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.
Desenvolvimento de rede de sensores sem fio baseada na tecnologia LoRaWAN
Bueno, João Vinícius; França, Maria Bernadete de Morais [Orientador]; França, José Alexandre de; Duarte, Luis Fernando Caparroz
Resumo: LPWAN é um termo usado para nomear uma tecnologia que permite comunicação em áreas amplas, com baixo custo de implantação e melhor consumo de energia, o que é adequado para aplicações IoT Esse conceito pode ser aplicado nas mais diferentes áreas, porém, cada aplicação tem suas características próprias Assim, surgiu a definição de Rede de Sensores Sem Fio, que possui a capacidade de coletar diversos tipos de dados de um ambiente ou sistema e transmiti-los para uma central por meio de protocolos de comunicação sem fio O presente trabalho tem como objetivos desenvolver uma Rede de Sensores Sem Fio utilizando a tecnologia LoRaWAN e fazer a caracterização dos parâmetros construtivos dos nós sensores, com a medição do consumo de corrente e distância máxima alcançada na comunicação para cada modo de operação Foram desenvolvidos quatro nós sensores utilizando o módulo Radioenge LoRaWAN em conjunto com uma placa de desenvolvimento STM32F4 Discovery para atuar como microcontrolador externo, além do sensor de temperatura e umidade relativa HDC18, o sensor de luminosidade BH175FVI e o sensor capacitivo de umidade do solo Também foi usado o gateway Radioenge LoRaMESH para repassar os dados coletados pelos nós sensores para o servidor de rede The Things Network Foi possível realizar a comunicação sem fio com a tecnologia LoRa e o protocolo LoRaWAN, onde os dados foram recepcionados pelo servidor, mesmo que alguns dados tenham sido perdidos durante o processo Em uma primeira versão da implementação do sistema, o consumo médio de corrente dos nós sensores ficou acima de 8 mA, fazendo com que o tempo de vida da bateria fosse de aproximadamente 6 horas com a bateria alcalina de 9 V Na segunda versão, foi utilizada uma bateria LiPo de 7,4 V, um conversor CC-CC e foi feito o aprimoramento do software dos nós sensores, o consumo foi reduzido para 43 mA e o tempo elevado para 58 horas Os dados puderam ser transmitidos por comunicação sem fio até uma distância de 3 metros e puderam ser tratados diretamente no servidor de rede e disponibilizados para visualização no mesmo
Projeto de controlador robusto aplicado à cadeira de rodas móveis via abordagem por LMIS
Rossini, Flávio Luiz; Covacic, Márcio Roberto [Orientador]; Gaino, Ruberlei; Teixeira, Marcelo Carvalho Minhoto
Resumo: O presente trabalho aborda o projeto de controlador robusto aplicado a Cadeira de Rodas Móveis (CRM) via Desigualdades Matriciais Lineares (Linear Matrix Inequalities – LMIs) utilizando sistemas Estritamente Reais Positivos (ERPs) As contribuições do trabalho foram a escolha de um modelo matemático para a CRM com incerteza quanto à posição do Centro de Gravidade (CG) da mesma, o desacoplamento dos sistemas dinâmico e cinemático, a linearização dos modelos, a construção das matrizes de incertezas (vértices do politopo), a proposta da malha de controle, a obtenção das matrizes que tornam o sistema ERP e que estabilizam o sistema com uma taxa de decaimento especificada, as matrizes que tornam o sistema ERP e que estabilizam o sistema a partir da metodologia de Controle com Estrutura Variável (CEV) via LMIs, sendo desenvolvida a demonstração para sistema com número de saídas maior que o número de entradas, com incertezas paramétricas e com taxa de decaimento especificada
Controle de um inversor monofásico conectado à rede elétrica com filtro LCL utilizando amortecimento ativo através de estimação de sinais
Romão, Arthur de Abreu; Silva, Newton da [Orientador]; Melo, Leonimer Flávio de; Silva, Sérgio Augusto Oliveira da
Resumo: Este trabalho apresenta o amortecimento ativo de um inversor monofásico conectado à rede elétrica, através do método de impedância virtual série, utilizando um estimador robusto às variações de parâmetros na obtenção do sinal de realimentação necessário para o amortecimento, contribuindo assim, não somente para a garantia de estabilidade do sistema, mas também para a capacidade de rejeição harmônica da corrente injetada na rede elétrica O inversor utiliza um filtro LCL e o controle de corrente é feito através da realimentação da corrente do lado da rede, com controladores proporcional-ressonante adaptativos em frequência e filtros para compensação harmônica Para implementação do amortecimento ativo é apresentada uma abordagem que utiliza um estimador de sinais para se obter a corrente do lado do conversor, evitando o aumento no número de sensores para aquisição da variável necessária O desempenho do amortecimento ativo e estimador proposto é observado através da modelagem matemática, análise de estabilidade a partir do lugar das raízes, erro de regime permanente e análise espectral do sinal de corrente, com a validação de simulações em MATLAB/Simulink e resultados experimentais obtidos com a utilização de um protótipo
