02 - Mestrado - Engenharia Elétrica

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Desempenho e otimização de sistemas de comunicação sem-fio MIMO com elevado número de antenas
(2014-11-19) Marinello Filho, José Carlos; Abrão, Taufik; Panazio, Cristiano Magalhães; Angélico, Bruno Augusto
Neste trabalho, diferentes aspectos de sistemas de comunicação sem-_o empregando múltiplas antenas transmissoras e receptoras (multiple-input-multiple-output) (MIMO) são abordados, privilegiando a análise dos sistemas com elevada dimensionalidade, de forma a avaliar cenários onde características MIMO desejáveis possam ser exploradas. Assim, na primeira parte deste trabalho, um esquema de detecção aplicado ao uplink de tais sistemas é proposto, o qual combina as técnicas de redução treliça (lattice reduction) (LR) e otimização por colônia de formigas (ant colony optimization) (ACO), sendo o seu desempenho avaliado para elevadas dimensões do sistema (até 20_20, 4-QAM) e canais espacialmente correlacionados, apresentando um bom compromisso desempenho X complexidade. Na segunda parte do trabalho, o foco passa a ser a otimização do downlink de sistemas MIMO: uma formulação convexa para o problema da transmissão multiusuário (multiuser transmission) (MuT) visando a minimização da taxa de erro de bit (MinBER) é desenvolvida, a partir da qual diversos métodos de otimização determinísticos e heurísticos são aplicados. Ao final da análise desenvolvida, conclui-se que a técnica proposta busca em linha quase-Newton - função penalidade (line search quasi- Newton - penalty function) (LSQN-PF) apresentou o melhor compromisso desempenho X complexidade para elevadas dimensões de sistema. Na terceira parte do trabalho, analisa-se sistemas multi-celulares não cooperativos baseados em duplexagem por divisão de tempo (time division duplex ) (TDD), em que uma enorme quantidade de antenas é empregada na estação rádio-base (base station) (BS), sendo a informação de estado do canal (channel state information) (CSI) estimada por meio da transmissão de sequências piloto no uplink. Nesse cenário, caracterizase o desempenho sob a métrica da taxa de erro de bit (bit-error-rate) (BER) para a condição limite do número de antenas na BS tendendo a infinito, derivando-se expressões e comprovando sua validade por meio de simulações computacionais. Então, com base na expressão derivada e em outras presentes na literatura, uma metodologia de otimização do sistema é proposta, a qual consiste em distribuir as sequências de treinamento entre os usuários da célula de forma eficiente.
Modelagem em espaço de estados aplicado à Fonte Δ de Impedância
(2022-07-06) Pessôa, Guilherme Almeida; Silva, Newton da; França, José Alexandre de; Nascimento, Claudinor Bittencourt
This work deals with the mathematical modeling of the Source ? of Impedance. initially is presenting what an impedance source is by using examples and applications, indicating where the ? Source stands out among the other sources and also explaining its form of operation. In the modeling, the average state space technique is used, applied to the Source ? and two main highlights are obtained: The simple transfer function and compact due to the use of the magnetizing current of the coupled inductor as a variable of state, and the analysis of the effects of the resistor in series with the capacitor in relation to the voltage capacitor average. For the validation of the mathematical model, the methods simulation and experimental data collection. The following are performed in the simulation: tests: frequency sweep, load step in open loop and loop system closed circuit and sweep through the duty cycle value to ascertain series resistor effects with the capacitor. For the collection of experimental data, a prototype was designed and about tests were carried out: load steps with the controlled prototype and a sweep of the duty cycle with additional resistor in series with the capacitor. In both processes of validation the theoretical data are corroborated
Reconfigurable intelligent surfaces driven B5G networks: an analytical performance perspective
(2023-07-30) Souza Junior, Wilson de; Abrão, Taufik; Amiri, Abolfazl; Jacob, Jaime Laelson
