A coordenação entre as atividades de operação do setor elétrico é realizada por um conjunto de ferramentas e tecnologias, dentre as quais destaca-se a comunicação via áudio entre as equipes de tempo real dos agentes e técnicos em campo. Essas chamadas são gravadas, armazenadas e consultadas, sob demanda, para fins de auditoria e rastreabilidade, e para subsidiar as análises pós-operatórias. Contudo, essas gravações, que contém informações relevantes tanto para a operação do sistema quanto para o faturamento dos agentes, acabam sendo subutilizadas devido à dificuldade de acesso ao seu conteúdo. Assim, ao transcrevê-las, torna-se possível a rastreabilidade e a associação desses áudios entre si e com outros registros de diferentes sistemas operativos, viabilizando a otimização de atividades que demandam de um tempo excessivo dos engenheiros de pós-operação. Essa dissertação apresenta um assistente virtual para centros de operação para geradoras, transmissoras e distribuidoras de energia, que transcreve todas as comunicações via áudio desses centros e aplica técnicas de processamento de linguagem natural para extrair informação dos áudios, classificá-los em temas de interesse da operação e correlacionar as gravações entre si e com sistemas operativos. São apresentados a arquitetura do sistema, os modelos de transcrição de áudio para texto utilizados, o módulo de classificação de ligações e a correlação de ligações entre si e com o SCADA. O projeto aqui descrito se propõe a ajudar na tomada de decisão e contribui para maior eficiência, segurança e confiabilidade operacional da operação e pós-operação do sistema elétrico.

Diante das constantes evoluções tecnológicas que a sociedade moderna vivencia, as in- dústrias tem evoluído cada vez mais em busca de maior eficiência e confiabilidade de seus processos. A busca por novos métodos para otimizar as atividades industriais tem alimentado o interesse no desenvolvimento de pesquisas voltadas para essa área. Apesar das diversas evoluções tecnológicas que as indústrias passam constantemente, o vapor permanece presente em seus processos desde a primeira revolução industrial, sendo ele utilizado para realizar movimentos em máquinas, o que revolucionou o processo produtivo da época. Nos dias atuais sua presença permanece vasta em diferentes tipos de indústria, sendo utilizado amplamente para aquecimento e geração de eletricidade. O equipamento utilizado para a geração de vapor é a caldeira. No processo de geração de vapor em uma caldeira, há duas variáveis de grande importância para o controle que são o nível de água no tubulão e a pressão de vapor no tubulão. O controle dessas variáveis garante a segurança operacional da máquina e o atendimento dos parâmetros do processo por meio da pressão do vapor exigida. Dessa forma, o problema de controle de caldeira é de grande interesse no meio acadêmico e industrial. Para o controle das variáveis relatadas, se faz necessário basicamente a atuação nas válvulas de alimentação de água e de saída de vapor saturado do tubulão. Com base nisso, esse trabalho tem o propósito de realizar o controle do nível de água e da pressão no tubulão de uma caldeira do tipo aquatubular por meio da inteligência artificial, a fim de evitar variações indesejadas de nível e pressão ao passar por variações de carga. Para isso, se faz uso de controladores fuzzy otimizados por algoritmo genético. Testes foram realizados para o modelo e seus resultados se demonstraram satisfatórios.

Fenômenos como vibrações mecânicas, ressonância e oscilações podem ser descritos matematicamente por sistemas de equações diferenciais de segunda ordem, comumente designados de sistemas de segunda ordem. Trabalhar com esse tipo de modelo, em vez dos modelos de estado de primeira ordem, traz benefícios numéricos, embora haja dificuldades inerentes à determinação de seus parâmetros físicos. Os desafios são ainda mais significativos quando se considera a existência de atrasos entre as medições dos estados e os sinais de atuação, levando algumas abordagens à necessidade de uma pós-análise para determinar a estabilidade das soluções calculadas. Uma alternativa para contornar as dificuldades de medição de parâmetros é a abordagem por resposta em frequência, que usa modelos baseados em receptância. Esta dissertação de mestrado trata do projeto de controladores do tipo Proporcional Integral Derivativo (PID) para sistemas dinâmicos lineares com atraso, modelados por equações diferenciais matriciais de segunda ordem. Adota-se, neste trabalho, a abordagem por receptância, que, por se basear na resposta em frequência do sistema, permite tratar da estabilidade em malha fechada de forma exata, sem a necessidade de recorrer a aproximações do termo de atraso nem a verificações a posteriori. No caso, formula-se um problema de otimização para a determinação dos ganhos do controlador que garantam robustez, por meio de uma margem de estabilidade pré-estabelecida e de desempenho, além da minimização da Integral do Erro Absoluto, relativo ao seguimento de uma referência constante. Logo, implementa-se um Algoritmo Genético para resolver o problema de otimização. Dessa forma, diferentemente de trabalhos correlatos na literatura, o método proposto pode ser aplicado igualmente a sistemas com polos de malha aberta no semiplano direito.

