores deve estar baseada na relação que existe entre cada descritor e a semântica dos usuários. Finalmente, a proposta de indexação realizada nesta tese se mostrou superior às propostas tradicionais e ainda, mostrou-se experimentalmente que a ordem nesta seqüência é relevante e existe uma relação direta entre esta ordem e a relação dos descritores de baixo nível com a semântica dos usuários.

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  • Com o crescimento acelerado dos bancos de dados de diversos tipos (texto, multimí- dia, etc.), é visto que existe uma necessidade de propor métodos que permitam ordenar, acessar e recuperar os dados de forma simples e rápida. Os bancos de dados de imagens além de ter estas necessidades, requerem de uma representação das imagens de forma que as características de conteúdo semântico sejam consideradas. Neste sentido, diversas propostas tais como a recuperação baseada em anotações textuais vem sendo feitas. Na proposta com anotações, a recuperação é baseada na comparação entre a descrição textual que um usuário possa fazer da imagem e as descrições das imagens armazenadas no banco de dados. Entre suas desvantagens vemos que a descrição textual é muito dependente do observador, além do esforço computacional requerido para descrever todas as imagens no banco de dados. Uma outra proposta é a recuperação baseada no conteúdo - CBIR, onde cada imagem é representada pelas suas características de baixo nível como são: cor, forma, textura, etc. Neste sentido, os resultados na área de CBIR tem-se mostrado muito promissores. porém, a representação da semântica das imagens por caracter ísticas de baixo nível é um problema em aberto. Novos algoritmos para a extração de características assim como novos métodos de indexação tem sido propostos na literatura. Porém, estes algoritmos tornam-se cada vez mais complexos. Logo, fazendo uma análise, é natural perguntar se existe uma relação entre a semântica e as características de baixo nível extraídas em uma imagem? e se existe uma relação, quais descritores a representam melhor? o que nos leva a uma nova pergunta: quantos descritores usar para a representação do conteúdo das imagens?. O trabalho apresentado nesta tese, propõe um método para analisar a relação que existe entre descritores de baixo nível e a semântica, na tentativa de responder às perguntas formuladas. Ainda, observou-se que em relação as formas de indexar as imagens existem três possibilidades: Usando vetores característicos compostos, usando estruturas de indexação independentes e paralelas para cada descritor ou conjunto deles e usando vetores característicos ordenados em forma seqüencial. Assim, as duas primeiras formas foram amplamente estudadas e aplicadas na literatura, porém não se encontraram registros da terceira forma ter sequer sido explorada. Então nesta tese propõe-se também indexar usando uma estrutura seqüencial dos descritores e ainda, a ordem destes descritores deve estar baseada na relação que existe entre cada descritor e a semântica dos usuários. Finalmente, a proposta de indexação realizada nesta tese se mostrou superior às propostas tradicionais e ainda, mostrou-se experimentalmente que a ordem nesta seqüência é relevante e existe uma relação direta entre esta ordem e a relação dos descritores de baixo nível com a semântica dos usuários.
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  • DANIELLE SIMONE DA SILVA CASILLO
  • Controle Preditivo Não Linear Baseado no Modelo de Hammerstein com Prova de Estabilidade
  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADHEMAR DE BARROS FONTES
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • OTACILIO DA MOTA ALMEIDA
  • Data: 27/03/2009

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  • O Controle Preditivo tem recebido muita atenção nas últimas décadas, visto que a necessidade de compreender, analisar, predizer e controlar sistemas reais tem crescido rapidamente com o avanço tecnológico e industrial. O objetivo desta tese é apresentar uma contribuição para o desenvolvimento e implementação de Controladores Preditivos Não lineares baseado no modelo de Hammerstein, bem como fazer uma avaliação de suas propriedades. Neste caso, no desenvolvimento do Controlador Preditivo Não Linear utiliza-se o método de linearização por degrau de tempo e é introduzido um termo de compensação a fim de melhorar o desempenho do mesmo. A principal motivação desta tese é o estudo e a prova da estabilidade para o Controlador Preditivo Não Linear baseado no modelo de Hammerstein. Para isso utilizou-se os conceitos de setores e Critério de Popov. Testes de simulação com modelos da literatura mostram que as abordagens propostas são capazes de controlar com um bom desempenho e garantir a estabilidade dos sistemas.

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  • O Controle Preditivo tem recebido muita atenção nas últimas décadas, visto que a necessidade de compreender, analisar, predizer e controlar sistemas reais tem crescido rapidamente com o avanço tecnológico e industrial. O objetivo desta tese é apresentar uma contribuição para o desenvolvimento e implementação de Controladores Preditivos Não lineares baseado no modelo de Hammerstein, bem como fazer uma avaliação de suas propriedades. Neste caso, no desenvolvimento do Controlador Preditivo Não Linear utiliza-se o método de linearização por degrau de tempo e é introduzido um termo de compensação a fim de melhorar o desempenho do mesmo. A principal motivação desta tese é o estudo e a prova da estabilidade para o Controlador Preditivo Não Linear baseado no modelo de Hammerstein. Para isso utilizou-se os conceitos de setores e Critério de Popov. Testes de simulação com modelos da literatura mostram que as abordagens propostas são capazes de controlar com um bom desempenho e garantir a estabilidade dos sistemas.
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  • ROMMEL WLADIMIR DE LIMA
  • Mapa de Conteúdos e Mapa de Dependências: Ferramentas Pedagógicas para uma Metodologia de Planejamento baseada em Objetivos Educacionais e sua Implementação em um Ambiente Virtual de Aprendizagem
  • Orientador : SERGIO VIANNA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • APUENA VIEIRA GOMES
  • ARNON ALBERTO MASCARENHAS DE ANDRADE
  • FRANCISCO MILTON MENDES NETO
  • MARIA ELIZABETH SUCUPIRA FURTADO
  • SERGIO VIANNA FIALHO
  • Data: 01/06/2009

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  • Com a expansão da Educação a Distância, promovida principalmente pelos novos recursos tecnológicos, existe atualmente uma procura por ferramentas e metodologias que possibilitem trabalhar o ensino-aprendizagem, de acordo com teorias pedagógicas consolidadas e que possam ser inseridas nos Ambientes Virtuais de Aprendizagem. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de planejamento, baseada em teorias pedagógicas já comprovadas, e que contribua para a inserção da avaliação no processo de ensino-aprendizagem. Para isso foi realizado uma revisão da literatura para identificação dos conceitos pedagógicos necessários à definição da metodologia e utilizado um método descritivo no estabelecimento das relações existentes entre esses conceitos e a Educação a Distância. Como resultado desse processo, foram especificados e implementados o Mapa de Conteúdos e o Mapa de Dependências, duas ferramentas pedagógicas que promovem o planejamento de uma disciplina e possibilitam pensar a avaliação ainda nessa fase. Implementadas no Moodle, as ferramentas desenvolvidas foram testadas em uma disciplina a distância para observação, na prática, dos conceitos implementados. Com isso, foi possível verificar que a metodologia de planejamento proposta, através das ferramentas desenvolvidas, auxilia no planejamento da disciplina e no processo de avaliação do aluno, contribuindo para inserção da avaliação no processo de ensino-aprendizagem e colocando o aluno como elemento central desse processo.

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  • Com a expansão da Educação a Distância, promovida principalmente pelos novos recursos tecnológicos, existe atualmente uma procura por ferramentas e metodologias que possibilitem trabalhar o ensino-aprendizagem, de acordo com teorias pedagógicas consolidadas e que possam ser inseridas nos Ambientes Virtuais de Aprendizagem. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia de planejamento, baseada em teorias pedagógicas já comprovadas, e que contribua para a inserção da avaliação no processo de ensino-aprendizagem. Para isso foi realizado uma revisão da literatura para identificação dos conceitos pedagógicos necessários à definição da metodologia e utilizado um método descritivo no estabelecimento das relações existentes entre esses conceitos e a Educação a Distância. Como resultado desse processo, foram especificados e implementados o Mapa de Conteúdos e o Mapa de Dependências, duas ferramentas pedagógicas que promovem o planejamento de uma disciplina e possibilitam pensar a avaliação ainda nessa fase. Implementadas no Moodle, as ferramentas desenvolvidas foram testadas em uma disciplina a distância para observação, na prática, dos conceitos implementados. Com isso, foi possível verificar que a metodologia de planejamento proposta, através das ferramentas desenvolvidas, auxilia no planejamento da disciplina e no processo de avaliação do aluno, contribuindo para inserção da avaliação no processo de ensino-aprendizagem e colocando o aluno como elemento central desse processo.
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  • ROQUE MENDES PRADO TRINDADE
  • Uma Fundamentação Matemática para Processamento Digital de Sinais Intervalares
  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AARAO LYRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • BENEDITO MELO ACIOLY
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • RENATA HAX SANDER REISER
  • ROBERTO CALLEJAS BEDREGAL
  • Data: 05/06/2009

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  • Este trabalho explora uma fundamentação matemática, para o processamento digital de sinais sob uma óptica da matemática intervalar. Pretende explorar o problema aberto de precisão e de representação de dados em sistemas digitais, trabalhando com uma versão intervalar de representação de sinais. Processamento de sinais é uma área muito rica e complexa, por isso, faremos um recorte e focaremos em sistemas lineares invariantes no tempo. Existe uma vasta literatura na área, mas mesmo assim, ainda existe alguns conceitos na matemática intervalar que precisam ser redefinidos ou elaborados para a construção de uma teoria sólida de processamento de sinais intervalares. Construiremos os fundamentos básicos para processamentos de sinais na versão intervalar, tais como as propriedades básicas linearidade, estabilidade, causalidade, uma versão intervalar de sistemas lineares e suas propriedades. Serão apresentadas versões intervalares da convolução e da transformada Z. Será feita análise de convergências de sistemas usando a transformada Z intervalar, uma distância essencialmente intervalar, números complexos intervalares, aplicação em um filtro intervalar.

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  • Este trabalho explora uma fundamentação matemática, para o processamento digital de sinais sob uma óptica da matemática intervalar. Pretende explorar o problema aberto de precisão e de representação de dados em sistemas digitais, trabalhando com uma versão intervalar de representação de sinais. Processamento de sinais é uma área muito rica e complexa, por isso, faremos um recorte e focaremos em sistemas lineares invariantes no tempo. Existe uma vasta literatura na área, mas mesmo assim, ainda existe alguns conceitos na matemática intervalar que precisam ser redefinidos ou elaborados para a construção de uma teoria sólida de processamento de sinais intervalares. Construiremos os fundamentos básicos para processamentos de sinais na versão intervalar, tais como as propriedades básicas linearidade, estabilidade, causalidade, uma versão intervalar de sistemas lineares e suas propriedades. Serão apresentadas versões intervalares da convolução e da transformada Z. Será feita análise de convergências de sistemas usando a transformada Z intervalar, uma distância essencialmente intervalar, números complexos intervalares, aplicação em um filtro intervalar.
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  • RAIMUNDO SANTOS MOURA
  • Metodologia para Modelagem, Validação e Programação de Controladores Lógicos Industriais Usando Statecharts Básicos
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
  • PAULO ROMERO MARTINS MACIEL
  • Data: 09/06/2009

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  • Apesar de muitos estudos tentarem desenvolver métodos ``amigáveis'' para programação de controladores lógicos industriais, estes ainda são programados através de métodos convencionais no estilo tentativa e erro e, na prática, usualmente não existe documentação escrita para esses sistemas. A solução ideal seria usar um ambiente computacional que permita engenheiros industriais implementar o sistema usando linguagens de alto nível e que obedeçam padrões internacionais. Baseado nessa perspectiva, este trabalho propõe um procedimento sistemático para modelar a planta e o controle de sistemas com dinâmica discreta que incluem operações sequenciais, paralelas e temporizadas, usando um formalismo baseado nos Statecharts, denominado Statecharts Básicos (SCB). A metodologia também permite procedimentos automáticos de validação e implementação desses sistemas. Inicialmente, descreve-se a realidade atual da área de automação industrial e apresenta-se os principais formalismos usados no processo de modelagem e síntese de controladores industriais, a saber: autômatos, teoria de controle supervisório, redes de Petri e os diagramas Statecharts. Em seguida, define-se a sintaxe e a semântica formal dos SCB e, posteriormente, descreve-se a metodologia proposta nesta Tese, que inclui a modelagem da planta e do programa de controle, a validação do modelo completo (controle+planta), bem como o algoritmo para traduzir o modelo do controle para a linguagem Ladder. Por fim, dois exemplos típicos de aplicações da área de manufatura são discutidos como estudos de casos para validar a proposta.