Comunicação Massiva do Tipo Máquina (mMTC), Banda Larga Móvel Aprimorada (eMBB) e Comunicação de Baixa Latência e Ultra Confiabilidade (URLLC) desempenharão uma função muito importante nas redes de comunicação atuais Além da Quinta Geração (B5G) do que nas redes de comunicação de Quinta Geração (5G), cujo objetivo é operar em cenários futuros como casas inteligentes, fábricas inteligentes, transporte e dirigibilidade inteligentes, bem como dar suporte à comunicação ubíqua em todos outros ambientes práticos previstos para estarem inclusos, na então denominada, Indústria 4.0. Evidentemente, a demanda por taxas de dados nestes cenários serão fortemente aumentadas devido aos inúmeros serviços a serem ofertados. Ademais, o número de dispositivos conectados tem crescido exponencialmente, uma vez que a Internet das Coisas (IoT) será essencial para se atingir o futuro projetado. Para atender todos estes cenários com serviços de alta qualidade, novas tecnologias serão necessárias, uma vez que as tecnologias existentes não serão eficientes em atender simultaneamente todas as demandas dessas redes de comunicação. Além disso, uma vez que os recursos de rádios são escassos, é desafiador desenvolver novos métodos para fornecer qualidade de serviço aceitável aos usuários enquanto simultaneamente deve-se atender aos requisitos necessários para uma comunicação sustentável. Considerando os desafios mencionados anteriormente, nesta Qualificação de Mestrado nós discutimos o impacto de se aplicar uma nova tecnologia promissora em sistemas de comunicação denominada Superfície Inteligente Reconfigurável (RIS) através da sua forma convencional, bem como sua derivação avançada denominada RIS de Transmissão e Reflexão Simultânea (STAR-RIS), tendo em vista obter uma compreensão abrangente de como a RIS pode impactar métricas de desempenho importantes, nas atuais redes de comunicação, como confiabilidade, taxa de dados e eficiência energética. Associada à tecnologia habilitadora RIS, também integramos ao esquema de transmissão as estruturas de Múltiplas-Entradas Múltiplas-Saidas massiva (mMIMO) e o esquema de Múltiplo Acesso não-Ortogonal (NOMA) com intuito de caracterizar o potencial operacional destas tecnologias em conjunto com a RIS. Além disso, neste trabalho, nós focamos na comunicação sustentável através dos estudos em comunicação cooperativa com ajuda de Transmissão Simultânea de Energia e Informação (SWIPT), bem como desenvolvemos uma análise sobre seleção do número de antenas na estacão rádio-base e seleção do número de elementos da RIS visando incrementar a Eficiência Energética (EE) e Eficiência Espectral (SE) enquanto mantém altos índices de confiabilidade de comunicação. Por fim, neste trabalho, predominantemente, utilizamos uma extensa abordagem analítica para a descrição de cada problema e respectiva solução proposta buscando entender sistematicamente o impacto de cada parâmetro no desempenho do sistema como um todo, incluindo probabilidade de outage, EE, SE, confiabilidade, bem como reduzir a complexidade dos sistemas de transmissão, propondo algoritmos quase-ótimos eficientes, tendo em vista adequar suas operações aos problemas práticos no mundo real.
Avaliação de aprendizagem LBP para segmentação semântica de pavimentação asfáltica baseada em U-Net
(2024-07-30) Yui, Mauricio Kendi; Melo, Leonimer Flávio de; França, Maria Bernadete de Morais; Batista, Daniel Strufali; Souza, Wesley Angelino de
A direção autônoma emerge naturalmente do notável avanço demonstrado pela Inteligência Artificial (IA) nos últimos anos, impulsionada, em grande parte, pelo desenvolvimento contínuo de recursos de hardware e software. Nesse contexto, este trabalho propõe a aplicação de ferramentas de IA, mais especificamente no domínio da Aprendizagem Profunda, para realizar a segmentação semântica de pavimentações asfálticas em imagens rasterizadas. A abordagem adotada utiliza a rede neural U-Net para alcançar esse objetivo, enquanto o algoritmo Local Binary Pattern (LBP) é investigado devido à sua vantagem declarada de invariância luminosa. Este trabalho contribui ao validar que a integração do algoritmo LBP pode aprimorar o desempenho da rede neural U-Net, especialmente em condições não previstas na base de dados de treinamento original.