Os métodos de detecção de ondas viajantes têm sido amplamente estudados nos últimos anos, devido à implementação de esquemas de proteção e localização de falhas,
baseados em ondas viajantes e aplicados a sistemas de transmissão, por serem mais rápidos e precisos que os esquemas tradicionais empregados pelas empresas de energia. Os
pesquisadores vêm desenvolvendo métodos de detecção de ondas viajantes usando as
mais variadas técnicas de processamento digital de sinais. Este trabalho fornece uma
análise dos métodos de detecção de ondas viajantes, com foco principal na transformada
wavelet estacionária com efeito de borda de tempo real, a partir de dados experimentais
provenientes de uma plataforma de testes de linha de transmissão trifásica. Esta pesquisa
tem o objetivo de desenvolver um método que utilize uma alta frequência de amostragem
para detectar a primeira frente de onda incidente, assim como as subsequentes devido a
reflexões nos terminais da linha e no ponto de falha. A bancada de testes experimentais
é composta por uma fonte de corrente alternada trifásica, um cabo de cobre flexível do
tipo polipropileno de quatro fios e com um quilômetro de comprimento, que permite o
fenômeno de propagação de ondas viajantes, uma resistência de carga e uma resistência
falta. A aplicação de cada falta é realizada pressionando-se um botão. Correntes e tensões são medidas por meio de transdutores conectados a um dos terminais da linha, ao
ponto de falta e a um osciloscópio. Portanto, os sinais transitórios de falta são adquiridos,
armazenados e podem ser analisados offline. Ao lidar com esta configuração, é possível
controlar a distância em que a falta ocorre, o tipo de falta, bem como a resistência e o
ângulo de incidência da falta

A robótica é um dos campos de estudo com maior promissão para o século XXI. A em- pregabilidade dos sistemas robóticos é alta, variando do setor automobilístico, como o caso dos robôs soldadores na indústria automobilística, à medicina (por exemplo, robôs cirurgiões). Nesta dissertação de mestrado, foi analisado um sistema robótico que consiste em um braço serial de dois elos e com isso foram projetados controladores para esse sistema não-linear utili- zando lógica fuzzy. Em particular, foram desenvolvidos controladores Takagi-Sugeno baseados em lógica fuzzy convencional (também conhecida como de tipo 1) e lógica fuzzy tipo 2 inter- valar, juntamente com a técnica de compensação paralela distribuída (PDC), em que o sistema não-linear foi dividido em regiões de subsistemas lineares com realimentação de estados, em que cada resposta do subsistema tem a sua parcela de contribuição na resposta final do sistema. O controle do sistema foi analisado a partir dos índices de desempenho IAE, ITEA, ISE e ITSE e também pelo tempo de acomodação e o percentual de sobressinal. Nesse contexto, a partir desses critérios de desempenho enunciados, foi feita uma comparação entre os controladores fuzzy tipo 1 PDC e fuzzy tipo 2 intervalar PDC, ambos com realimentação de estados para saber quem é o melhor.

Este trabalho propõe o controle de um manipulador robótico articulado, classificado na literatura como Antropomórfico (RRR), o qual é formado por três juntas de revolução, três graus de liberdade e movimento espacial. Este tipo de manipulador possui grande liberdade de movimento dentro do seu espaço de trabalho e possui inúmeras aplicações. Para controlar o manipulador, duas estratégias de controle serão aplicadas, a primeira é um controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável e a segunda um controlador linear proporcional derivativo. As duas estratégias serão associadas a uma técnica de inversão de sistemas não lineares que desacopla a dinâmica de cada junta do manipulador. Desta forma, cada junta possuirá um controlador independente. Resultados simulados serão apresentados para demonstrar o funcionamento dos controladores e um conjunto de métricas serão aplicadas para auxiliar na comparação entre as técnicas de controle.

A solução de problemas de controle para sistemas de segunda ordem com atraso constitui um dos desafios da engenharia. Fenômenos como as vibrações mecânicas, a ressonância e outros tantos podem ser descritos matematicamente por esse tipo de sistemas. Este trabalho tem como objetivo principal solucionar um problema de projeto de controlador por realimentação de estado para sistemas de segunda ordem com atraso utilizando a abordagem por resposta em frequência, que dispensa a necessidade de aproximações para o atraso, garantindo assim que as soluções encontradas não necessitem de análise à posteriori. Definindo matematicamente o problema de controle como um problema de otimização, é feita uma busca pelos ganhos do controlador com a utilização de um algoritmo genético, tendo como parâmetro de projeto garantir que a curva de Nyquist do sistema permaneça a uma distância suficiente da região de instabilidade. Essa metodologia visa garantir que os ganhos calculados resultem em sistemas robustos para que mesmo sujeitos a alterações de parâmetros, ainda permaneçam estáveis. Os resultados de simulações obtidos ao final do trabalho se mostraram satisfatórios dentro das especificações desejadas.