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  • Apesar de muitos estudos tentarem desenvolver métodos ``amigáveis'' para programação de controladores lógicos industriais, estes ainda são programados através de métodos convencionais no estilo tentativa e erro e, na prática, usualmente não existe documentação escrita para esses sistemas. A solução ideal seria usar um ambiente computacional que permita engenheiros industriais implementar o sistema usando linguagens de alto nível e que obedeçam padrões internacionais. Baseado nessa perspectiva, este trabalho propõe um procedimento sistemático para modelar a planta e o controle de sistemas com dinâmica discreta que incluem operações sequenciais, paralelas e temporizadas, usando um formalismo baseado nos Statecharts, denominado Statecharts Básicos (SCB). A metodologia também permite procedimentos automáticos de validação e implementação desses sistemas. Inicialmente, descreve-se a realidade atual da área de automação industrial e apresenta-se os principais formalismos usados no processo de modelagem e síntese de controladores industriais, a saber: autômatos, teoria de controle supervisório, redes de Petri e os diagramas Statecharts. Em seguida, define-se a sintaxe e a semântica formal dos SCB e, posteriormente, descreve-se a metodologia proposta nesta Tese, que inclui a modelagem da planta e do programa de controle, a validação do modelo completo (controle+planta), bem como o algoritmo para traduzir o modelo do controle para a linguagem Ladder. Por fim, dois exemplos típicos de aplicações da área de manufatura são discutidos como estudos de casos para validar a proposta.
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  • DANNIEL CAVALCANTE LOPES
  • Implementação e Avaliação de Máquinas de Comitê em um Ambiente com Múltiplos Processadores Embarcados em um Único Chip
  • Orientador : JORGE DANTAS DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSE ALBERTO NICOLAU DE OLIVEIRA
  • MANOEL EUSEBIO DE LIMA
  • PEDRO FERNANDES RIBEIRO NETO
  • Data: 30/07/2009

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  • O número de aplicações baseadas em sistemas embarcados cresce significativamente a cada ano. Isso se deve ao fato que apesar de sistemas embarcados possuírem restrições e unidades de processamento simples, o desempenho dessas tem melhorado a cada dia. Entretanto a complexidade das aplicações também cresce, fazendo com que sempre exista a necessidade de um desempenho melhor. Portanto apesar dessa evolução, existem casos, nos quais, um sistema embarcado com uma única unidade de processamento não é suficiente para realizar o processamento das informações em tempo hábil. Para melhorar o desempenho destes sistemas, pode-se analisar a implementação de soluções com processamento paralelo e assim utilizar-los em aplicações mais complexas que exigem um alto desempenho. A idéia é avançar além das aplicações que já utilizam sistemas embarcados, explorando a utilização de um conjunto de unidades de processamento cooperando entre si para execução de um algoritmo inteligente. O número de trabalhos existentes nas áreas de processamento paralelo, sistemas inteligentes e sistemas embarcados é grande. Entretanto trabalhos que unam essas três áreas para a solução de algum tipo de problema, são reduzidos. Diante deste contexto, esse trabalho teve como objetivo utilizar ferramentas disponíveis para arquiteturas FPGA, desenvolvendo uma plataforma com múltiplos processadores para utilização em problemas de processamento inteligente com redes neurais artificiais.

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  • O número de aplicações baseadas em sistemas embarcados cresce significativamente a cada ano. Isso se deve ao fato que apesar de sistemas embarcados possuírem restrições e unidades de processamento simples, o desempenho dessas tem melhorado a cada dia. Entretanto a complexidade das aplicações também cresce, fazendo com que sempre exista a necessidade de um desempenho melhor. Portanto apesar dessa evolução, existem casos, nos quais, um sistema embarcado com uma única unidade de processamento não é suficiente para realizar o processamento das informações em tempo hábil. Para melhorar o desempenho destes sistemas, pode-se analisar a implementação de soluções com processamento paralelo e assim utilizar-los em aplicações mais complexas que exigem um alto desempenho. A idéia é avançar além das aplicações que já utilizam sistemas embarcados, explorando a utilização de um conjunto de unidades de processamento cooperando entre si para execução de um algoritmo inteligente. O número de trabalhos existentes nas áreas de processamento paralelo, sistemas inteligentes e sistemas embarcados é grande. Entretanto trabalhos que unam essas três áreas para a solução de algum tipo de problema, são reduzidos. Diante deste contexto, esse trabalho teve como objetivo utilizar ferramentas disponíveis para arquiteturas FPGA, desenvolvendo uma plataforma com múltiplos processadores para utilização em problemas de processamento inteligente com redes neurais artificiais.
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  • ALEXANDRE MAGNUS FERNANDES GUIMARAES
  • Desenvolvimento de um Sistema de Automação para uma Planta de Inertização de Resíduos por Plasma
  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • ANTONIO RAMIREZ HIDALGO
  • OTACILIO DA MOTA ALMEIDA
  • Data: 28/08/2009

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  • Os processos tradicionais de tratamento de resíduos perigosos são questionáveis por gerar outros resíduos que afetam negativamente à saúde das pessoas. Como tentativa de minimização desses problemas foi desenvolvido um sistema de tratamento de resíduos perigosos por plasma térmico, uma tecnologia adequada por produzir altas temperaturas, impedindo a formação de poluentes bastantes tóxicos ao homem. Uma planta de tratamento de resíduos perigosos por plasma térmico foi desenvolvida, e o trabalho aqui exposto traz uma solução de controle e automação para essa planta, com a aplicação de dispositivos e técnicas de controle modernos. O sistema dispõe de recursos de monitoramento e proteções local e remoto que garantem a segurança do processo e dos operadores. Para controle de temperatura do reator principal da planta foi dada uma atenção especial por ser o recinto onde ocorre o principal processamento e por apresentar um complexo modelo matemático. Para esse fim, foram empregados controles em cascata baseados em lógica Fuzzy. O elemento central de gerenciamento da automação e controle da planta fica a cargo de um módulo CLP compacto. Um computador de processo, com uma interface homem-máquina específica, disponibiliza ao operador informações e controles da planta.

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  • Os processos tradicionais de tratamento de resíduos perigosos são questionáveis por gerar outros resíduos que afetam negativamente à saúde das pessoas. Como tentativa de minimização desses problemas foi desenvolvido um sistema de tratamento de resíduos perigosos por plasma térmico, uma tecnologia adequada por produzir altas temperaturas, impedindo a formação de poluentes bastantes tóxicos ao homem. Uma planta de tratamento de resíduos perigosos por plasma térmico foi desenvolvida, e o trabalho aqui exposto traz uma solução de controle e automação para essa planta, com a aplicação de dispositivos e técnicas de controle modernos. O sistema dispõe de recursos de monitoramento e proteções local e remoto que garantem a segurança do processo e dos operadores. Para controle de temperatura do reator principal da planta foi dada uma atenção especial por ser o recinto onde ocorre o principal processamento e por apresentar um complexo modelo matemático. Para esse fim, foram empregados controles em cascata baseados em lógica Fuzzy. O elemento central de gerenciamento da automação e controle da planta fica a cargo de um módulo CLP compacto. Um computador de processo, com uma interface homem-máquina específica, disponibiliza ao operador informações e controles da planta.
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  • ROSSANA MORENO SANTA CRUZ
  • Análise e Otimização de Superfícies Seletivas de Frequência Utilizando Redes Neurais Artificiais e Algoritmos de Otimização Natural
  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • FLAVIO JOSE VIEIRA HASSELMANN
  • GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE
  • LUIZ ALENCAR REIS DA SILVA MELLO
  • MARIA ROSA MEDEIROS LINS DE ALBUQUERQUE
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • Data: 28/09/2009

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  • As estruturas planares periódicas bidimensionais, conhecidas como Superfícies Seletivas de Frequência, têm sido bastante estudadas por causa da propriedade de filtragem de frequência que apresentam. Similares aos filtros que operam na faixa tradicional de radiofrequência, tais estruturas podem apresentar características espectrais de filtros rejeita-faixa ou passa-faixa, dependendo do tipo de elemento do arranjo (patch ou abertura, respectivamente) e podem ser utilizadas em uma variedade de aplicações, tais como radomes, refletores dicróicos, filtros de micro-ondas, condutores magnéticos artificiais, absorvedores etc. Para aumentar o desempenho de tais dispositivos eletromagnéticos e investigar suas propriedades, muitos estudiosos têm analisado vários tipos de estruturas periódicas: superfícies seletivas de frequência reconfiguráveis, filtros de múltiplas camadas seletivas, além de arranjos periódicos impressos sobre substratos dielétricos anisotrópicos e que utilizam geometrias fractais na sua formação. Em geral, não existe uma solução analítica diretamente extraída a partir da resposta em frequência de um dispositivo; desta forma, a análise de suas características espectrais requer a aplicação de técnicas de onda completa rigorosas, como o método da equação integral, por exemplo. Além disso, devido à complexidade computacional exigida para a implementação destes métodos, muitos estudiosos ainda utilizam a investigação por tentativa e erro, para alcançar critérios satisfatórios ao projeto dos dispositivos. Como este procedimento é muito trabalhoso e dependente do homem, faz-se necessário o emprego de técnicas de otimização que acelerem a obtenção de estruturas periódicas com especificações de filtragem desejadas. Alguns autores têm utilizado redes neurais artificiais e algoritmos de otimização natural, como os algoritmos genéticos e a otimização por enxame de partículas no projeto e otimização das superfícies seletivas de frequência. Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo mais aprofundado sobre o comportamento eletromagnético das estruturas periódicas seletivas de frequência, possibilitando a obtenção de dispositivos eficientes e aplicáveis na faixa de micro-ondas. Para isto, redes neurais artificiais são utilizadas em conjunto com técnicas de otimização baseadas na natureza, permitindo a investigação precisa e eficiente de vários tipos de superfícies seletivas de frequência, de forma simples e rápida, tornando-se, portanto, uma poderosa ferramenta de projeto e otimização de tais estruturas.

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  • As estruturas planares periódicas bidimensionais, conhecidas como Superfícies Seletivas de Frequência, têm sido bastante estudadas por causa da propriedade de filtragem de frequência que apresentam. Similares aos filtros que operam na faixa tradicional de radiofrequência, tais estruturas podem apresentar características espectrais de filtros rejeita-faixa ou passa-faixa, dependendo do tipo de elemento do arranjo (patch ou abertura, respectivamente) e podem ser utilizadas em uma variedade de aplicações, tais como radomes, refletores dicróicos, filtros de micro-ondas, condutores magnéticos artificiais, absorvedores etc. Para aumentar o desempenho de tais dispositivos eletromagnéticos e investigar suas propriedades, muitos estudiosos têm analisado vários tipos de estruturas periódicas: superfícies seletivas de frequência reconfiguráveis, filtros de múltiplas camadas seletivas, além de arranjos periódicos impressos sobre substratos dielétricos anisotrópicos e que utilizam geometrias fractais na sua formação. Em geral, não existe uma solução analítica diretamente extraída a partir da resposta em frequência de um dispositivo; desta forma, a análise de suas características espectrais requer a aplicação de técnicas de onda completa rigorosas, como o método da equação integral, por exemplo. Além disso, devido à complexidade computacional exigida para a implementação destes métodos, muitos estudiosos ainda utilizam a investigação por tentativa e erro, para alcançar critérios satisfatórios ao projeto dos dispositivos. Como este procedimento é muito trabalhoso e dependente do homem, faz-se necessário o emprego de técnicas de otimização que acelerem a obtenção de estruturas periódicas com especificações de filtragem desejadas. Alguns autores têm utilizado redes neurais artificiais e algoritmos de otimização natural, como os algoritmos genéticos e a otimização por enxame de partículas no projeto e otimização das superfícies seletivas de frequência. Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo mais aprofundado sobre o comportamento eletromagnético das estruturas periódicas seletivas de frequência, possibilitando a obtenção de dispositivos eficientes e aplicáveis na faixa de micro-ondas. Para isto, redes neurais artificiais são utilizadas em conjunto com técnicas de otimização baseadas na natureza, permitindo a investigação precisa e eficiente de vários tipos de superfícies seletivas de frequência, de forma simples e rápida, tornando-se, portanto, uma poderosa ferramenta de projeto e otimização de tais estruturas.
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  • KELSON ROMULO TEIXEIRA AIRES
  • ŽSegmentação de Planos Baseada em Homografia Afim, Fluxo Óptico e Reconstrução Métrica
  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • BRUNO MOTTA DE CARVALHO
  • EDUARDO OLIVEIRA FREIRE
  • GUILHERME DE ALENCAR BARRETO
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 05/10/2009

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  • Planos são importantes componentes geométricos e podem ser utilizados em uma larga variedade de tarefas de visão como reconstrução de cenas e navegação de robôs. É proposto neste trabalho um sistema de segmentação de planos baseado no cálculo de homografias, na estimação do fluxo óptico e na reconstrução métrica. Primeiramente, usando duas imagens de uma sequência monocular, um conjunto de pares de pontos de interesse correspondentes é obtido. Um algoritmo foi desenvolvido para agrupar pontos de interesse pertencentes ao mesmo plano baseado no erro de reprojeção da homografia afim. Em seguida, a informação do fluxo óptico estimado é utilizada na expansão dos planos detectados. Um novo método de estimação de fluxo óptico baseado na informação de cor é proposto. O próximo passo consiste na extração da geometria epipolar da cena. A matriz fundamental é estimada utilizando um procedimento iterativo para descartar correspondências espúrias. Assumindo o sistema calibrado a priori, as matrizes da câmera são computadas a partir da matriz essencial. Finalmente, os pontos são triangulados e a reconstrução métrica dos principais planos da cena é obtida. Testes foram executados em diferentes sequências de imagens capturadas em ambientes internos e externos, e os resultados são apresentados e discutidos.