Método de auto-calibração para tríades de sensores utilizados em aplicações de estimação de atitude
Tormena Junior, Osmar; Tosin, Marcelo Carvalho [Orientador]; Abrão, Taufik; Lopes, Roberto
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento e simulação computacional de uma metodologia para autocalibração de sensores triaxiais em aplicações de atitude, especificamente acelerômetros e magnetômetros MEMS A metodologia consiste de um processo em dois passos, onde primeiramente são estimadas linearmente variáveis intermediarias, sendo que a partir destas são resolvidos algebricamente os parâmetros de calibração O procedimento de autocalibração foi desenvolvido para corrigir desvios nos valores de sensibilidade, bias e erros de ortogonalidade da trade sensora E mostrado que os valores reais dos parâmetros do modelo do sensor podem ser bastante diferentes dos valores nominais, e que a utilização de parâmetros calibrados produz resultados mais precisos Ainda mais importante e a melhoria na precisão e acuracia na determinação da direção da grandeza física de referência observada, pois este erro se propaga para a informação de atitude independentemente do algoritmo de atitude utilizado Por e exposta uma interessante relação entre o erro na direção observada da grandeza física de referência, o nível de ruído intrínseco do sensor e o nível de independência linear entre as amostras utilizadas na autocalibração Esta relação pode ser utilizada para prever o desempenho de sistemas de atitude autocalibrados, consistindo então de uma poderosa ferramenta de desenvolvimento
Criptografia com Caos aplicando o sistema de Chua
Oliveira, Cleber Henrique de; Pizolato Junior, José Carlos [Orientador]; Abrão, Taufik; Proença Junior, Mario Lemes
Resumo: Nos dias atuais, a necessidade de se proteger uma informação a ser armazenada ou transmitida, contra ataques de usuários que não são os verdadeiros destinatários do conteúdo ali existente, ou de pessoas cujo acesso a ela não está autorizado, prende a atenção de um número cada vez maior de pesquisadores envolvidos na área de segurança Por esse motivo, nas últimas duas décadas, sistemas caóticos estão sendo aplicados na área de segurança da informação O ponto que chama a atenção nesses sistemas, é devido ao comportamento complexo obtido, o que os torna atrativos para aplicações criptográficas Nesse trabalho, o comportamento gerado pelo sistema caótico de Chua é usado para cifragem de informações, a fim de se chegar a um algoritmo de criptografia seguro Para fins de explanação, tal algoritmo será referido, no trabalho, como “cifrador proposto” Assim, uma chave criptográfica é usada na cifragem de cada componente da informação original Uma característica importante deste cifrador corresponde à utilização de cada chave criptográfica apenas uma vez O desempenho do cifrador proposto é analisado ao ser aplicado sobre informações do tipo “texto, imagem, áudio e vídeo” Para verificação da robustez do cifrador foram realizados os seguintes testes: aplicações de funções hash, aplicação da técnica de análise de freqüência, utilização da entropia de Shannon e análise da sensibilidade do cifrador proposto para alterações das condições iniciais do sistema caótico de Chua Os desempenhos do cifrador proposto e XTEA, um algoritmo comercialmente utilizado, são comparados e analisados Os resultados obtidos nesta investigação demonstram que o cifrador proposto é funcional Desta forma, tal cifrador poderia ser aplicado na criptografia da informação para sistemas de segurança
Técnicas de modelagem, estimação de parâmetros e controle embarcado aplicados em veículos elétricos com trações traseira independentes
Archela, Alex; Melo, Leonimer Flávio de [Orientador]; Gaino, Ruberlei; Silva, Newton da; Castoldi, Marcelo Favoretto
Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre técnicas de controle de velocidade e torque, identificação de sistema pela utilização de métodos gráficos e numéricos, levantamento de parâmetros de um motor em corrente contínua, voltados para a aplicação em veículos elétricos de rodas motorizadas independentes O sistema apresentado é composto por uma roda suspensa acionada por um motor o qual é controlado por um sistema embarcado Para execução dos experimentos e análises utilizou-se o sistema em hardware-in-the-loop, que possibilita a prototipagem rápida dos sistemas de controle Os resultados teóricos e experimentais são apresentados em forma de gráficos, tabelas e discutidos quanto ao desempenho de cada uma das técnicas
Uma aplicação de redes neurais artificiais para estimação da elevação de temperatura de transformadores monofásicos de distribuição imersos em líquido isolante
Tardivo, Márcio Aparecido; Covacic, Márcio Roberto [Orientador]; Melo, Leonimer Flávio de; Mendonça, Márcio