Increasing distributed energy resources hosting capacity in distribution systems using d-statcom devices and reconfiguration
(2025-03-06) Patiño, Juan Esteban Suarez; Pareja, Luis Alfonso Gallego; Paiva, Juliani Chico Piai; Franco, Edgar Manuel Carreño
The increasing penetration of distributed energy resources (DER), such as solar photovoltaic (PV) generation, in power distribution systems (PDS) poses significant operational challenges. Hosting capacity (HC) is considered an indicator of the acceptable level of DER integration in a PDS, which is why efforts are made to increase its value. This study presents a methodology to enhance the HC of DER in PDS through the integration of distribution static compensator (D-STATCOM) devices and network reconfiguration. Aligned with the United Nations’ (UN) Sustainable Development Goals (SDG), the proposed approach employs mathematical models to determine the optimal placement of D-STATCOMs and solve the distribution systems reconfiguration (DSR) problem, ensuring a safer and more efficient integration of DER. All models are based on a power flow for radial PDS and are formulated as mixed-integer linear programming (MILP) optimization models. To date, such MILP models for D-STATCOM devices and for DSR and D-STATCOMs simultaneously have not been found in the specialized literature. Reconfiguration proves to be highly versatile in improving the overall conditions of the system, while the D-STATCOM devices, despite its effectiveness, has limitations that suggest the need for further analysis to explore its full potential. The methodology involves an iterative process to calculate the HC, incorporating D-STATCOM and DSR models in each iteration. The main contribution of this work is the introduction of a combined model that simultaneously integrates reconfiguration and D-STATCOM devices, providing a robust solution to address the challenges associated with the growing penetration of DER in PDS. The proposed methodology was validated using the 33, 69, and 136-bus benchmark test systems, widely referenced in specialized literature. The results demonstrate that the combination of these two approaches significantly increases HC, achieving up to 95% improvement in cases with critical initial limitations. The results also demonstrate the accuracy of the iterative method for calculating HC, as well as the effectiveness and efficiency of D-STATCOM devices and DSR in increasing HC and improving the operational conditions of PDS.
Planejamento de subestações de distribuição de energia considerando unidades de armazenamento de energia com alta penetração de geração distribuída
(2025-03-07) Vanegas, Carlos Eduardo Salazar; Pareja, Luis Alfonso Gallego; Rocha, Carlos Roberto Mendonça da; Maciel, Renan Silva
Este trabalho aborda o problema do planejamento ótimo de subestações de distribuição de energia elétrica, integrando unidades de armazenamento de energia em baterias para sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE) com alta penetração de geração distribuída (GD). Dado o crescimento da GD e o desafio de assegurar uma distribuição eficiente e confiável, o estudo se concentra no desenvolvimento de modelos matemáticos de programação linear inteira mista (PLIM) para a alocação e dimensionamento ótimos de subestações (ADOSE) e para a alocação, dimensionamento e operação ótimos de sistemas de armazenamento de energia em baterias (Battery Energy Storage System – BESS), denominado ADOO-BESS. Todos os modelos são baseados em um fluxo de potência linear para SDEE radiais. Em particular, o modelo de PLIM para ADOO-BESS apresentado neste trabalho é inovador, pois não se encontrou na literatura especializada outro modelo que integre o fluxo de potência linear em SDEE radiais, como o desenvolvido neste estudo. Esses modelos buscam minimizar as perdas de potência, melhorar os perfis de tensão, otimizar os custos de investimento e assegurar o atendimento adequado da demanda nos SDEE. Por meio de um processo sequencial, os modelos permitem avaliar o impacto dessas estratégias na melhoria das condições técnicas e operacionais dos SDEE com alta penetração de GD. Para a implementação dos modelos matemáticos propostos, utilizou-se a linguagem de programação AMPL e o solver comercial CPLEX. Para validar a eficácia e a eficiência dos modelos, foram realizadas simulações nos sistemas de teste de 33, 54 e 69 barras. Os resultados obtidos demonstram a efetividade dos BESS na redução de perdas de energia e na moderação dos picos de demanda, além de proporcionar melhorias nos perfis de tensão. Por outro lado, validou-se o funcionamento da ADOSE como uma ferramenta eficiente para determinar as rotas e o tamanho ótimo dos condutores que atenderão as demandas futuras.