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  • Planos são importantes componentes geométricos e podem ser utilizados em uma larga variedade de tarefas de visão como reconstrução de cenas e navegação de robôs. É proposto neste trabalho um sistema de segmentação de planos baseado no cálculo de homografias, na estimação do fluxo óptico e na reconstrução métrica. Primeiramente, usando duas imagens de uma sequência monocular, um conjunto de pares de pontos de interesse correspondentes é obtido. Um algoritmo foi desenvolvido para agrupar pontos de interesse pertencentes ao mesmo plano baseado no erro de reprojeção da homografia afim. Em seguida, a informação do fluxo óptico estimado é utilizada na expansão dos planos detectados. Um novo método de estimação de fluxo óptico baseado na informação de cor é proposto. O próximo passo consiste na extração da geometria epipolar da cena. A matriz fundamental é estimada utilizando um procedimento iterativo para descartar correspondências espúrias. Assumindo o sistema calibrado a priori, as matrizes da câmera são computadas a partir da matriz essencial. Finalmente, os pontos são triangulados e a reconstrução métrica dos principais planos da cena é obtida. Testes foram executados em diferentes sequências de imagens capturadas em ambientes internos e externos, e os resultados são apresentados e discutidos.
14
  • VINICIUS PONTE MACHADO
  • Uma Arquitetura MultiAgente aplicada a Redes Industriais Foundation FieldBus para Alocação Dinâmica de Aplicações Inteligentes baseadas em Blocos Funcionais Padrão

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DENNIS BRANDAO
  • JOAO JOSE VASCO PEIXOTO FURTADO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 11/12/2009

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  • A automação industrial está diretamente ligada ao crescimento da tecnologia da informação. Tanto as melhorias em soluções de hardware quanto o aprimoramento em metodologias de desenvolvimento de software propiciaram o crescimento do controle do processo produtivo ao longo dos anos. Nesta tese, propomos uma arquitetura que permitirá a união de duas tecnologias no âmbito de hardware (redes industriais) e software (sistemas multiagente). O objetivo de nossa proposta é unir essas tecnologias em uma arquitetura multiagente para permitir implementação de aplicações inteligentes nos dispositivos de campo. Com isso pretendemos fazer que os agentes possam detectar e apontar soluções para problemas encontrados no ambiente de rede industrial. Este trabalho ainda alia a aprendizagem de máquina ao contexto industrial, permitindo dessa forma que a arquitetura de agentes proposta possa se tornar adaptável a um contexto de produção desconhecido ou inesperado. Para isso, utilizamos redes neurais e mostramos uma estratégia para alocação destas redes em dispositivos da rede industrial. Pretendemos assim viabilizar uma melhoria no suporte a decisão em ocorrências no nível de planta auxiliando os operadores na detecção e correção de problemas e falhas.


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  • A automação industrial está diretamente ligada ao crescimento da tecnologia da informação. Tanto as melhorias em soluções de hardware quanto o aprimoramento em metodologias de desenvolvimento de software propiciaram o crescimento do controle do processo produtivo ao longo dos anos. Nesta tese, propomos uma arquitetura que permitirá a união de duas tecnologias no âmbito de hardware (redes industriais) e software (sistemas multiagente). O objetivo de nossa proposta é unir essas tecnologias em uma arquitetura multiagente para permitir implementação de aplicações inteligentes nos dispositivos de campo. Com isso pretendemos fazer que os agentes possam detectar e apontar soluções para problemas encontrados no ambiente de rede industrial. Este trabalho ainda alia a aprendizagem de máquina ao contexto industrial, permitindo dessa forma que a arquitetura de agentes proposta possa se tornar adaptável a um contexto de produção desconhecido ou inesperado. Para isso, utilizamos redes neurais e mostramos uma estratégia para alocação destas redes em dispositivos da rede industrial. Pretendemos assim viabilizar uma melhoria no suporte a decisão em ocorrências no nível de planta auxiliando os operadores na detecção e correção de problemas e falhas.

2008
Dissertações
1
  • RICARDO DE SOUSA BRITTO
  • Uma Arquitetura Distribuída de Hardware e Software para Controle de um Robô Móvel Autônomo
  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 25/01/2008

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  • Neste trabalho é apresentada uma arquitetura de hardware e software para controle do robô móvel autônomo Kapeck. O hardware do robô Kapeck é composto por um conjunto de sensores e atuadores organizados em um barramento de comunicação CAN. Dois computadores embarcados e oito placas microcontroladas foram utilizadas no sistema. Um dos computadores foi utilizado para o sistema de visão, devido à grande necessidade de processamento deste tipo de sistema. O outro computador foi utilizado para coordenar e acessar o barramento CAN e realizar as outras atividades do robô. Placas microcontroladas foram utilizadas nos sensores e atuadores. O robô possui esta configuração distribuída para um bom desempenho em tempo-real, onde os tempos de resposta e a previsibilidade temporal do sistema são importantes. Foi seguido o paradigma híbrido deliberativo-reativo para desenvolver a arquitetura proposta, devido à necessidade de aliar o comportamento reativo da rede de sensores-atuadores com as atividades deliberativas necessárias para realizar tarefas mais complexas.

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  • Neste trabalho é apresentada uma arquitetura de hardware e software para controle do robô móvel autônomo Kapeck. O hardware do robô Kapeck é composto por um conjunto de sensores e atuadores organizados em um barramento de comunicação CAN. Dois computadores embarcados e oito placas microcontroladas foram utilizadas no sistema. Um dos computadores foi utilizado para o sistema de visão, devido à grande necessidade de processamento deste tipo de sistema. O outro computador foi utilizado para coordenar e acessar o barramento CAN e realizar as outras atividades do robô. Placas microcontroladas foram utilizadas nos sensores e atuadores. O robô possui esta configuração distribuída para um bom desempenho em tempo-real, onde os tempos de resposta e a previsibilidade temporal do sistema são importantes. Foi seguido o paradigma híbrido deliberativo-reativo para desenvolver a arquitetura proposta, devido à necessidade de aliar o comportamento reativo da rede de sensores-atuadores com as atividades deliberativas necessárias para realizar tarefas mais complexas.
2
  • ANDERSON ABNER DE SANTANA SOUZA
  • Mapeamento Com Sonar Usando Grade de Ocupação Baseado em Modelagem Probabilística
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 14/02/2008

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  • Neste trabalho, propomos um método de mapeamento probabilístico com a representação do ambiente mapeado em uma grade de ocupação modificada. A idéia principal do método proposto é deixar que um robô móvel construa de forma sistemática e incremental a geometria do seu entorno, obtendo ao final um mapa completo do ambiente. Como conseqüência, o robô poderá locomover-se no seu ambiente de modo seguro, baseando-se em um índice de confiabilidade dos dados colhidos do seu sistema perceptivo. O mapa é representado de forma coerente com os dados sensoriais, sejam esses ruidosos ou não, oriundos dos sensores externoceptivos e proprioceptivos do robô. Os ruídos característicos incorporados nos dados de tais sensores são tratados por modelagem probabilística, de modo que seus efeitos possam ser visíveis no resultado final do processo de mapeamento. Os resultados dos experimentos realizados, mostrados no presente trabalho, indicam a viabilidade desta metodologia e sua aplicabilidade na área da robótica móvel autônoma, sendo assim uma contribuição para a área.

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  • Neste trabalho, propomos um método de mapeamento probabilístico com a representação do ambiente mapeado em uma grade de ocupação modificada. A idéia principal do método proposto é deixar que um robô móvel construa de forma sistemática e incremental a geometria do seu entorno, obtendo ao final um mapa completo do ambiente. Como conseqüência, o robô poderá locomover-se no seu ambiente de modo seguro, baseando-se em um índice de confiabilidade dos dados colhidos do seu sistema perceptivo. O mapa é representado de forma coerente com os dados sensoriais, sejam esses ruidosos ou não, oriundos dos sensores externoceptivos e proprioceptivos do robô. Os ruídos característicos incorporados nos dados de tais sensores são tratados por modelagem probabilística, de modo que seus efeitos possam ser visíveis no resultado final do processo de mapeamento. Os resultados dos experimentos realizados, mostrados no presente trabalho, indicam a viabilidade desta metodologia e sua aplicabilidade na área da robótica móvel autônoma, sendo assim uma contribuição para a área.
3
  • RUMMENIGGE RUDSON DANTAS
  • Interpercepção: Uma Arquitetura de Software Para Compartilhamento de Ambientes Virtuais com Interfaces Gráficas Distintas
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JAUVANE CAVALCANTE DE OLIVEIRA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • Data: 15/02/2008

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  • Neste trabalho, é apresentado o paradigma Interperceptivo, uma nova abordagem que inclui um conjunto de regras e uma arquitetura de software que une usuários de interfaces diferentes no mesmo ambiente virtual. O sistema detecta os recursos do usuário e realiza transformações nos dados para sua visualização nas interfaces 3D, 2D e textual (1D). Isto permite que qualquer usuário conecte, acesse todas as informações, e troque informações com os outros usuários de um modo flexível, sem necessitar de alterações no hardware e sofware. Como resultados são apresentados dois ambientes virtuais construídos segundo este paradigma.

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  • Neste trabalho, é apresentado o paradigma Interperceptivo, uma nova abordagem que inclui um conjunto de regras e uma arquitetura de software que une usuários de interfaces diferentes no mesmo ambiente virtual. O sistema detecta os recursos do usuário e realiza transformações nos dados para sua visualização nas interfaces 3D, 2D e textual (1D). Isto permite que qualquer usuário conecte, acesse todas as informações, e troque informações com os outros usuários de um modo flexível, sem necessitar de alterações no hardware e sofware. Como resultados são apresentados dois ambientes virtuais construídos segundo este paradigma.
4
  • FRANCISCO CANINDE HOLANDA DE QUEIROZ
  • CONTROLE VETORIAL DE VELOCIDADE DE UM MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO COM ESTIMAÇÃO NEURAL DE FLUXO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • JOSSANA MARIA DE SOUZA FERREIRA
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • Data: 17/03/2008

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  • Este trabalho descreve o estudo e a implementação de um controle vetorial de velocidade para um motor de indução trifásico de 1.1 kW / 4 pólos utilizando estimação neural de fluxo do rotor. O controle vetorial de velocidade opera em conjunto com o controle das correntes nos enrolamentos de cada fase do estator. A estimação neural de fluxo aplicada ao controle vetorial de velocidade tem como objetivo compensar a dependência dos estimadores convencionais em relação às variações nos parâmetros da máquina devido a aumentos de temperatura ou saturação magnética do rotor. O sistema de controle implementado possibilita uma comparação direta dos respectivos desempenhos de velocidade sob orientação do estimador neural em relação ao estimador convencional de fluxo. Todo o controle do sistema é realizado por um programa desenvolvido em linguagem padrão ANSI C. Os principais recursos do DSP utilizados pelo sistema são, respectivamente, os canais de conversão A/D, as saídas PWM e as interfaces paralela e serial RS-232, as quais são responsáveis, respectivamente, pela programação do DSP e a captura de dados através de um sistema de supervisão.

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  • Este trabalho descreve o estudo e a implementação de um controle vetorial de velocidade para um motor de indução trifásico de 1.1 kW / 4 pólos utilizando estimação neural de fluxo do rotor. O controle vetorial de velocidade opera em conjunto com o controle das correntes nos enrolamentos de cada fase do estator. A estimação neural de fluxo aplicada ao controle vetorial de velocidade tem como objetivo compensar a dependência dos estimadores convencionais em relação às variações nos parâmetros da máquina devido a aumentos de temperatura ou saturação magnética do rotor. O sistema de controle implementado possibilita uma comparação direta dos respectivos desempenhos de velocidade sob orientação do estimador neural em relação ao estimador convencional de fluxo. Todo o controle do sistema é realizado por um programa desenvolvido em linguagem padrão ANSI C. Os principais recursos do DSP utilizados pelo sistema são, respectivamente, os canais de conversão A/D, as saídas PWM e as interfaces paralela e serial RS-232, as quais são responsáveis, respectivamente, pela programação do DSP e a captura de dados através de um sistema de supervisão.
5
  • SERGIO PINHEIRO DOS SANTOS
  • Aplicação de sistemas multiclassificadores no diagnóstico de falhas de motores de indução trifásicos.
  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • JÉS DE JESUS FIAIS CERQUEIRA
  • Data: 11/04/2008

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6
  • SERGIO PINHEIRO DOS SANTOS
  • Aplicação de sistemas multiclassificadores no diagnóstico de falhas de motores de indução trifásicos.
  • Orientador : JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALFREDO FERREIRA COSTA
  • JÉS DE JESUS FIAIS CERQUEIRA
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 11/04/2008

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7
  • GUTEMBERG SANTOS SANTIAGO
  • Navegação cooperativa de um robô humanóide e de um robô com rodas usando informação visual
  • Orientador : ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADELARDO ADELINO DANTAS DE MEDEIROS
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • DIOGO PINHEIRO FERNANDES PEDROSA
  • Data: 30/05/2008

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8
  • VIVIANE GURGEL DE CASTRO
  • RoboEduc: Especificação de um Software Educacional para Ensino da Robótica às Crianças como uma Ferramenta de Inclusão Digital.
  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • LUCIANE TERRA DOS SANTOS GARCIA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • TATIANA AIRES TAVARES
  • Data: 04/08/2008

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  • Devido ao problema da exclusão social no Brasil e tendo como foco a inclusão digital, iniciou-se, na Universidade Federal do Rio Grande do Norte, um projeto que pudesse tratar ao mesmo tempo de conceitos de aprendizagem colaborativa e de robótica educacional, voltado a crianças digitalmente excluídas. Dentro deste contexto, foi criada uma metodologia onde são abordados assuntos que vão desde elementos tecnológicos, como informática e robótica, até as disciplinas curriculares como português, matemática, geografia e história, colocadas em situações do dia a dia. São também observados os conceitos pedagógicos de aprendizagem colaborativa e o desenvolvimento das capacidades desses alunos como trabalho em grupo, conhecimento lógico e capacidade de aprendizado. Esta dissertação propõe um software educacional para ensino da robótica denominado RoboEduc, criado para ser utilizado por crianças digitalmente excluídas do ensino fundamental. Sua implementação prioriza uma interface amigável, podendo ser ensinados conceitos de robótica e programação, de uma maneira inovadora, fácil e divertida. Com essa nova ferramenta, usuários sem conhecimento prévio algum de informática ou robótica são capazes de controlar um robô, previamente montado com os kits Lego, ou até programá-lo para realizar determinadas tarefas. A presente dissertação provê a implementação da versão 2 do software. Essa versão apresenta o controle do robô já utilizado. Posteriormente foram implementadaos os diferentes níveis de programação ligados aos diversos graus de aprendizagem dos usuários e suas diferentes interfaces e funcionalidades. Atualmente, encontra-se em fase de implementação a versão 3, com o aprimoramento de cada uma das etapas citadas anteriormente. Para validar, comprovar e testar a eficácia da metodologia desenvolvida para o RoboEduc, foram realizados experimentos, através de oficinas de robótica, com crianças dos quarto e quinto ano do ensino fundamental da Escola Municipal Ascendino de Almeida, localizada na periferia de Natal (Zona Oeste), Rio Grande do Norte. Como resultado preliminar da presente tecnologia, verificamos que o uso de robôs em conjunto com um software bem elaborado pode ser estendido a usuários leigos, sem a necessidade de conhecimentos prévios avançados de tecnologia. Assim, mostraram ser ferramentas acessíveis e eficientes no processo de inclusão digital.