Desde o lançamento da Sputnik I em 1957, a indústria de satélites experimentou grandes avanços tecnológicos. Inicialmente, os recursos para execução de missões com satélites se concentravam em grandes entidades comerciais e organizações governamentais. Porém, ao oferecer uma solução de baixo custo e com menor tempo de desenvolvimento, o padrão CubeSat permitiu que diversas instituições e organizações fossem capazes de desenvolver missões com nanossatélites. No Brasil, o Centro Regional do Nordeste (CRN) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) tem desenvolvido, em parceria com a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), o projeto CONASAT com o objetivo de desenvolver uma constelação de nanossatélites para o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCDA). Atualmente, tem sido desenvolvido o CubeSat denominado CONASAT-0 (o primeiro da constelação), para o qual faz-se necessária a implementação de um sistema de controle de bordo capaz de satisfazer os requisitos do projeto CONASAT. Diante desse contexto, neste trabalho, é apresentada a primeira versão do sistema de controle de bordo para o CONASAT-0. Além disso, nesta dissertação são apresentados os testes realizados com o sistema desenvolvido e os resultados obtidos. Por fim, são apresentadas proposições para trabalhos futuros.

O controle de próteses, órteses e outros mecanismos com base na resposta elétrica da musculatura de alguma região em específico, representa a integração automática entre usuário e aplicação. Nesse trabalho, são apresentados os resultados de três alternativas promissoras para extração se características, assim como suas propostas de implementação, com a intenção de identificar diferentes gestos realizados com a mão direita com base em quatro sinais de eletromiografia de superfície da musculatura do antebraço. Em seguida, será apresentado o resultado da implementação final em hardware utilizando as técnicas com melhor desempenho na etapa anterior.

Atualmente, várias pesquisas estão sendo realizadas no que se refere à exoesqueletos ortopédicos para membros inferiores. Contudo, a capacidade desses exoesqueletos realizarem movimentos antropomórficos ainda é um problema que os pesquisadores enfrentam. Entretanto, uma pesquisa recente buscou desenvolver um método estatístico de geração de marcha levando em consideração as características individuais e parâmetros de movimento de cada indivíduo. Por esse motivo, é necessário ter um banco de dados que disponha toda informação necessária, características e parâmetros dos movimentos, para o modelo estatístico, a fim de que os exoesqueletos ortopédicos reproduzam as peculiaridades dos movimentos de cada usuário. Porém, os sistemas de captura de parâmetros cinemáticos baseados em câmeras são demasiadamente custosos, além de exigirem condições ambientais específicas, por exemplo, a luminosidade do local e o posicionamento das câmeras, o que impossibilita, muita vezes, o seu uso. Neste contexto o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de um sistema multissensorial de baixo custo e vestível que permite medir parâmetros cinemáticos dos movimentos antropomórficos. Para isto, foi utilizado o Filtro de Informação que é uma técnica de estimação para realizar fusões de dados de sensores que permite obter informações mais precisas do sistema. Os parâmetros medidos serão armazenados em um banco de dados para ser usado pelo método estatístico do exoesqueleto ortopédico Ortholeg 2.0. O sistema proposto é composto por quatro sensores do tipo Encoder, cinco sensores de unidades de medidas inerciais e quatro sensores de flexão, permitindo medir os parâmetros cinemáticos dos movimentos antropomórficos.

Dentro da área de Mecatrônica, principalmente em CAD e Visão Robótica, são desenvolvidas uma série de aplicações que necessitam da análise de objetos não rígidos ou deformáveis através de representações computacinais dos mesmos. Propõe-se nesta dissertação de mestrado um enfoque para medir similaridade de objetos deformáveis utilizando a representação através de nuvens de pontos tridimensionais. Basicamente, são consideradas três nuvens de pontos do objeto analisado: uma sem alterações, outra que represente o grau de máxima deformação e uma terceira que descreva a deformação de interesse, no momento de execução de alguma aplicação. Estudamos dois métodos alternativos para medir similaridade baseadas em medidas de distâncias, com as respectivas verificações da precisão e tempos. O primeiro método é baseado no calculo da distância de Mahalanobis e, no segundo, é usada a distância de Hausdorff após uma etapa previa de registro e alinhamento dos dados. Foram realizados experimentos e análises considerando algumas partes do corpo humano, onde se evidencia que a distância de Mahalanobis tem o menor tempo de execução, sendo factível em tempo real. Várias aplicações nas áreas acima mencionadas podem se basear nos resultados obtidos nesta dissertação para determinar os níveis de deformação de objetos deformáveis  restritos.