Machine learning applied to cooperative spectrum sensing in cognitive radios
Tavares, Caio Henrique Azolini; Abrão, Taufik [Orientador]; Proença Junior, Mario Lemes; Marinello Filho, José Carlos
Resumo: Nesta Dissertação discute-se a tarefa de sensoriamento espectral cooperativo em rádios cognitivos baseada em ferramentas estatísticas e de aprendizado de máquina Considerando o uso de detectores de energia nos usuários secundários (SU), compara-se a aplicação de diferentes ferramentas de tomada de decisão como forma de combinar o nível de energia obtido em cada SU Através de análise estatística do nível de energia, o modelo proposto Weighted Bayesian combina as probabilidades a posteriori de ocupação de canal obtidas em cada SU, ponderadas pela respectiva taxa de sinal-ruído (SNR), de forma a obter uma decisão que, por sua vez, é transmitida de volta aos usuários secundários Com o objetivo de suprimir a necessidade de obter e transmitir o nível de SNR nos SUs, compara-se a aplicação de três modelos de aprendizado de máquina, a saber naive Bayes, rede neural feed-forward e máquina de vetor de suporte (SVM), como forma de estimar a probabilidade a posteriori de ocupação do canal baseada somente no nível de energia e um conjunto de treinamento Resultados numéricos mostraram que todos os três modelos obtiveram uma performance próxima da ótima definida pela técnica maximum ratio combining, especialmente a técnica SVM com kernel linear Por fim, o objetivo desta Dissertação é prover uma análise abrangente de diferentes técnicas de tomada de decisão em cenários realistas de sensoriamento espectral cooperativo, considerando a complexidade computacional de se treinar modelos de aprendizado de máquina
Throughput and latency Q-learning-based random access protocols for mMTC systems
Silva, Giovanni Maciel Ferreira; Abrão, Taufik [Orientador]; Brante, Glauber Gomes de Oliveira; Costa, Marcello Gonçalves
Resumo: As redes de comunicação do tipo máquina massiva (mMTC - massive machine-type communication) terão um papel fundamental nos sistemas de sexta geração de comunicação sem fio (6G) Neste modo de uso da rede, milhares de dispositivos disputam os recursos de acesso disponíveis para o envio de pacotes, como por exemplo uma rede de sensores no campo ou uma fábrica automatizada da indústria 4 Nesse cenário, surge o problema de acesso aleatório, no qual os dispositivos selecionam aleatoriamente os recursos da rede e colisões ocorrem com frequência Uma das formas promissoras de resolver esse problema é utilizar algoritmos de aprendizado por reforço QL (Q-learning) Neste trabalho, algumas técnicas presentes na literatura como os algoritmos QL-Independente e QL-Colaborativo são analisadas em termos de vazão e latência Também são propostos um algoritmo distribuído baseado em pacotes de baixa complexidade, bem como melhorias na técnica QL-Colaborativa Finalmente, analisa-se a disparidade de potência entre dispositivos em uma célula com a utilização de acesso múltiplo não ortogonal (NOMA - non-orthogonal multiple access) com um nó central aplicando o cancelamento sucessivo de interferência (SIC - successive interference cancellation) para reduzir a probabilidade de colisões Neste contexto, é proposto um algoritmo QL com múltiplos níveis de potência capaz de aumentar a vazão enquanto reduz a latência de redes NOMA mMTC
Detecção de sinais por relaxação semidefinida em canais MIMO
Mussi, Alex Miyamoto; Abrão, Taufik [Orientador]; Jeszensky, Paul Jean Etienne; Angélico, Bruno Augusto
Resumo: Técnicas de comunicação baseadas em múltiplas antenas transmissoras e receptoras (MIMO - multiple input multiple output) têm sido cada vez mais exploradas tendo em vista a obtenção de sistemas de comunicação de alta capacidade e vazão, face ao cenário de escassez crescente de espectro Neste contexto, encontra-se a detecção de sinais por relaxação semidefinida (SDR - semidefinite relaxation) Dado a proibitiva complexidade (exponencial) do detector ótimo de máximaverossimilhança (ML - maximum likelihood), a estratégia de detecção sub-ótima SDR torna-se bastante promissora, principalmente quando a ordem de modulação e/ou o número de antenas transmissoras e receptoras crescem, devido ao desempenho muito próximo ao alcançado pelo detector ótimo ML, porém, realizada em tempo polinomial Inicialmente, este trabalho analisa o desempenho