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  • Devido ao problema da exclusão social no Brasil e tendo como foco a inclusão digital, iniciou-se, na Universidade Federal do Rio Grande do Norte, um projeto que pudesse tratar ao mesmo tempo de conceitos de aprendizagem colaborativa e de robótica educacional, voltado a crianças digitalmente excluídas. Dentro deste contexto, foi criada uma metodologia onde são abordados assuntos que vão desde elementos tecnológicos, como informática e robótica, até as disciplinas curriculares como português, matemática, geografia e história, colocadas em situações do dia a dia. São também observados os conceitos pedagógicos de aprendizagem colaborativa e o desenvolvimento das capacidades desses alunos como trabalho em grupo, conhecimento lógico e capacidade de aprendizado. Esta dissertação propõe um software educacional para ensino da robótica denominado RoboEduc, criado para ser utilizado por crianças digitalmente excluídas do ensino fundamental. Sua implementação prioriza uma interface amigável, podendo ser ensinados conceitos de robótica e programação, de uma maneira inovadora, fácil e divertida. Com essa nova ferramenta, usuários sem conhecimento prévio algum de informática ou robótica são capazes de controlar um robô, previamente montado com os kits Lego, ou até programá-lo para realizar determinadas tarefas. A presente dissertação provê a implementação da versão 2 do software. Essa versão apresenta o controle do robô já utilizado. Posteriormente foram implementadaos os diferentes níveis de programação ligados aos diversos graus de aprendizagem dos usuários e suas diferentes interfaces e funcionalidades. Atualmente, encontra-se em fase de implementação a versão 3, com o aprimoramento de cada uma das etapas citadas anteriormente. Para validar, comprovar e testar a eficácia da metodologia desenvolvida para o RoboEduc, foram realizados experimentos, através de oficinas de robótica, com crianças dos quarto e quinto ano do ensino fundamental da Escola Municipal Ascendino de Almeida, localizada na periferia de Natal (Zona Oeste), Rio Grande do Norte. Como resultado preliminar da presente tecnologia, verificamos que o uso de robôs em conjunto com um software bem elaborado pode ser estendido a usuários leigos, sem a necessidade de conhecimentos prévios avançados de tecnologia. Assim, mostraram ser ferramentas acessíveis e eficientes no processo de inclusão digital.
9
  • JOSE ALBERTO DIAZ AMADO
  • Projeto e Implementação de um Sistema de Aquecimento no Laboratório de Avaliação de Medição em Petróleo.
  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 05/09/2008

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  • O Laboratório de Avaliação de Medição em Petróleo (LAMP), da Universidade Federal Rio Grande do Norte (UFRN), tem como meta principal avaliar medidores de vazão BS&W, onde a simulação do maior numero de variáveis de operação em campo, garante uma avaliação com menor porcentagem de incertezas. O objetivo do trabalho foi projetar e controlar um sistema de aquecimento, o qual dará cobertura de controle na temperatura de forma segura e eficiente no laboratório. A temperatura é o parâmetro que mais influencia na exatidão em medição de vazão e BS&W, afetando diretamente a viscosidade e a densidade do fluido no teste. Para projetar o sistema de aquecimento foram de vital importância os requisitos do laboratório, os quais são condições e restrições atuais. Três alternativas para projetar o sistema foram avaliadas em função dos requisitos: trocador de calor, resistências externas e resistências internas. Depois de análises feitas para escolher a melhor alternativa para o sistema de aquecimento do laboratório, foram determinadas as estratégias de controle combinando metodos de control PID e logica fuzzy. Os melhores resultados obtidos de melhor performance usando logica fuzzy comparado com um clasico PID.

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  • O Laboratório de Avaliação de Medição em Petróleo (LAMP), da Universidade Federal Rio Grande do Norte (UFRN), tem como meta principal avaliar medidores de vazão BS&W, onde a simulação do maior numero de variáveis de operação em campo, garante uma avaliação com menor porcentagem de incertezas. O objetivo do trabalho foi projetar e controlar um sistema de aquecimento, o qual dará cobertura de controle na temperatura de forma segura e eficiente no laboratório. A temperatura é o parâmetro que mais influencia na exatidão em medição de vazão e BS&W, afetando diretamente a viscosidade e a densidade do fluido no teste. Para projetar o sistema de aquecimento foram de vital importância os requisitos do laboratório, os quais são condições e restrições atuais. Três alternativas para projetar o sistema foram avaliadas em função dos requisitos: trocador de calor, resistências externas e resistências internas. Depois de análises feitas para escolher a melhor alternativa para o sistema de aquecimento do laboratório, foram determinadas as estratégias de controle combinando metodos de control PID e logica fuzzy. Os melhores resultados obtidos de melhor performance usando logica fuzzy comparado com um clasico PID.
10
  • CLARISSA DE LUCENA NOBREGA
  • Otimização dos Parâmetros de Monopolos Planares de Microfita para Aplicações em Sistemas de Banda Ultra Larga
  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • LAERCIO MARTINS DE MENDONCA
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 21/10/2008

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  • Este trabalho apresenta uma investigação teórica e experimental sobre as propriedades de antenas de microfita para sistemas de banda ultralarga (ultra wideband, UWB). São consideradas configurações de monopolos elípticos com excentricidades diferentes, e monopolos circulares. Foram construídos dois protótipos para cada configuração de antena, um com a configuração típica de microfita e outro similar ao primeiro, mas com uma pequena abertura no plano de terra. Assim, este trabalho objetiva modificar a configuração do plano de terra dos monopolos projetados através da inserção de um recorte retangular, para fins de otimização e melhoria nos desempenhos das estruturas. Os resultados obtidos mostram que a introdução dessa abertura retangular no plano de terra permite melhorar a resposta em freqüência das antenas consideradas. Observa-se uma boa concordância entre os resultados medidos e simulados. Algumas propostas para a realização de trabalhos futuros são apresentadas.

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  • Este trabalho apresenta uma investigação teórica e experimental sobre as propriedades de antenas de microfita para sistemas de banda ultralarga (ultra wideband, UWB). São consideradas configurações de monopolos elípticos com excentricidades diferentes, e monopolos circulares. Foram construídos dois protótipos para cada configuração de antena, um com a configuração típica de microfita e outro similar ao primeiro, mas com uma pequena abertura no plano de terra. Assim, este trabalho objetiva modificar a configuração do plano de terra dos monopolos projetados através da inserção de um recorte retangular, para fins de otimização e melhoria nos desempenhos das estruturas. Os resultados obtidos mostram que a introdução dessa abertura retangular no plano de terra permite melhorar a resposta em freqüência das antenas consideradas. Observa-se uma boa concordância entre os resultados medidos e simulados. Algumas propostas para a realização de trabalhos futuros são apresentadas.
11
  • MARCUS VINICIUS ARAUJO FERNANDES
  • Controlador Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável Aplicado ao Controle de Ângulo de Carga e Fluxo de Campo de um Gerador Síncrono
  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • JOSE ALVARO DE PAIVA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 23/10/2008

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  • Nesta dissertação de mestrado é apresentada uma aplicação do Controlador Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável em um Gerador Síncrono conectado a um barramento infinito, para o controle do ângulo de carga e fluxo de campo deste gerador. Uma teoria de desacoplamento é usada no modelo do Gerador Síncrono para se obter dois subsistemas, onde o ângulo de carga e o fluxo de campo podem ser controlados independentemente. A avaliação da estratégia de controle proposta será realizada através de simulações para o modelo desacoplado do Gerador Síncrono. Também será feita uma comparação com os controladores Proporcional Derivativo aplicado ao Gerador Síncrono desacoplado e Proporcional Integrativo Derivativo aplicado ao Gerador Síncrono acoplado, sendo este último, o sistema vigente hoje no Brasil. Os resultados das simulações comprovarão a eficiência e robustez desta estratégia de controle.

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  • Nesta dissertação de mestrado é apresentada uma aplicação do Controlador Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável em um Gerador Síncrono conectado a um barramento infinito, para o controle do ângulo de carga e fluxo de campo deste gerador. Uma teoria de desacoplamento é usada no modelo do Gerador Síncrono para se obter dois subsistemas, onde o ângulo de carga e o fluxo de campo podem ser controlados independentemente. A avaliação da estratégia de controle proposta será realizada através de simulações para o modelo desacoplado do Gerador Síncrono. Também será feita uma comparação com os controladores Proporcional Derivativo aplicado ao Gerador Síncrono desacoplado e Proporcional Integrativo Derivativo aplicado ao Gerador Síncrono acoplado, sendo este último, o sistema vigente hoje no Brasil. Os resultados das simulações comprovarão a eficiência e robustez desta estratégia de controle.
12
  • IVANOVITCH MEDEIROS DANTAS DA SILVA
  • Análise de Desempenho de Sistemas de Comunicação Sem-Fio para Monitoramento de Unidade de Produção de Poços Petrolíferos Terrestres
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • PAULO SERGIO DA MOTTA PIRES
  • RICARDO ALEXANDRE REINALDO DE MORAES
  • Data: 30/10/2008

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  • Grande parte do monitoramento de poços petrolíferos terrestres realizados atualmente está baseado em soluções sem fio (wireless). Todavia, essas soluções apresentam uma configuração defasada tecnologicamente na medida em que são utilizados rádios analógicos e topologias de comunicação ineficientes. Por outro lado, tecnologias que adotam rádios digitais podem proporcionar soluções mais eficientes relacionadas com o consumo de energia, segurança e tolerância a falhas. O trabalho investiga se as Redes de Sensores Sem Fio, tecnologia de comunicação que utiliza rádios digitais, são adequadas para o monitoramento de poços petrolíferos terrestres. Porcentagem de pacotes entregues com sucesso, consumo de energia, atrasos de comunicação e técnicas de roteamento para uma topologia em malha são as métricas usadas para validar a proposta através da ferramenta de simulação NS-2.

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  • Grande parte do monitoramento de poços petrolíferos terrestres realizados atualmente está baseado em soluções sem fio (wireless). Todavia, essas soluções apresentam uma configuração defasada tecnologicamente na medida em que são utilizados rádios analógicos e topologias de comunicação ineficientes. Por outro lado, tecnologias que adotam rádios digitais podem proporcionar soluções mais eficientes relacionadas com o consumo de energia, segurança e tolerância a falhas. O trabalho investiga se as Redes de Sensores Sem Fio, tecnologia de comunicação que utiliza rádios digitais, são adequadas para o monitoramento de poços petrolíferos terrestres. Porcentagem de pacotes entregues com sucesso, consumo de energia, atrasos de comunicação e técnicas de roteamento para uma topologia em malha são as métricas usadas para validar a proposta através da ferramenta de simulação NS-2.
13
  • LIVIANE CATARINE ALMEIDA MELO
  • Contribuições para a Detecção e Identificação de Faltas em Inversores Multiníveis
  • Orientador : RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • EDISON ROBERTO CABRAL DA SILVA
  • RICARDO LUCIO DE ARAUJO RIBEIRO
  • Data: 19/11/2008

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  • Este trabalho apresenta contribuições para a detecção e identificação de faltas em inversores multiníveis, baseado no estudo do comportamento desse conversor sob essas condições de operação. Basicamente, a falta abordada consiste na abertura não comandada de uma das chaves de um inversor de tensão de três níveis com diodos de grampeamento. O funcionamento do conversor é caracterizado nos estados de pré e pós-falta. É, também, feita uma análise dos comportamentos das formas de onda das tensões de pólo, corrente de fase e correntes do barramento CC, as quais apontam características que possibilitam detectar falta e, ainda, em condições favoráveis, identificar o dispositivo que apresentou defeito. Uma estratégia de compensação da falta abordada (chave aberta) também é investigada, com o propósito de manter a continuidade de funcionamento do sistema de acionamento, quando da ocorrência de uma falha. A topologia proposta utiliza SCRs em paralelo com as chaves internas do inversor, a qual permite, em algumas ocasiões, a total utilização do barramento CC.