A identificação de sistemas tem como objetivo determinar modelos matemáticos capazes de descrever as características dinâmicas de sistemas a partir de observações. Geralmente, o processo de identificação é dividido nas seguintes etapas: i) coleta de dados experimentais, ii) determinação da estrutura do modelo, iii) estimação de parâmetros e iv) validação do modelo. Neste trabalho investiga-se o problema da determinação de estruturas. A partir de técnicas de otimização conhecidas como meta-heurísticas foi desenvolvido um algoritmo para determinação da estrutura de modelos NARX polinomiais. Diferentes dos métodos tradicionais as meta-heurísticas utilizam um conjunto de possíveis soluções e estratégias, geralmente, baseadas na natureza para encontrar a solução do caso aplicado. Dentre as técnicas estudadas estão o algoritmo genético, a otimização por enxame de partículas e o algoritmo do morcego. A metodologia proposta foi aplicada na identificação de três exemplos experimentais: um aquecedor elétrico, um conversor buck e uma válvula pneumática. Os resultados demonstram que meta-heurísticas podem ser aplicadas no problema da seleção de estruturas em modelos NARX polinomiais.

Estruturas e sistemas inteligentes tem como principal característica a capacidade de emular o comportamento de organismos vivos, os quais possuem comportamento autorregulado. Deste modo, devido a presença de um mecanismo de estímulo-resposta, este tipo de estrutura possui propriedades adaptativas. O termo estrutura inteligente vem sendo usado para identificar sistemas estruturais capazes de modificar sua geometria e/ou propriedades físicas no intuito de executar determinada tarefa. Neste trabalho, um controlador por modos deslizantes com compensação difusa é empregado para o controle ativo de vibrações em uma treliça de Von Mises feita de liga com memória de forma. Este sistema possui uma dinâmica bastante rica e complexa, podendo apresentar comportamento caótico mesmo quando submetido a carregamentos de frequências moderadas. Simulações numéricas são apresentadas para comprovar a eficácia da estratégia utilizada.

O trabalho trata da aplicação do Controle Preditivo com o proposto Método da Compensação de Não-Linearidades para o controle de um quadricóptero. Esse método consiste de utilizar o modelo não-linear do sistema para prever e inserir não-linearidades na formulação do controle preditivo por meio de uma estrutura afim. Dentro do contexto de controle de um quadricóptero, o controlador proposto é comparado, através de simulações numéricas, com o controlador preditivo linear tradicional. Posteriormente, experimentos são feitos com um quadcóptero real montado em uma bancada de testes. Como resultado o uso do método proposto trouxe um ganho de desempenho considerável quando o estado do sistema se distanciou do ponto de operação em que foi linearizado.

O processo de planejamento de caminho é um problema bastante estudado na
robótica. A capacidade de analisar o ambiente e definir a sequência de
ações que levam um robô de uma localização inicial até uma localização
final desejada, sem colidir com os obstáculos presentes no ambiente, é uma
habilidade fundamental requerida para a criação de sistemas robóticos
autônomos que possam executar diversas funções.
Nesta dissertação, apresenta-se um estudo sucinto do estado da arte na
área de planejamento de caminhos para sistemas robóticos autônomos, de
forma a contextualizar o tema abordado neste trabalho. Cada método de
planejamento possui sua própria estratégia de exploração do ambiente e
planejamento do caminho. Nesta dissertação é proposto um novo método de
planejamento de caminho para robôs.
No método proposto, o espaço livre do ambiente é coberto de forma
aproximada por um conjunto denominado Espuma Aleatória, a qual é composta
por subconjuntos convexos superpostos denominados Bolhas. A partir da
localização inicial, novas bolhas são criadas aleatoriamente na superfície
da espuma, que se propaga pelo espaço livre, com comportamento semelhante
à propagação de frentes de onda, gerando uma árvore de busca, até atingir
a localização final. Desta forma, é possível encontrar uma sequência de
bolhas concatenadas, denominada Rosário, que conecta a localização final à
inicial. Um caminho válido pode ser facilmente obtido dentro do espaço de
manobra definido pelo rosário.
O processo de busca no método proposto é determinado por apenas dois
parâmetros. Critérios para a sua sintonia são estudados e apresentados
neste trabalho.
De forma a validar o método proposto, o seu desempenho foi avaliado
através de simulações computacionais para diferentes estudos de caso.