do detector SDR em canais MIMO face aos erros nas estimativas dos coeficientes de canal, avalia a melhoria de desempenho quando do uso da técnica de seleção de antenas, bem como também propõe combinar, de forma inédita, o uso da técnica heurística por busca local à técnica de otimização por relaxação semidefinida Em uma segunda etapa, este trabalho propõe uma nova estratégia híbrida de detecção, a qual combina a técnica de redução treliça (LR - lattice reduction) no estágio de pré-detecção ao uso do detector SDR na detecção de sinais MIMO Este detector MIMO híbrido denominado LR-SDR, torna-se promissor especialmente para configurações com elevadas ordens de modulação QAM (quadrature amplitude modulation) e número de antenas Uma extensa análise de desempenho e complexidade para o detector híbrido LR-SDR sob canais MIMO é desenvolvida, comprovando sua superioridade em termos do compromisso complexidade-desempenho sobre o detector SDR clássico, especialmente para cenários de elevada ordem de modulação, grande número de antenas Tx-Rx e erros nas estimativas de canal
Sistema de navegação autônoma para plataforma robótica móvel com restrições não-holonômicas
Zamaia, Jessica Fernanda Pereira; Melo, Leonimer Flávio de [Orientador]; França, Maria Bernadete de Morais; Granziera Junior, Francisco; Agulhari, Cristiano Marcos
Resumo: Este trabalho descreve o processo de desenvolvimento de um protótipo robótico móvel, autônomo, com restrições não-holonômicas e sistema de tração diferencial, capaz de traçar rotas predefinidas e desviar de possíveis obstáculos presentes em seu trajeto através da aplicação de algoritmos de navegação autônoma A modelagem cinemática e dinâmica é realizada e resulta em equações para o posicionamento do robô em um plano, bem como a sua representação em espaços de estados Modelagens essas que são aplicadas a simulações do sistema em ambiente virtual e para sua verificação de estabilidade Simulações do robô em navegação sobre linha reta, circunferência completa e dois algoritmos de desvio são executadas com a utilização do software Matlab e, por fim, são realizadas implementações em cinco diferentes ambientes reais de aplicação Dados são colhidos durante a execução de trajetórias propostas em ambiente real e os mesmos são aplicados em um simulador de trajetória, que permite a visualização dos percursos traçados de forma gráfica Conclui-se a pesquisa com a comparação entre rotas de navegação simuladas em ambiente virtual e rotas traçadas em ambiente real, obtenção de erro entre elas e as devidas conclusões são apresentadas validando os algoritmos de navegação autônoma propostos
Conversor Boost quadrático G de três níveis
Fiori, Marcelo; Barbosa, Lúcio dos Reis [Orientador]; Demian Junior, Aziz Elias; Silva, Sérgio Augusto Oliveira da
Resumo: Este trabalho apresenta uma nova topologia de conversor elevador de tensão denominado de Conversor Boost Quadrático G de Três Níveis A estrutura proposta apresenta duas chaves com modulação por largura de pulsos concêntricos, as quais acionadas em tempos distintos atribuem ao conversor a característica de que ambas as chaves em momento algum bloqueiam a tensão de saída do conversor Apresentando o parâmetro, existe também a possibilidade de se alterar o nível de tensão entre os interruptores, acrescentando um grau de liberdade ao conversor A análise teórica do conversor é apresentada, seu ganho estático demonstrado, bem como suas formas de onda, ondulação de corrente nos indutores e demais características Após esta etapa, o circuito foi simulado e posteriormente montado com as principais formas de ondas sendo demonstradas para validar o trabalho apresentado
Calibração de um sistema de determinação de atitude com múltiplos sensores MARG (Magnetic, Angular Rate and Gravity)
Marinho, Diego de Freitas; Melo, Leonimer Flávio de [Orientador]; Tosin, Marcelo Carvalho; Kuga, Hélio Koiti