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  • Este trabalho apresenta contribuições para a detecção e identificação de faltas em inversores multiníveis, baseado no estudo do comportamento desse conversor sob essas condições de operação. Basicamente, a falta abordada consiste na abertura não comandada de uma das chaves de um inversor de tensão de três níveis com diodos de grampeamento. O funcionamento do conversor é caracterizado nos estados de pré e pós-falta. É, também, feita uma análise dos comportamentos das formas de onda das tensões de pólo, corrente de fase e correntes do barramento CC, as quais apontam características que possibilitam detectar falta e, ainda, em condições favoráveis, identificar o dispositivo que apresentou defeito. Uma estratégia de compensação da falta abordada (chave aberta) também é investigada, com o propósito de manter a continuidade de funcionamento do sistema de acionamento, quando da ocorrência de uma falha. A topologia proposta utiliza SCRs em paralelo com as chaves internas do inversor, a qual permite, em algumas ocasiões, a total utilização do barramento CC.
14
  • KURIOS IURI PINHEIRO DE MELO QUEIROZ
  • Controlador adaptativo backstepping a estrutura variável
  • Orientador : ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • JOSENALDE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • RAMON ROMANKEVICIUS COSTA
  • Data: 20/11/2008

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  • Neste trabalho, um controlador adaptativo backstepping a estrutura variável (Variable Structure Adaptive Backstepping Controller, VS-ABC) é apresentado para plantas monovariáveis, lineares e invariantes no tempo com grau relativo unitário. Ao invés das tradicionais leis integrais para estimação dos parâmetros da planta, leis chaveadas são utilizadas com o objetivo de aumentar a robustez em relação a incertezas paramétricas e distúrbios externos, bem como melhorar o desempenho transitório do sistema. Adicionalmente, o projeto do novo controlador é mais intuitivo quando comparado ao controlador backstepping original, uma vez que os relés introduzidos apresentam amplitudes diretamente relacionadas com os parâmetros nominais da planta. Esta nova abordagem, com uso de estrutura variável, também reduz a complexidade das implementações práticas, motivando a utilização de componentes industriais, tais como, FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), MCUs (Microcontrollers) e DSPs (Digital Signal Processors). Simulações preliminares para um sistema instável de primeira e segunda ordem são apresentadas de modo a corroborar os estudos. Um dos exemplos de Rohrs é ainda abordado através de simulações, para os dois cenários adaptativos: o controlador backstepping adaptativo original e o VS-ABC.

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  • Neste trabalho, um controlador adaptativo backstepping a estrutura variável (Variable Structure Adaptive Backstepping Controller, VS-ABC) é apresentado para plantas monovariáveis, lineares e invariantes no tempo com grau relativo unitário. Ao invés das tradicionais leis integrais para estimação dos parâmetros da planta, leis chaveadas são utilizadas com o objetivo de aumentar a robustez em relação a incertezas paramétricas e distúrbios externos, bem como melhorar o desempenho transitório do sistema. Adicionalmente, o projeto do novo controlador é mais intuitivo quando comparado ao controlador backstepping original, uma vez que os relés introduzidos apresentam amplitudes diretamente relacionadas com os parâmetros nominais da planta. Esta nova abordagem, com uso de estrutura variável, também reduz a complexidade das implementações práticas, motivando a utilização de componentes industriais, tais como, FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), MCUs (Microcontrollers) e DSPs (Digital Signal Processors). Simulações preliminares para um sistema instável de primeira e segunda ordem são apresentadas de modo a corroborar os estudos. Um dos exemplos de Rohrs é ainda abordado através de simulações, para os dois cenários adaptativos: o controlador backstepping adaptativo original e o VS-ABC.
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  • ELDER ELDERVITCH CARNEIRO DE OLIVEIRA
  • Antenas de Microfita com Patch Quse-fractal para Aplicações em Redes WPAN/WLAN
  • Orientador : SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • ALFREDO GOMES NETO
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • SANDRO GONCALVES DA SILVA
  • Data: 03/12/2008

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  • As antenas de micro?ta estão em constante evidência nas pesquisas atuais, isso devido às inúmeras vantagens que apresentam. A geometria fractal aliada ao bom desempenho e comodidade das estruturas planares são uma excelente combinação para projetos e análise de estruturas cada vez menores e com características multi-ressonantes e banda larga. Essa geometria tem sido aplicada em antenas tipo patch em micro?ta para reduzir o seu tamanho e evidenciar o seu comportamento multi-banda. Em comparação com as antenas em micro?ta convencionais, as antenas patch quase-fractais apresentam freqüências de ressonância inferiores, possibilitando a fabricação de antenas ainda mais compactas. O objetivo desse trabalho consiste no projeto de antenas patches quase-fractal por meio da utilização de curvas fractais de Koch e Minkowski aplicado às margens radiante e não-radiante de uma antena inset-fed patch retangular convencional alimentada por linha de micro?ta com reentrâncias, inicialmente projetada para a freqüência de 2,45 GHz a ser observada. A técnica inset-fed é investigada para o casamento de impedâncias das antenas fractais, que são alimentadas através de linhas de micro?ta com reentrâncias. A e?ciência dessa técnica é investigada experimentalmente e comparada com simulações realizadas pelo software comercial Ansoft Designer, usado para a análise precisa do comportamento eletromagnético das antenas através do método dos momentos e pelo modelo neural proposto. Nessa dissertação um estudo bibliográ?co em teoria de antenas de micro?ta é realizado, o mesmo estudo é realizado a respeito da geometria fractal, dando ênfase a suas mais diversas formas, técnicas de geração desses fractais bem como sua aplicabilidade. Este trabalho ainda apresenta um estudo em redes neurais arti?ciais, evidenciando os tipos/arquitetura de redes utilizadas e suas características, bem como os algoritmos de treinamento que foram utilizados para sua implementação. As equações dos ajustes dos parâmetros para as redes utilizadas nesse trabalho foram deduzidas a partir do método do gradiente. Também será realizada uma investigação com ênfase na miniaturização dessas novas estruturas propostas, indicando o quanto uma antena projetada com contornos fractais é capaz de miniaturizar uma antena patch retangular convencional. O estudo também consiste de uma modelagem por meio de redes neurais arti?ciais dos mais diversos parâmetros eletromagnéticos das antenas quase-fractal. Os resultados apresentados demonstram a excelente capacidade das técnicas neurais para modelagem de antenas de micro?ta, e todos os algoritmos utilizados nesse trabalho na obtenção dos modelos propostos foram implementados no software comercial de simulação Matlab 7. Com a ?nalidade de validar os resultados obtidos, vários protótipos de antenas foram construídos, medidos em um analisador de rede vetorial e simulados em software para comparação.

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  • As antenas de micro?ta estão em constante evidência nas pesquisas atuais, isso devido às inúmeras vantagens que apresentam. A geometria fractal aliada ao bom desempenho e comodidade das estruturas planares são uma excelente combinação para projetos e análise de estruturas cada vez menores e com características multi-ressonantes e banda larga. Essa geometria tem sido aplicada em antenas tipo patch em micro?ta para reduzir o seu tamanho e evidenciar o seu comportamento multi-banda. Em comparação com as antenas em micro?ta convencionais, as antenas patch quase-fractais apresentam freqüências de ressonância inferiores, possibilitando a fabricação de antenas ainda mais compactas. O objetivo desse trabalho consiste no projeto de antenas patches quase-fractal por meio da utilização de curvas fractais de Koch e Minkowski aplicado às margens radiante e não-radiante de uma antena inset-fed patch retangular convencional alimentada por linha de micro?ta com reentrâncias, inicialmente projetada para a freqüência de 2,45 GHz a ser observada. A técnica inset-fed é investigada para o casamento de impedâncias das antenas fractais, que são alimentadas através de linhas de micro?ta com reentrâncias. A e?ciência dessa técnica é investigada experimentalmente e comparada com simulações realizadas pelo software comercial Ansoft Designer, usado para a análise precisa do comportamento eletromagnético das antenas através do método dos momentos e pelo modelo neural proposto. Nessa dissertação um estudo bibliográ?co em teoria de antenas de micro?ta é realizado, o mesmo estudo é realizado a respeito da geometria fractal, dando ênfase a suas mais diversas formas, técnicas de geração desses fractais bem como sua aplicabilidade. Este trabalho ainda apresenta um estudo em redes neurais arti?ciais, evidenciando os tipos/arquitetura de redes utilizadas e suas características, bem como os algoritmos de treinamento que foram utilizados para sua implementação. As equações dos ajustes dos parâmetros para as redes utilizadas nesse trabalho foram deduzidas a partir do método do gradiente. Também será realizada uma investigação com ênfase na miniaturização dessas novas estruturas propostas, indicando o quanto uma antena projetada com contornos fractais é capaz de miniaturizar uma antena patch retangular convencional. O estudo também consiste de uma modelagem por meio de redes neurais arti?ciais dos mais diversos parâmetros eletromagnéticos das antenas quase-fractal. Os resultados apresentados demonstram a excelente capacidade das técnicas neurais para modelagem de antenas de micro?ta, e todos os algoritmos utilizados nesse trabalho na obtenção dos modelos propostos foram implementados no software comercial de simulação Matlab 7. Com a ?nalidade de validar os resultados obtidos, vários protótipos de antenas foram construídos, medidos em um analisador de rede vetorial e simulados em software para comparação.
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  • MARCELO RIBEIRO DA SILVA
  • Novas Configurações de Monopolos Planares Quase-Fractais para Sistemas de Comunicações Móveis
  • Orientador : ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADAILDO GOMES D ASSUNCAO
  • GLAUCO FONTGALLAND
  • PAULO HENRIQUE DA FONSECA SILVA
  • RONALDO DE ANDRADE MARTINS
  • Data: 29/12/2008

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  • As propriedades únicas da geometria fractal têm-se mostrado bastante úteis para a construção de filtros, superfícies seletivas em freqüência, circuitos sintonizados e antenas, possibilitando soluções otimizadas para uma variedade de usos comerciais na faixa de microondas. A geometria fractal está incluída na tecnologia dos sistemas de comunicação por microondas devido a algumas propriedades interessantes para a fabricação de dispositivos compactos, com desempenho superior em termos de largura de banda, bem como, comportamento multibanda. Neste trabalho, descrevem-se os procedimentos para o projeto, construção e medição de monopolos quase-fractais de Koch, com níveis 1 e 2, projetados para se investigar o efeito produzido na largura de banda de antenas planares, a partir da utilização de estruturas quase-fractais nos seus patches retangulares. O efeito eletromagnético da variação do nível dos fractais, bem como, da miniaturização das estruturas, foram avaliados. Também foram realizadas parametrizações com o intuito de se verificar o comportamento da largura de banda, tanto para a perda de retorno quanto para o SWR. Os resultados foram obtidos através de medições realizadas por um analisador de redes vetorial e por meio de simulações no Ansoft HFSS. Algumas propostas para trabalhos futuros foram citadas.

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  • As propriedades únicas da geometria fractal têm-se mostrado bastante úteis para a construção de filtros, superfícies seletivas em freqüência, circuitos sintonizados e antenas, possibilitando soluções otimizadas para uma variedade de usos comerciais na faixa de microondas. A geometria fractal está incluída na tecnologia dos sistemas de comunicação por microondas devido a algumas propriedades interessantes para a fabricação de dispositivos compactos, com desempenho superior em termos de largura de banda, bem como, comportamento multibanda. Neste trabalho, descrevem-se os procedimentos para o projeto, construção e medição de monopolos quase-fractais de Koch, com níveis 1 e 2, projetados para se investigar o efeito produzido na largura de banda de antenas planares, a partir da utilização de estruturas quase-fractais nos seus patches retangulares. O efeito eletromagnético da variação do nível dos fractais, bem como, da miniaturização das estruturas, foram avaliados. Também foram realizadas parametrizações com o intuito de se verificar o comportamento da largura de banda, tanto para a perda de retorno quanto para o SWR. Os resultados foram obtidos através de medições realizadas por um analisador de redes vetorial e por meio de simulações no Ansoft HFSS. Algumas propostas para trabalhos futuros foram citadas.
Teses
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  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • H-N2N: Uma Arquitetura Hierárquica Escalável Para Ambientes de Realidade Mista de Grande Porte
  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JAUVANE CAVALCANTE DE OLIVEIRA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • NATASHA CORREIA QUEIROZ LINO
  • TATIANA AIRES TAVARES
  • Data: 15/02/2008

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  • Neste trabalho, propomos uma solução para resolver o problema de escalabilidade encontrado nos ambientes virtuais e de realidade mista colaborativos de grande porte, que usam o modelo cliente-servidor hierárquico. Basicamente, usamos uma hierarquia de servidores. Quando a capacidade de um servidor é atingida, um novo servidor é criado subordinado a ele e a carga atual do sistema é distribuída entre eles (pai e filho). Propomos ferramentas e técnicas eficientes para solucionar problemas inerentes ao modelo cliente-servidor, tais como a definição de agrupamentos de usuários, a distribuição e redistribuição de usuários entre servidores e operações de mixagem e filtragem, que são necessárias à redução de fluxo de informação entre servidores. O novo modelo e técnicas propostas foram testados, em simulação, emulações e em aplicações interativas que foram implementadas. Os resultados destas experimentações mostram melhorias nos modelos tradicionais anteriores, indicando a usabilidade do framework proposto em problemas de comunicação todos para todos. Este é o caso de jogos interativos e outras aplicações voltadas à Internet (incluindo ambientes multiusuário) e aplicações interativas do Sistema Brasileiro de Televisão Digital, a serem desenvolvidas pelo grupo de pesquisa.