Resumo: Transformadores devem ser projetados e construídos de maneira a resistir aos limites de elevação de temperatura estabelecidos pela sua classe térmica Esta característica é verificada por meio do ensaio de elevação de temperatura Quando realizado em transformadores de distribuição imersos em líquido isolante, o ensaio de elevação de temperatura demanda um tempo de até doze horas para ser concluído Consequentemente, isso dificulta a sua realização e onera o custo do equipamento Para a solução deste problema, este trabalho propõe a aplicação de redes neurais artificiais como ferramenta para estimação da elevação de temperatura de transformadores monofásicos de distribuição imersos em líquido isolante a partir dos seus parâmetros geométricos e das suas perdas totais A expectativa é que a sua implementação constitua uma importante ferramenta, não só para a otimização do ensaio de elevação de temperatura, mas que também minimize substancialmente o tempo necessário para sua execução A escolha dessa ferramenta veio da capacidade que as redes neurais artificiais têm de assimilar conhecimento a partir de sua própria experiência e de generalizar soluções Os resultados obtidos apresentam erros menores que 1%, quando comparados com o sistema convencional, comprovando sua utilização como alternativa na avaliação térmica de transformadores
Metodologia de desenvolvimento de um determinador de atitude portátil de baixo custo para interfaces homem-máquina
Takahashi, Nelson Seiji; Tosin, Marcelo Carvalho [Orientador]; Kuga, Hélio Koiti; Melo, Leonimer Flávio de
Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um determinador de atitude portátil de baixo custo voltado a aplicações em interfaces homem-máquina O sistema utilizou tríades de acelerômetros, magnetômetros e girômetros de baixo desempenho voltados ao mercado de Eletrônicos de Consumo O sistema foi projetado com uma interface de comunicação sem fio e alimentação por bateria permitindo liberdade total de movimento Diferentes métodos para determinação de atitude foram analisados e testados, sendo implementados os algoritmos QUEST e TRIAD O Filtro de Kalman Estendido foi implementado para combinação dos dados dos girômetros e dos demais sensores utilizando um modelo cinemático Simulações realizadas mostraram a eficácia do método e a sua ineficácia quando considerados erros de calibração dos sensores Um algoritmo de calibração e alinhamento desenvolvido pela equipe foi integrado ao método e os resultados simulados apresentaram resultados satisfatórios, tendo como fator crítico o ruído de medida
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
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
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
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
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
Planejamento da expansão de redes de transmissão considerando compensação capacitiva série e perdas de potência Ativa
Huanca, Dany Huamanñahui; Gallego Pareja, Luis Alfonso [Orientador]; Franco, Edgar Manuel Carreno; Maciel, Renan Silva
Resumo: Neste trabalho soluciona-se o problema de planejamento da expansão de redes de trans missão (PERT) através do modelo de fluxo de potência DC com alocação ótima de dis positivos de compensação capacitiva série (CCS) e perdas de potência ativa O objetivo do planejamento é encontrar onde, quanto e quando deve ser realizada a instalação de novos elementos (linhas de transmissivo, transformadores, dispositivos CCS, linhas DC, unidades de armazenamento e geradores distribuídos), respeitando uma série de restrições elétricas para garantir o atendimento da demanda futura O problema PERT é formu lado como um problema de programação não linear inteiro misto (PNLIM) Além disso um algoritmo metaheurístico baseado no algoritmo genético de Chu-Beasley (AGCB) é implementado para adicionar linhas de transmissão e dispositivos CCS Ademais, é em pregado um algoritmo heurístico construtivo de Villasana-Garver (HCVG) para tornar factível a configuração proposta pelo AGCB, caso a configuração seja infactível Além disso, são apresentadas duas metodologias para representar as perdas de potência A primeira metodologia, emprega o fluxo de potência DC tradicional, e a segunda metodo logia está baseada em um processo de linearização por partes Para medir a eficiência e eficácia da metodologia proposta, quando se considera o planejamento com dispositivos CCS são testados os sistemas: Garver de 6 barras, IEEE-24, sul brasileiro de 46 barras, colombiano 93 barras e o sistema norte-noroeste brasileiro de 87 barras Quando o plane jamento considera somente perdas de potência são testados os sistemas: Garver, IEEE-24 e sul brasileiro Finalmente, quando o planejamento é considerado com dispositivos CCS e perdas de potência conjuntamente são testados os seguintes sistemas: sistema Garver, IEEE-24 e o sistema sul brasileiro de 46 barras Os resultados mostrados neste trabalho foram satisfatórios e competitivos para uma adequada comparação com a literatura espe cializada

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