Resumo: O principal instrumento utilizado neste trabalho foi a Experiência MEMS (e- MEMS), que consiste de quatro conjunto de sensores organizados em uma estrutura tetraédrica, onde cada conjunto é composto por um acelerômetro de três eixos, um magnetômetro de três eixos, um girômetro de um eixo e um sensor de temperatura (o conjunto de acelerômetros, magnetômetros e girômetros será denominado de sensores MARG) Devido a distribuição dos conjuntos de sensores em uma estrutura tetraédrica, podem ser definidos cinco sistemas de coordenadas, quatro deles nos conjuntos de sensores e um na base da e-MEMS Por causa dos erros inerentes aos sensores MEMS, as medidas dos sensores precisam ser corrigidas através de técnicas de calibração Os métodos de calibração utilizados foram: mínimos quadrados com entradas controladas (LMS EC) e o da mínima variância sem entradas controladas (MV SEC) Matrizes de transformação serão utilizadas para transformar as medidas dos sensores do sistema de coordenadas dos conjuntos de sensores para o sistema de coordenadas da base A atitude da e- MEMS foi determinada por meio de dois métodos: TRIAD e filtro de Kalman Os algoritmos de calibração dos sensores e os algoritmos de determinação e estimação de atitude foram desenvolvidos na ferramenta matemática MATLAB/Simulink Para realizar os ensaios de calibração e de atitude utilizou-se os seguintes sistemas: uma plataforma de rotação tridimensional; um sistema de determinação de atitude (AHRS) da empresa Advanced Navigation e a e-MEMS Os resultados adquiridos da e-MEMS obtiveram pequenos erros quando comparados com os dados do AHRS, assim os métodos de calibração dos sensores e os algoritmos de determinação de atitude foram validados
Um modelo de caixeiro viajante generalizado para minimizar o tempo de preparação de uma máquina tubeteira
Fenato, Alexandre Junior; Hoto, Robinson Samuel Vieira [Orientador]; Yanasse, Horácio Hideki; França, José Alexandre de; Cervantes, Silvia Galvão de Souza
Resumo: Este trabalho consta de um estudo de caso prático, envolvendo o processo de fabricação de tubetes por uma máquina tubeteira, cujo tempo de preparação da máquina ocupa uma parcela considerável do seu tempo produtivo, podendo este ser minimizado pela redução do número de trocas de bolachas realizadas entre a confecção dos tubetes Dois modelos para a minimização destas trocas são apresentados, um via Caixeiro Viajante e outro, via Caixeiro Viajante Generalizado Os resultados obtidos por meio de simulações com o solver Xpress-MP foram consideravelmente melhores do que os utilizados pela empresa, com reduções de até 37% no número de trocas, indicando que a elaboração de uma heurística deve ser explorada em trabalhos futuros
UPS de 5kV A, tipo passive stand- by, com integração de painéis solares
Ferreira, André Luiz Batista; Treviso, Carlos Henrique Gonçalves [Orientador]; França, José Alexandre de; Péres, Adriano
Resumo: Tendo em vista um panorama internacional em que é crescente o consumo de energia elétrica e a demanda por energia de origem limpa e de qualidade, este trabalho mostrará um projeto completo de um Sistema Ininterrupto de Energia (UPS) de 5kV A com possibilidade de integração `a um sistema fotovoltaico, tornando-o menos dependente da rede elétrica na recarga de seu banco de baterias, implicando em uma maior autonomia para a carga, seja em uso residencial ou comercial Desta forma, foi implementado em campo um UPS que dispõe de 24 baterias de 12V/7, 2A, fornecendo uma autonomia `a carga em plena potência de aproximadamente 25 minutos A topologia utilizada para o UPS desenvolvido é a ”Passive Stand-by”, que possui custo reduzido e pode alimentar uma grande diversidade de cargas, tornando o sistema comercialmente atrativo
Controladores de movimento da articulação do joelho de paraplégico com PI, PID e Fuzzy Takagi-Sugeno
Biazeto, Anderson Ross; Gaino, Ruberlei [Orientador]; Altimari, Leandro Ricardo; Buzachero, Luiz Francisco Sanches; Covacic, Márcio Roberto [Coorientador]
Resumo: A aplicação dos estímulos elétricos funcionais (EEF) (FES – acrônico do inglês functional eletrical stimulation) em pacientes paraplégicos tem a função de reabilitação do tônus muscular e do movimento do membro afetado Nos testes em laboratório com a aplicação dos estímulos, foram utilizados um eletroestimulador de oito canais e uma plataforma de teste, composta de uma cadeira ergonométrica para acomodação do participante, e uma barra de instrumentação composta por acelerômetros, giroscópios e eletrogoniômetro A plataforma de testes é interligada ao software Matlab, sendo capaz de supervisão e aquisição dos dados Para a implementação dos controladores, utilizou-se um Processador Digital de Sinais (DSP), permitindo embarcar o código do controlador projetado separado da aquisição de dados Foram realizados