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  • Neste trabalho, propomos uma solução para resolver o problema de escalabilidade encontrado nos ambientes virtuais e de realidade mista colaborativos de grande porte, que usam o modelo cliente-servidor hierárquico. Basicamente, usamos uma hierarquia de servidores. Quando a capacidade de um servidor é atingida, um novo servidor é criado subordinado a ele e a carga atual do sistema é distribuída entre eles (pai e filho). Propomos ferramentas e técnicas eficientes para solucionar problemas inerentes ao modelo cliente-servidor, tais como a definição de agrupamentos de usuários, a distribuição e redistribuição de usuários entre servidores e operações de mixagem e filtragem, que são necessárias à redução de fluxo de informação entre servidores. O novo modelo e técnicas propostas foram testados, em simulação, emulações e em aplicações interativas que foram implementadas. Os resultados destas experimentações mostram melhorias nos modelos tradicionais anteriores, indicando a usabilidade do framework proposto em problemas de comunicação todos para todos. Este é o caso de jogos interativos e outras aplicações voltadas à Internet (incluindo ambientes multiusuário) e aplicações interativas do Sistema Brasileiro de Televisão Digital, a serem desenvolvidas pelo grupo de pesquisa.
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  • HELIANA BEZERRA SOARES
  • ANÁLISE E CLASSIFICAÇÃO DE IMAGENS DE LESÕES DA PELE POR ATRIBUTOS DE COR, FORMA E TEXTURA UTILIZANDO MÁQUINA DE VETOR DE SUPORTE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • ALLAN DE MEDEIROS MARTINS
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • MARCO ANTONIO GARCIA DE CARVALHO
  • VICENTE IDALBERTO BECERRA SABLON
  • Data: 22/02/2008

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  • O câncer de pele é o mais comum de todos os cânceres e o aumento da sua incidência deve-se, em parte, ao comportamento das pessoas em relação à exposição ao sol. No Brasil, o câncer de pele não melanoma é o mais incidente na maioria das regiões. A dermatoscopia e videodermatoscopia são os principais tipos de exames para o diagnóstico de doenças da pele dermatológicas. O campo que envolve o uso de ferramentas computacionais para o auxílio ou acompanhamento do diagnóstico médico em lesões dermatológicas ainda é visto como muito recente. Vários métodos foram propostos para classificação automática de patologias da pele utilizando imagens. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma nova metodologia inteligente para análise e classificação de imagens de câncer de pele, baseada nas técnicas de processamento digital de imagens para extração de características de cor, forma e textura, utilizando a Transformada Wavelet Packet (TWP) e técnicas de aprendizado de máquina denominada Máquina de Vetor de Suporte (SVM – Support Vector Machine). A Transformada Wavelet Packet é aplicada para extração de características de textura nas imagens. Esta consiste de um conjunto de funções base que representa a imagem em diferentes bandas de freqüência, cada uma com resoluções distintas correspondente a cada escala. Além disso, são calculadas também as características de cor da lesão que são dependentes de um contexto visual, influenciada pelas cores existentes em sua volta, e os atributos de forma através dos descritores de Fourier. Para a tarefa de classificação é utilizado a Máquina de Vetor de Suporte, que baseia-se nos princípios da minimização do risco estrutural, proveniente da teoria do aprendizado estatístico. A SVM tem como objetivo construir hiperplanos ótimos que apresentem a maior margem de separação entre classes. O hiperplano gerado é determinado por um subconjunto dos pontos das classes, chamado vetores de suporte. Para o banco de dados utilizado neste trabalho, os resultados apresentados mostraram-se eficiente obtendo um acerto global de 92,73% para melanoma, e 86% para lesões não-melanoma e benigna. O potencial dos descritores extraídos aliados ao classificador SVM tornou o método capaz de reconhecer e classificar as lesões analisadas.

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  • O câncer de pele é o mais comum de todos os cânceres e o aumento da sua incidência deve-se, em parte, ao comportamento das pessoas em relação à exposição ao sol. No Brasil, o câncer de pele não melanoma é o mais incidente na maioria das regiões. A dermatoscopia e videodermatoscopia são os principais tipos de exames para o diagnóstico de doenças da pele dermatológicas. O campo que envolve o uso de ferramentas computacionais para o auxílio ou acompanhamento do diagnóstico médico em lesões dermatológicas ainda é visto como muito recente. Vários métodos foram propostos para classificação automática de patologias da pele utilizando imagens. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma nova metodologia inteligente para análise e classificação de imagens de câncer de pele, baseada nas técnicas de processamento digital de imagens para extração de características de cor, forma e textura, utilizando a Transformada Wavelet Packet (TWP) e técnicas de aprendizado de máquina denominada Máquina de Vetor de Suporte (SVM – Support Vector Machine). A Transformada Wavelet Packet é aplicada para extração de características de textura nas imagens. Esta consiste de um conjunto de funções base que representa a imagem em diferentes bandas de freqüência, cada uma com resoluções distintas correspondente a cada escala. Além disso, são calculadas também as características de cor da lesão que são dependentes de um contexto visual, influenciada pelas cores existentes em sua volta, e os atributos de forma através dos descritores de Fourier. Para a tarefa de classificação é utilizado a Máquina de Vetor de Suporte, que baseia-se nos princípios da minimização do risco estrutural, proveniente da teoria do aprendizado estatístico. A SVM tem como objetivo construir hiperplanos ótimos que apresentem a maior margem de separação entre classes. O hiperplano gerado é determinado por um subconjunto dos pontos das classes, chamado vetores de suporte. Para o banco de dados utilizado neste trabalho, os resultados apresentados mostraram-se eficiente obtendo um acerto global de 92,73% para melanoma, e 86% para lesões não-melanoma e benigna. O potencial dos descritores extraídos aliados ao classificador SVM tornou o método capaz de reconhecer e classificar as lesões analisadas.
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  • CAIO DORNELES CUNHA
  • Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto-DMARC
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDAYR DANTAS DE ARAUJO
  • DAVID SIMONETTI BARBALHO
  • FRANCISCO DAS CHAGAS MOTA
  • LIU HSU
  • MARCELO CARVALHO MINHOTO TEIXEIRA
  • Data: 24/02/2008

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  • Neste trabalho é apresentada uma proposta de um controlador, denominado Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC), que estabelece uma ligação entre um controlador adaptativo por modelo de referência (MRAC) e um controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável (VS-MRAC). A idéia básica é incorporar as vantagens de desempenho transitório do controlador VS-MRAC com as propriedades de regime permanente do controlador MRAC convencional. São desenvolvidos dois algoritmos básicos para o controlador DMARC. No primeiro o ajuste do controlador é feito, em tempo real, através da variação de um parâmetro na lei de adaptação. No segundo algoritmo a lei de controle é gerada, utilizando o modelo Takagi-Sugeno da lógica nebulosa, para obter uma composição ponderada das leis de controle do MRAC e do VS-MRAC. Em ambos os casos, o esquema combinado de controle é mostrado ser robusto às incertezas paramétricas e perturbações externas, além de apresentar um desempenho rápido e pouco oscilatório durante o transitório e um sinal de controle suave em regime permanente.

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  • Neste trabalho é apresentada uma proposta de um controlador, denominado Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC), que estabelece uma ligação entre um controlador adaptativo por modelo de referência (MRAC) e um controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável (VS-MRAC). A idéia básica é incorporar as vantagens de desempenho transitório do controlador VS-MRAC com as propriedades de regime permanente do controlador MRAC convencional. São desenvolvidos dois algoritmos básicos para o controlador DMARC. No primeiro o ajuste do controlador é feito, em tempo real, através da variação de um parâmetro na lei de adaptação. No segundo algoritmo a lei de controle é gerada, utilizando o modelo Takagi-Sugeno da lógica nebulosa, para obter uma composição ponderada das leis de controle do MRAC e do VS-MRAC. Em ambos os casos, o esquema combinado de controle é mostrado ser robusto às incertezas paramétricas e perturbações externas, além de apresentar um desempenho rápido e pouco oscilatório durante o transitório e um sinal de controle suave em regime permanente.
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  • ANTONIO DE PADUA DE MIRANDA HENRIQUES
  • Classificação de Imagens de Ambientes Coralinos: Uma Abordagem Empregando uma Combinação de Classificadores e Máquina de Vetor de Suporte
  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DOUGLAS FRANCISCO MARCOLINO GHERARDI
  • FRANCISCO HILARIO REGO BEZERRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MARCELINO PEREIRA DOS SANTOS SILVA
  • RICARDO FARIAS DO AMARAL
  • Data: 08/08/2008

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  • A utilização de mapas, derivados da classificação de imagens de sensores remotos orbitais, tornou-se de fundamental importância para viabilizar ações de conservação e monitoramento de recifes de corais. Entretanto, a acurácia atingida no mapeamento dessas áreas é limitada pelo efeito da variação da coluna d’água, que degrada o sinal recebido pelo sensor orbital e introduz erros no resultado final do processo de classificação. A limitada capacidade dos métodos tradicionais, baseados em técnicas estatísticas convencionais, para resolver este tipo de problema determinou a investigação de uma estratégia ligada à área da Inteligência Computacional. Neste trabalho foi construído um conjunto de classificadores baseados em Máquinas de Vetor de Suporte e classificador de Distância Mínima, com o objetivo de classificar imagens de sensoriamento remoto de ecossistema de recifes de corais. O sistema é composto por três estágios, através dos quais acontece o refinamento progressivo do processo de classificação. Os padrões que receberam uma classificação ambígua em uma determinada etapa do processo são reavaliados na etapa posterior. A predição não ambígua para todos os dados aconteceu através da redução ou eliminação dos falsos positivos. As imagens foram classificadas em cinco tipos de fundos: águas profundas, corais submersos, corais intermarés, algas e fundo arenoso. A melhor acurácia geral (89%) foi obtida quando foram utilizadas Máquinas de Vetor de Suporte com kernel polinomial. A acurácia das imagens classificadas foi comparada, através da utilização de matriz de erro, aos resultados alcançados pela aplicação de outros métodos de classificação baseados em um único classificador (redes neurais e o algoritmo k-means). Ao final, a comparação dos resultados alcançados demonstrou o potencial do conjunto de classificadores como instrumento de classificação de imagens de áreas submersas, sujeitas aos ruídos provocados pelos efeitos atmosféricos e da coluna d’água.

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  • A utilização de mapas, derivados da classificação de imagens de sensores remotos orbitais, tornou-se de fundamental importância para viabilizar ações de conservação e monitoramento de recifes de corais. Entretanto, a acurácia atingida no mapeamento dessas áreas é limitada pelo efeito da variação da coluna d’água, que degrada o sinal recebido pelo sensor orbital e introduz erros no resultado final do processo de classificação. A limitada capacidade dos métodos tradicionais, baseados em técnicas estatísticas convencionais, para resolver este tipo de problema determinou a investigação de uma estratégia ligada à área da Inteligência Computacional. Neste trabalho foi construído um conjunto de classificadores baseados em Máquinas de Vetor de Suporte e classificador de Distância Mínima, com o objetivo de classificar imagens de sensoriamento remoto de ecossistema de recifes de corais. O sistema é composto por três estágios, através dos quais acontece o refinamento progressivo do processo de classificação. Os padrões que receberam uma classificação ambígua em uma determinada etapa do processo são reavaliados na etapa posterior. A predição não ambígua para todos os dados aconteceu através da redução ou eliminação dos falsos positivos. As imagens foram classificadas em cinco tipos de fundos: águas profundas, corais submersos, corais intermarés, algas e fundo arenoso. A melhor acurácia geral (89%) foi obtida quando foram utilizadas Máquinas de Vetor de Suporte com kernel polinomial. A acurácia das imagens classificadas foi comparada, através da utilização de matriz de erro, aos resultados alcançados pela aplicação de outros métodos de classificação baseados em um único classificador (redes neurais e o algoritmo k-means). Ao final, a comparação dos resultados alcançados demonstrou o potencial do conjunto de classificadores como instrumento de classificação de imagens de áreas submersas, sujeitas aos ruídos provocados pelos efeitos atmosféricos e da coluna d’água.
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  • MARCIA MARIA DE CASTRO CRUZ
  • Uma Fundamentação Intervalar Aplicada à Morfologia Matemática
  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AARAO LYRA
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • GRAÇALIZ PEREIRA DIMURO
  • REGIVAN HUGO NUNES SANTIAGO
  • RONEI MARCOS DE MORAES
  • Data: 05/09/2008

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  • Este trabalho apresenta uma abordagem intervalar para lidar com imagens que contêm incertezas, bem como tratar essas incertezas através de operações morfológicas. Foram apresentados dois modelos intervalares. Para o primeiro, é introduzido um espaço algébrico com três valores que foi construído com base na lógica tri-valorada de Lukasiewiecz. Com essa estrutura algébrica, introduz-se a teoria das imagens binárias intervalares, que estende o modelo clássico binário, com a inclusão da informação de incerteza. A mesma pode ser aplicada para representar imagens binárias com incerteza em certos pixels, que foi originada, por exemplo, durante o processo da aquisição da imagem. A estrutura reticular dessas imagens permite a definição de operadores morfológicos, onde as incertezas são tratadas localmente. O segundo modelo, estende o modelo clássico para imagens em níveis de cinza, onde as funções que representam essas imagens são mapeadas em um conjunto finito de valores intervalares. A estrutura algébrica desse conjunto pertence a classe dos reticulados completos, o que permite a definição dos operadores elementares da morfologia matemática, dilatação e erosão para essas imagens. Dessa forma, fica estabelecida uma teoria intervalar aplicada à morfologia matemática para tratar problemas de incertezas em imagens.

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  • Este trabalho apresenta uma abordagem intervalar para lidar com imagens que contêm incertezas, bem como tratar essas incertezas através de operações morfológicas. Foram apresentados dois modelos intervalares. Para o primeiro, é introduzido um espaço algébrico com três valores que foi construído com base na lógica tri-valorada de Lukasiewiecz. Com essa estrutura algébrica, introduz-se a teoria das imagens binárias intervalares, que estende o modelo clássico binário, com a inclusão da informação de incerteza. A mesma pode ser aplicada para representar imagens binárias com incerteza em certos pixels, que foi originada, por exemplo, durante o processo da aquisição da imagem. A estrutura reticular dessas imagens permite a definição de operadores morfológicos, onde as incertezas são tratadas localmente. O segundo modelo, estende o modelo clássico para imagens em níveis de cinza, onde as funções que representam essas imagens são mapeadas em um conjunto finito de valores intervalares. A estrutura algébrica desse conjunto pertence a classe dos reticulados completos, o que permite a definição dos operadores elementares da morfologia matemática, dilatação e erosão para essas imagens. Dessa forma, fica estabelecida uma teoria intervalar aplicada à morfologia matemática para tratar problemas de incertezas em imagens.
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  • CRISLUCI KARINA SOUZA SANTOS CANDIDO
  • CLASSIFICAÇÃO DE DISTÚRBIOS NA REDE ELÉTRICA USANDO REDES NEURAIS E WAVELETS
  • Orientador : MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENEMAR ALENCAR DE SOUZA
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSE JULIO DE ALMEIDA LINS LEITAO
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • UBIRATAN HOLANDA BEZERRA
  • Data: 13/10/2008

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  • Análises pós-despacho de sinais oriundos de registradores de perturbações fornecem muitas vezes informações importantes para identificação e classificação de distúrbios nos sistemas, visando a uma gestão mais eficiente do fornecimento de energia elétrica. Para auxiliar nessa tarefa, faz-se necessário recorrer a técnicas de processamento de sinais, a fim de automatizar o diagnóstico sobre os tipos de distúrbio presentes nos sinais registrados. A transformada wavelet constitui-se em uma ferramenta matemática bastante eficaz na análise de sinais de tensão ou corrente, obtidos imediatamente após a ocorrência de distúrbios na rede. Este trabalho apresenta uma metodologia baseada na transformada wavelet discreta e na comparação de curvas de distribuição da energia de sinais, com e sem distúrbio, para diferentes níveis de resolução de sua decomposição, com o objetivo de obter descritores que permitam a sua classificação através do uso de redes neurais artificiais.

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  • Análises pós-despacho de sinais oriundos de registradores de perturbações fornecem muitas vezes informações importantes para identificação e classificação de distúrbios nos sistemas, visando a uma gestão mais eficiente do fornecimento de energia elétrica. Para auxiliar nessa tarefa, faz-se necessário recorrer a técnicas de processamento de sinais, a fim de automatizar o diagnóstico sobre os tipos de distúrbio presentes nos sinais registrados. A transformada wavelet constitui-se em uma ferramenta matemática bastante eficaz na análise de sinais de tensão ou corrente, obtidos imediatamente após a ocorrência de distúrbios na rede. Este trabalho apresenta uma metodologia baseada na transformada wavelet discreta e na comparação de curvas de distribuição da energia de sinais, com e sem distúrbio, para diferentes níveis de resolução de sua decomposição, com o objetivo de obter descritores que permitam a sua classificação através do uso de redes neurais artificiais.
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  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • Análise e Desenvolvimento de Controladores Preditivos Multivariáveis Baseados em Multi- Modelos Bilineares
  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADHEMAR DE BARROS FONTES
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • OTACILIO DA MOTA ALMEIDA
  • VALTER JUNIOR DE SOUZA LEITE
  • Data: 17/10/2008

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  • Este trabalho aborda aspectos relacionados à análise e ao desenvolvimento de controladores preditivos multivariáveis baseados em multi-modelos bilineares. O Controlador Preditivo Generalizado (GPC) Monovariável e Multivariável para o caso linear é apresentado, sendo destacadas suas propriedades, características principais e aplicações na indústria. O GPC bilinear, que é o controlador base de todo o desenvolvimento desta Tese, é apresentado através da abordagem da quasilinearização por degrau de tempo. Alguns resultados empregando este controlador são apresentados de forma a evidenciar o melhor desempenho do mesmo, quando comparado ao GPC linear, visto que os modelos bilineares representam melhor a dinâmica de determinados processos. A quasilinearização por degrau de tempo, devido ao fato de ser uma aproximação, provoca um erro de predição, que limita o desempenho deste controlador à medida que seu horizonte de predição aumenta. Devido ao referido erro de predição, o GPC bilinear com compensação iterativa é mostrado de forma a minimizar o referido erro, buscando um melhor desempenho que o GPC bilinear clássico. Alguns resultados utilizando o algoritmo de compensação iterativa são mostrados. O emprego dos multi-modelos é abordado nesta Tese, buscando suprir a deficiência existente em controladores baseados em modelo único, quando os mesmos são aplicados em processos com grandes faixas de operação. Formas de mensuração de distância entre modelos, também chamadas de métricas, consistem na principal contribuição desta Tese. Diversos resultados de aplicação em colunas de destilação simuladas, que se aproximam bastante do comportamento real das mesmas, foram realizados, e os resultados se mostraram satisfatórios.

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  • Este trabalho aborda aspectos relacionados à análise e ao desenvolvimento de controladores preditivos multivariáveis baseados em multi-modelos bilineares. O Controlador Preditivo Generalizado (GPC) Monovariável e Multivariável para o caso linear é apresentado, sendo destacadas suas propriedades, características principais e aplicações na indústria. O GPC bilinear, que é o controlador base de todo o desenvolvimento desta Tese, é apresentado através da abordagem da quasilinearização por degrau de tempo. Alguns resultados empregando este controlador são apresentados de forma a evidenciar o melhor desempenho do mesmo, quando comparado ao GPC linear, visto que os modelos bilineares representam melhor a dinâmica de determinados processos. A quasilinearização por degrau de tempo, devido ao fato de ser uma aproximação, provoca um erro de predição, que limita o desempenho deste controlador à medida que seu horizonte de predição aumenta. Devido ao referido erro de predição, o GPC bilinear com compensação iterativa é mostrado de forma a minimizar o referido erro, buscando um melhor desempenho que o GPC bilinear clássico. Alguns resultados utilizando o algoritmo de compensação iterativa são mostrados. O emprego dos multi-modelos é abordado nesta Tese, buscando suprir a deficiência existente em controladores baseados em modelo único, quando os mesmos são aplicados em processos com grandes faixas de operação. Formas de mensuração de distância entre modelos, também chamadas de métricas, consistem na principal contribuição desta Tese. Diversos resultados de aplicação em colunas de destilação simuladas, que se aproximam bastante do comportamento real das mesmas, foram realizados, e os resultados se mostraram satisfatórios.
8
  • RICARDO ALEXSANDRO DE MEDEIROS VALENTIM
  • Protocolo Multiciclos para Automação Hospitalar sobre Multicast com IEEE 802.3 utilizando IGMP Snooping
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA MARIA GUIMARAES GUERREIRO
  • GLAUCIO BEZERRA BRANDAO
  • JOSE DE RIBAMAR SILVA OLIVEIRA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • LUIZ FELIPE DE QUEIROZ SILVEIRA
  • MEUSE NOGUEIRA DE OLIVEIRA JUNIOR
  • Data: 31/10/2008

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  • Os conceitos da automação industrial já estão a algum tempo sendo incorporados na área médica, passando também a ser utilizados na automação hospitalar. Nesse sentido, várias pesquisas têm sido desenvolvidas e geralmente tem abordado vários dos problemas que são pertinentes aos processos que podem ser automatizados no ambiente hospitalar. Considerando que nos processos de automação um fator imperativo é a comunicação, visto que os sistemas geralmente são distribuídos, a rede para transferência de dados passa a ser um elemento fundamental desses processos, pois devem ser capazes de prover a troca de dados e garantir as exigências impostas pelo processo de automação. É nesse contexto, que a presente tese de doutorado propôs, especificou, validou e analisou o PM-AH (Protocolo Multiciclos para Automação Hospitalar). O PM-AH é customizado para atender as exigências dos processos de monitoramento de pacientes (redes de controle) em ambientes hospitalares e visa garantir o determinismo nas comunicações otimizando o fator de utilização do meio de transmissão.

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  • Os conceitos da automação industrial já estão a algum tempo sendo incorporados na área médica, passando também a ser utilizados na automação hospitalar. Nesse sentido, várias pesquisas têm sido desenvolvidas e geralmente tem abordado vários dos problemas que são pertinentes aos processos que podem ser automatizados no ambiente hospitalar. Considerando que nos processos de automação um fator imperativo é a comunicação, visto que os sistemas geralmente são distribuídos, a rede para transferência de dados passa a ser um elemento fundamental desses processos, pois devem ser capazes de prover a troca de dados e garantir as exigências impostas pelo processo de automação. É nesse contexto, que a presente tese de doutorado propôs, especificou, validou e analisou o PM-AH (Protocolo Multiciclos para Automação Hospitalar). O PM-AH é customizado para atender as exigências dos processos de monitoramento de pacientes (redes de controle) em ambientes hospitalares e visa garantir o determinismo nas comunicações otimizando o fator de utilização do meio de transmissão.
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  • ADRIANO DE ANDRADE BRESOLIN
  • Reconhecimento de Voz através de unidades menores do que a palavra, utilizando Wavelet Packet e SVM, em uma nova Estrutura Hierárquica de Decisão
  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSE MANOEL DE SEIXAS
  • JOSEANA MACEDO FECHINE
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 02/12/2008

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  • O reconhecimento automático da voz por máquinas inteligentes tem sido a meta de muitos pesquisadores nas últimas cinco décadas. Neste período, inúmeros avanços foram alcançados, como por exemplo no campo de reconhecimento de palavras isoladas (comandos), o qual atualmente apresenta taxas de reconhecimento muito altas. No entanto, ainda se está longe de desenvolver um sistema que possa ter um desempenho parecido com o ser humano, ou seja, reconhecimento automático de voz em modo contínuo. Um dos grandes desafios das pesquisas de reconhecimento de voz contínuo é a grande quantidade de padrões existentes, pois as linguagens modernas tais como: Inglês, Francês, Espanhol e Português possuem aproximadamente 500.000 palavras ou padrões a serem identificados. A proposta deste trabalho é utilizar unidades menores do que a palavra tais como: fonemas, difones e sílabas como unidades base para o reconhecimento da voz, visando o reconhecimento quaisquer palavras sem necessariamente utilizá-las. O objetivo principal deste trabalho é reduzir a restrição imposta pela quantidade excessiva de padrões existentes, ou seja, a quantidade excessiva de palavras. Com o objetivo de validar esta proposta, o sistema foi desenvolvido e testado para o reconhecimento de palavras isoladas no modo dependente do locutor. O sistema apresentado neste trabalho foi desenvolvido com uma lógica de reconhecimento hierárquica baseada nas características de produção dos fonemas da língua Portuguesa do Brasil. Estas decisões são feitas através da utilização de redes neurais do tipo Máquinas de Vetor de Suporte agrupadas na forma de Máquinas de Cômite. Os principais descritores do sinal de voz utilizados, foram obtidos através da Transformada Wavelet Packet. Os descritores MFCC (Mel-Frequency Cepstral Coefficient) também são utilizados neste trabalho. Pode-se concluir que o método proposto apresentou bons resultados nas etapas de reconhecimento de vogais, consoantes (sílabas) e palavras se comparado com outros métodos existentes na literatura.

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  • O reconhecimento automático da voz por máquinas inteligentes tem sido a meta de muitos pesquisadores nas últimas cinco décadas. Neste período, inúmeros avanços foram alcançados, como por exemplo no campo de reconhecimento de palavras isoladas (comandos), o qual atualmente apresenta taxas de reconhecimento muito altas. No entanto, ainda se está longe de desenvolver um sistema que possa ter um desempenho parecido com o ser humano, ou seja, reconhecimento automático de voz em modo contínuo. Um dos grandes desafios das pesquisas de reconhecimento de voz contínuo é a grande quantidade de padrões existentes, pois as linguagens modernas tais como: Inglês, Francês, Espanhol e Português possuem aproximadamente 500.000 palavras ou padrões a serem identificados. A proposta deste trabalho é utilizar unidades menores do que a palavra tais como: fonemas, difones e sílabas como unidades base para o reconhecimento da voz, visando o reconhecimento quaisquer palavras sem necessariamente utilizá-las. O objetivo principal deste trabalho é reduzir a restrição imposta pela quantidade excessiva de padrões existentes, ou seja, a quantidade excessiva de palavras. Com o objetivo de validar esta proposta, o sistema foi desenvolvido e testado para o reconhecimento de palavras isoladas no modo dependente do locutor. O sistema apresentado neste trabalho foi desenvolvido com uma lógica de reconhecimento hierárquica baseada nas características de produção dos fonemas da língua Portuguesa do Brasil. Estas decisões são feitas através da utilização de redes neurais do tipo Máquinas de Vetor de Suporte agrupadas na forma de Máquinas de Cômite. Os principais descritores do sinal de voz utilizados, foram obtidos através da Transformada Wavelet Packet. Os descritores MFCC (Mel-Frequency Cepstral Coefficient) também são utilizados neste trabalho. Pode-se concluir que o método proposto apresentou bons resultados nas etapas de reconhecimento de vogais, consoantes (sílabas) e palavras se comparado com outros métodos existentes na literatura.
10
  • DIEGO RODRIGO CABRAL SILVA
  • Sistema de Detecção e Isolamento de Falhas em Sistemas Dinâmicos Baseado em Identificação Paramétrica
  • Orientador : LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • ROBERTO CÉLIO LIMÃO DE OLIVEIRA
  • Data: 11/12/2008

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  • O presente trabalho visa contribuir com a área de detecção e diagnóstico de falhas em sistemas dinâmicos através da proposta de uma nova arquitetura de sistemas de detecção e isolamento de falhas (FDI, Fault Detection and Isolation). A arquitetura proposta traz inovações no que se refere à maneira como as grandezas físicas do processo monitorado são relacionadas ao sistema FDI e, em conseqüência disso, à maneira como as falhas são detectadas, isoladas e classificadas. Uma busca por ferramentas matemáticas capazes de satisfazer os objetivos da arquitetura proposta apontou para o uso do filtro de Kalman e seus derivados EKF (Extended Kalman Filter) e UKF (Unscented Kalman Filter). O uso do primeiro algoritmo mostra-se eficaz no caso em que o processo monitorado apresenta uma relação linear entre suas grandezas físicas a serem monitoradas e sua saída. Os outros dois, caso a dinâmica seja não linear. Posteriormente, um comparativo entre o EKF e o UKF mostra que o segundo se adequa melhor às necessidades da arquitetura proposta. Os resultados mostrados no final da tese são referentes a plantas lineares e não-lineares, onde se pode observar a eficácia da arquitetura proposta quando a mesma foi aplicada a processos simulados e reais.