testes em malha aberta destinados à obtenção dos parâmetros antropométricos dos participantes da pesquisa Os controladores foram projetados para movimentar o membro inferior na extensão do joelho, a fim de permanecer em uma posição específica, no caso um ângulo de 3° entre a posição final e o repouso Nos testes em malha fechada, foram implementados os controladores PI (Proporcional Integrativo), PID (Proporcional Integrativo e Derivativo), fuzzy Takagi-Sugeno projetado com base nas desigualdades matriciais lineares (Linear Matrix Inequalities, LMI) e espaço de estados e o controlador fuzzy adaptativo indireto por rastreamento O controlador fuzzy foi implementado pela primeira vez em pacientes paraplégicos Os testes realizaram-se mediante aprovação do comitê de ética em pesquisas com seres humanos da Universidade Estadual de Londrina, na plataforma Brasil Os resultados demonstraram a eficiência do controlador fuzzy TakagiSugeno com LMI em face aos outros implementados, tendo menor tempo de estabilização e menor erro em regime permanente O controlador adaptativo indireto deixa o sistema imune a perturbações e/ou alterações que possam ocorrer na planta Seus resultados preliminares comprovaram a eficiência do método
Topologia inversora baseada no conversor push-pull com modulação SPWM
Rodrigues, Marcelo; Treviso, Carlos Henrique Gonçalves [Orientador]; Demian Junior, Aziz Elias; Silva, Sérgio A. Oliveira da
Resumo: Este trabalho apresenta um conteúdo de caráter teórico/prático, ao dispor informações organizadas e classificadas sobre amplificadores de áudio, simulações e experimento prático, registrada pela apresentação e discussão das formas de onda É feita uma análise completa do funcionamento da topologia proposta É mostrado todo o desenvolvimento do protótipo da topologia inversora, compreendido pelo procedimento de projeto, simulação de funcionamento e obtenção de resultados experimentais
Implementação de um sistema de controle analógico com movimento em dois eixos aplicado em painéis solares
Guimarães, Julio Cesar; Treviso, Carlos Henrique Gonçalves [Orientador]; Freitas, Luiz Carlos Gomes de; Demian Junior, Aziz Elias
Resumo: A geração de energia elétrica utilizando sistemas fotovoltaicos solares é uma tendência para melhorar e eficiência energética Seguindo esta tendência, este trabalho mostra o projeto de um sistema eletrônico analógico para posicionamento de painéis solares em dois eixos O sistema proposto é apto para operar por uma lógica de controle por modulação da largura de pulso (PWM) para inversores em ponte completa, acoplados a dois motores, que mantém o sistema fotovoltaico posicionado perpendicularmente ao Sol durante todo o período ensolarado, aumentando o aproveitamento da energia incidente A fim de ilustrar o princípio de operação deste sistema, um estudo detalhado, incluindo simulações e resultados experimentais, é mostrado nos capítulos deste trabalho A validade deste sistema é garantida pelos resultados obtidos
Detecção sub-ótima em sistemas MIMO
Mostagi, Yuri Mendes; Abrão, Taufik [Orientador]; Durand, Fábio Renand; Scalassara, Paulo Rogério
Resumo: Em sistemas com múltiplas antenas no transmissor e receptor (MIMO -Multiple-input Multiple-output), ocorre a degradação do desempenho no processo de detecção convencional, o qual está baseado apenas no processamento do sinal em um único correlacionador; em seguida, o receptor convencional procede à comparação do sinal à saída do filtro casado com os possíveis símbolos da constelação, determinando assim, a informação transmitida estimada, uma vez que o detector convencional negligencia os demais sinais interferentes presentes no canal MIMO Esta degradação ocorre devido à combinação dos efeitos da interferência do sinal entre antenas e da possível correlação entre os sinais recebidos com desvanecimento, entre outros Assim, o receptor convencional torna-se ineficiente em sistemas que demandem alta vazão (throughput) de dados, por exemplo em sistemas MIMO no modo ganho de multiplexação, associado ao atendimento de qualidade de serviço (QoS) mais restritiva A solução proposta para resolver este impasse é a utilização do detector de máxima verossimilhança (MLD), o qual utiliza informações de todas as antenas de forma a melhorar o processo de detecção Porém, o detector ótimo é impraticável devido ao fato de sua complexidade