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  • O presente trabalho visa contribuir com a área de detecção e diagnóstico de falhas em sistemas dinâmicos através da proposta de uma nova arquitetura de sistemas de detecção e isolamento de falhas (FDI, Fault Detection and Isolation). A arquitetura proposta traz inovações no que se refere à maneira como as grandezas físicas do processo monitorado são relacionadas ao sistema FDI e, em conseqüência disso, à maneira como as falhas são detectadas, isoladas e classificadas. Uma busca por ferramentas matemáticas capazes de satisfazer os objetivos da arquitetura proposta apontou para o uso do filtro de Kalman e seus derivados EKF (Extended Kalman Filter) e UKF (Unscented Kalman Filter). O uso do primeiro algoritmo mostra-se eficaz no caso em que o processo monitorado apresenta uma relação linear entre suas grandezas físicas a serem monitoradas e sua saída. Os outros dois, caso a dinâmica seja não linear. Posteriormente, um comparativo entre o EKF e o UKF mostra que o segundo se adequa melhor às necessidades da arquitetura proposta. Os resultados mostrados no final da tese são referentes a plantas lineares e não-lineares, onde se pode observar a eficácia da arquitetura proposta quando a mesma foi aplicada a processos simulados e reais.
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  • IGOR PINHEIRO DE SALES CABRAL
  • Novas Ferramentas para Monitoramento Ambiental Usando SIG Web
  • Orientador : LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • AGOSTINHO DE MEDEIROS BRITO JUNIOR
  • AQUILES MEDEIROS FILGUEIRA BURLAMAQUI
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • RICARDO FARIAS DO AMARAL
  • VALERIA GONCALVES SOARES
  • Data: 19/12/2008

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  • O uso de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) tem se tornado essencial nos campos onde os detalhes e estudos precisos da superfície terrestre são requeridos. Aplicações em monitoramento ambiental são exemplos que requerem o uso de um SIG para que os gestores e toda a comunidade envolvida possam realizar as análises e decisões em cima das áreas de proteção ambiental. Neste campo específico, um desafio é construir um SIG que possa ser alimentado dinamicamente com dados, permitindo que os próprios pesquisadores enviem freqüentemente os dados ao sistema. Em alguns casos, os dados são adquiridos de diferentes fontes e precisam ser centralizados em um só sistema. Para solucionar este problema, ferramentas foram implementadas nesta Tese, possibilitando que os dados espaciais sejam devidamente tratados na Web. Com efeito, a pesquisa envolvida nesta Tese tem início a partir da inserção e processamento de dados obtidos in-loco, como variáveis bióticas e geológicas, e é finalizada com a representação dessas informações na Web. Para a consecução deste processo dinâmico foram desenvolvidas ferramentas que tornam o MapServer mais flexível e dinâmico, permitindo que o próprio usuário envie os dados coletados. Além disso, um módulo que utiliza técnicas de interpolação espacial para auxiliar as análises espaciais foi, também, implementado. Como meio de validação do sistema foram utilizados dados provenientes de pesquisas em uma região de recifes de corais, no Nordeste do Brasil. Por fim, este sistema foi implementado através do uso dos conceitos de interatividade que são dados pelo AJAX, se tornando uma ferramenta para controle dos eventos relacionados ao monitoramento ambiental.

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  • O uso de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) tem se tornado essencial nos campos onde os detalhes e estudos precisos da superfície terrestre são requeridos. Aplicações em monitoramento ambiental são exemplos que requerem o uso de um SIG para que os gestores e toda a comunidade envolvida possam realizar as análises e decisões em cima das áreas de proteção ambiental. Neste campo específico, um desafio é construir um SIG que possa ser alimentado dinamicamente com dados, permitindo que os próprios pesquisadores enviem freqüentemente os dados ao sistema. Em alguns casos, os dados são adquiridos de diferentes fontes e precisam ser centralizados em um só sistema. Para solucionar este problema, ferramentas foram implementadas nesta Tese, possibilitando que os dados espaciais sejam devidamente tratados na Web. Com efeito, a pesquisa envolvida nesta Tese tem início a partir da inserção e processamento de dados obtidos in-loco, como variáveis bióticas e geológicas, e é finalizada com a representação dessas informações na Web. Para a consecução deste processo dinâmico foram desenvolvidas ferramentas que tornam o MapServer mais flexível e dinâmico, permitindo que o próprio usuário envie os dados coletados. Além disso, um módulo que utiliza técnicas de interpolação espacial para auxiliar as análises espaciais foi, também, implementado. Como meio de validação do sistema foram utilizados dados provenientes de pesquisas em uma região de recifes de corais, no Nordeste do Brasil. Por fim, este sistema foi implementado através do uso dos conceitos de interatividade que são dados pelo AJAX, se tornando uma ferramenta para controle dos eventos relacionados ao monitoramento ambiental.
2007
Dissertações
1
  • FRANCISCO DE ASSIS F MATIAS
  • Comparação entre Modelos de Aerogeradores Síncronos Utilizando o Programa ATP
  • Orientador : JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE TAVARES DE OLIVEIRA
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • RICARDO FERREIRA PINHEIRO
  • UBIRATAN HOLANDA BEZERRA
  • Data: 21/12/2007

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  • A geração de eletricidade através da energia eólica teve, recentemente, um importante crescimento em todo planeta, com a existência de vários planos de instalações de potência eólica para o futuro. Dessa forma, o aumento na geração de eletricidade através da energia eólica requer, cada vez mais, análise de estudos da interação entre os parques eólicos e os sistemas elétricos de potência. Este trabalho tem como objetivos implementar modelos equivalentes de aerogeradores síncronos para representar um parque eólico no programa ATP e examinar o comportamento dos modelos através de simulações. Simulações com aplicações de faltas foram realizadas para avaliar o comportamento das tensões do sistema para cada modelo equivalente, através de comparações entre os resultados dos modelos propostos, para verificar se as diferenças obtidas permitem a adoção do modelo mais simples.

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  • A geração de eletricidade através da energia eólica teve, recentemente, um importante crescimento em todo planeta, com a existência de vários planos de instalações de potência eólica para o futuro. Dessa forma, o aumento na geração de eletricidade através da energia eólica requer, cada vez mais, análise de estudos da interação entre os parques eólicos e os sistemas elétricos de potência. Este trabalho tem como objetivos implementar modelos equivalentes de aerogeradores síncronos para representar um parque eólico no programa ATP e examinar o comportamento dos modelos através de simulações. Simulações com aplicações de faltas foram realizadas para avaliar o comportamento das tensões do sistema para cada modelo equivalente, através de comparações entre os resultados dos modelos propostos, para verificar se as diferenças obtidas permitem a adoção do modelo mais simples.
Teses
1
  • KARLA DARLENE NEPOMUCENO RAMOS
  • CADZ: UMA METODOLOGIA DE PROJETO BASEADA EM Z PARA REDES-EM-CHIP

  • Orientador : IVAN SARAIVA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • CLAUDIA MARIA FERNANDES ARAÚJO RIBEIRO
  • IVAN SARAIVA SILVA
  • JOSÉ ANTONIO GOMES DE LIMA
  • LUIZ AFFONSO HENDERSON GUEDES DE OLIVEIRA
  • Data: 31/05/2007

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  • O rápido crescimento do mercado de sistemas embarcados e a crescente
    capacidade de integração de circuitos têm gerado muitos desafios para o projeto de
    sistemas de hardware e software integrados, oferecendo inúmeras oportunidades de
    pesquisa. O desempenho de um sistema embarcado complexo, o qual é caracterizado
    pela alta complexidade estrutural e diversidade funcional, está vinculada diretamente à
    infra-estrutura de comunicação. Nos últimos anos a Rede-em-Chip surgiu como
    estrutura de comunicação para interligar os componentes de sistemas completos
    inseridos em um único chip. Apesar de apresentar algumas características das redes
    tradicionais, o projeto de uma Rede-em-Chip não é uma tarefa trivial, pois lida com
    restrições peculiares dos sistemas embarcados que elevam o nível de complexidade do
    mesmo. É fundamental que o projetista de hardware disponha de metodologias e
    ferramentas CAD que o auxiliem no projeto de Redes-em-Chip para atender os
    requisitos de projeto face às exigências de tempo para mercado. Esta tese está situada
    exatamente nesse contexto e propõe a metodologia CAD (Computer Aided Design
    based on Z), a qual utiliza métodos formais como suporte à análise qualitativa de
    propriedades do sistema de comunicação, mesmo antes do desenvolvimento do próprio
    sistema. A metodologia CAD deve ser utilizada nos estágios iniciais do projeto, sendo
    possível sua incorporação a um fluxo de projeto tradicional, onde a análise qualitativa
    pode ser seguida pela geração de código e análise quantitativa. A metodologia é
    validada mediante estudos de caso que comprovam a efetividade da mesma.


  • Mostrar Abstract
  • The fast market growth of embedded systems and the growing capacity of circuits integration have created many challenges for the integrated hardware and software system design, offering countless research opportunities. The performance of a complex embedded system, which is characterized by the high structural complexity and functional diversity, it is related directly to the communication infrastructure. In the last years the Network-on-Chip emerged as interconnection structure to interconnect the components of complex embedded systems. Despite presenting some characteristics of the computer network, network-on-chip project is not a trivial task, because it deals with peculiar restrictions of the embedded systems that elevate the level of complexity of the same. It is ideal making use of methodologies and CAD tools that help the hardware designer on network-on-chip design to assist the requirements of its projects. This thesis proposes the methodology (Computer Aided Design based on Z), which uses formal methods as support to the qualitative analysis of properties of the communication system, even before the development of the own system. The methodology should be used in the initial phase of the project, being possible to be incorporated to a flow of traditional project, where the qualitative analysis can be followed by the code generation and quantitative analysis. The methodology is validated by studies cases that prove its effectiveness.

2005
Dissertações
1
  • MEIKA IWATA MONTEIRO
  • Predição de Promotores de Bacillus subtilis usando técnicas de Aprendizado de Máquina

  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • JAUVANE CAVALCANTE DE OLIVEIRA
  • LUIZ MARCOS GARCIA GONCALVES
  • MARCILIO CARLOS PEREIRA DE SOUTO
  • Data: 13/12/2005

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  • Um dos grandes desafios da Bioinformática é manipular e analisar os dados acumulados nas bases de dados mundiais. A expressão dos genes em procariotos é iniciada quando a enzima RNA polimerase une-se com uma região próxima ao gene, chamada de promotor, onde é localizado os principais elementos regulatórios do processo de transcrição. Apesar do crescente avanço das técnicas experimentais (in vitro) em biologia molecular, caracterizar e identificar um número significante de promotores ainda é uma tarefa difícil. Os métodos computacionais existentes enfrentam a falta de um número adequado de promotores conhecidos para identificar padrões conservados entre as espécies. Logo, um método para predizê-los em qualquer organismo procariótico ainda é um desafio. Neste trabalho, apresentamos uma comparação empírica de técnicas individuais de aprendizado de máquina, tais como: Classificador Bayesiano Ingênuo, Árvores de Decisão, Máquinas de Vetores de Suporte, Redes Neurais do tipo VotedPerceptron, PART e k-Vizinhos Mais Próximos e sistemas multiclassificadores (Bagging e Adaboosting) e Modelo Oculto de Markov à tarefa de predição de promotores procariotos em Bacilos subtilis. Utilizamos a validação cruzada para avaliar todos os métodos de AM. Para esses testes, foram construídas base de dados com seqüências de promotores e não-promotores do Bacillus subtilis e uma base de dados híbrida. Os métodos de AM obtiveram bons resultados com o SVM e o Naïve Bayes. Não conseguimos entretanto, obter resultados relevantes para a base de dados híbrida.


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  • Um dos grandes desafios da Bioinformática é manipular e analisar os dados acumulados nas bases de dados mundiais. A expressão dos genes em procariotos é iniciada quando a enzima RNA polimerase une-se com uma região próxima ao gene, chamada de promotor, onde é localizado os principais elementos regulatórios do processo de transcrição. Apesar do crescente avanço das técnicas experimentais (in vitro) em biologia molecular, caracterizar e identificar um número significante de promotores ainda é uma tarefa difícil. Os métodos computacionais existentes enfrentam a falta de um número adequado de promotores conhecidos para identificar padrões conservados entre as espécies. Logo, um método para predizê-los em qualquer organismo procariótico ainda é um desafio. Neste trabalho, apresentamos uma comparação empírica de técnicas individuais de aprendizado de máquina, tais como: Classificador Bayesiano Ingênuo, Árvores de Decisão, Máquinas de Vetores de Suporte, Redes Neurais do tipo VotedPerceptron, PART e k-Vizinhos Mais Próximos e sistemas multiclassificadores (Bagging e Adaboosting) e Modelo Oculto de Markov à tarefa de predição de promotores procariotos em Bacilos subtilis. Utilizamos a validação cruzada para avaliar todos os métodos de AM. Para esses testes, foram construídas base de dados com seqüências de promotores e não-promotores do Bacillus subtilis e uma base de dados híbrida. Os métodos de AM obtiveram bons resultados com o SVM e o Naïve Bayes. Não conseguimos entretanto, obter resultados relevantes para a base de dados híbrida.

2004
Dissertações
1
  • BERNARDO EMÍDIO FERNANDES DE OLIVEIRA
  • Proposta de integração das redes de comunicação da COSERN como uma solução de contingência em caso de falhas nos enlaces do backbone de automação

  • Orientador : SERGIO VIANNA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL FIRMINO DE MEDEIROS JUNIOR
  • SERGIO VIANNA FIALHO
  • EDUARDO BRAULIO WANDERLEY NETTO
  • Data: 30/07/2004

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  • Proposta de integração das redes de comunicação da COSERN como uma solução de contingência em caso de falhas nos enlaces do backbone de automação


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