aumentar exponencialmente em relação ao número de antenas e a ordem da constelação Assim, o foco de interesse deste trabalho são os detectores sub-ótimos de busca guiada para sistemas MIMO baseados na função de máxima verossimilhança (ML) Neste trabalho é realizada uma análise comparada do compromisso desempenho × complexidade e da robustez face aos erros de estimativa nos coeficientes de canal de detectores de busca guiada promissores, incluindo o Detector Esférico (SD), o detector baseado na decomposição QR combinado ao algoritmo M (QRD-M) e o Detector de Busca Gulosa (Greedy Search Detector - GSD) Adicionalmente, neste trabalho é proposto um detector híbrido combinando-se as características promissoras do SD e do QRD-M sendo este submetido à mesma análise dos outros detectores Finalmente, este trabalho propõe de forma inovadora o uso da técnica de Redução Treliça (LR - Lattice Reduction) combinado aos detectores MIMO analisados A técnica LR realiza uma transformação na matriz de canal, tornando-a mais próxima da ortogonalidade, o que permite a utilização de detectores menos complexos, como por exemplo o QRD-M com baixos valores de M, ou ainda proporciona a redução na complexidade final de detectores que exigem mais recursos de sistema, como o SD
Proposta de planejamento direcionado à melhoria dos indicadores de desempenho em sistemas elétricos de distribuicão via ferramentas de regressão
Ishizaki, Leonardo Yuji; França, Maria Bernadete de Morais [Orientador]; Gallego Pareja, Luis Alfonso; Fanucchi, Rodrigo Zempulski; Piai, Juliani Chico [Coorientador]
Resumo: Nos dias atuais, de acordo com as normas e metodologias impostas nos Procedimentos de Distribuição (PRODIST), estabelecido pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), as empresas concessionárias do setor de distribuição estão sujeitas a sanções financeiras e até perdas de concessão, em casos de transgressão dos limites estabelecidos pela própria ANEEL Vinculada à esse fato, as concessionárias de energia buscam constantemente por estratégias eficazes para garantir a qualidade de energia adequada, de forma a garantir o atendimento dentro dos limites estabelecidos, com custos abaixo do disponibilizado na tarifa e consumidores satisfeitos com os serviços prestados Dado o cenário atual, em que determinadas empresas sofrem com altos valores de compensações financeiras, o trabalho em questão teve por objetivo a implementação de ferramentas de regressão linear múltipla (RLM) que auxiliem as concessionárias na identificação das causas que geram a insatisfação dos consumidores residenciais A metodologia proposta consistiu na construção de modelos de RLM, baseado na estrutura de dados em painel, para avaliar o impacto, no Índice ANEEL de satisfação do consumidor (IASC), de diferentes indicadores da distribuição, além de outras variáveis do setor como consumo de energia elétrica, número de consumidores e o valor das compensações financeiras pagas de uma determinada concessionária Os resultados com os modelos propostos confirmaram algumas discussões já apresentadas na literatura especializada, além de apresentar novas contribuições para a metodologia do cálculo do IASC
Proposta de sistema optoeletrônico de varredura espectral para análise do infravermelho pela reflexão difusa utilizando múltiplas esferas de integração
Martins, Rafael Loni; França, José Alexandre de [Orientador]; Granziera Junior, Francisco; Silva, Newton da
Resumo: Este trabalho apresenta um sistema optoeletrônico, baseado em reflexão difusa, para corrigir um sinal espectral da região do infravermelho próximo Um conjunto com múltiplas esferas de integração é usado para compensar o sinal de entrada e melhorar as leituras realizadas A primeira esfera separa a radiação em duas partes, um feixe é direcionado para uma segunda esfera de onde é obtido o sinal referente à amostra, e o outro é direcionado para uma terceira, que gera um sinal de referência utilizado para compensar as interferências As análises realizadas mostraram uma redução de 77% na influência da variação da temperatura e do decaimento optoeletrônico ao longo do tempo Desta forma, as interferências intrínsecas e extrínsecas dos protótipos básicos da espectroscopia no infravermelho próximo são minimizadas e seus desempenhos podem ser melhorados

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