02 - Mestrado - Engenharia Elétrica
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Item Criptografia com Caos aplicando o sistema de ChuaOliveira, Cleber Henrique de; Pizolato Junior, José Carlos [Orientador]; Abrão, Taufik; Proença Junior, Mario LemesResumo: 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 segurançaItem Método de auto-calibração para tríades de sensores utilizados em aplicações de estimação de atitudeTormena Junior, Osmar; Tosin, Marcelo Carvalho [Orientador]; Abrão, Taufik; Lopes, RobertoResumo: 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 desenvolvimentoItem Rádio cognitivo : sensoriamento espectral baseado em consenso e compromisso tempo de sensoriamento versus vazãoHernandes, Aislan Gabriel; Abrão, Taufik [Orientador]; Manhas Junior, Elieser Botelho; Sampaio, Lucas Dias HieraResumo: A primeira parte desta Dissertação consiste da análise de várias técnicas de sensoriamento espectral (SS, spectrum sensing), tais como, detector de energia (ED, energy detector), filtro casado (MF, matched filter), detector cicloestacionário, detector de autovalores e detector baseado na covariância, todos aplicáveis ao SS em banda única (SB, single-band) Resultados numéricos permitem uma compara ção justa entre os detectores analisados considerando aplicações de sensoriamento espectral monobanda Para SS em sistemas multibanda (MB, multi-band), há diversas técnicas que vêm sendo desenvolvidas nos últimos anos, tais como, sensoriamento de borda (edge) baseado em wavelets (WSS, wavelet spectrum sensing), compressed sensing (CS) e direction of arrival (DoA) Finalmente, para lidar com a agressividade do canal sem fio móvel, esquemas cooperativos podem ser utilizados em conjunto com rádio cognitivo (CR, cognitive radio) Os mais conhecidos protocolos para comunicação assistida por retransmissores ( relays) são o protocolo AF (amplify-and-forward) e o protocolo DF (decode-and-forward) empregados no relay e também aqueles que empregam combinações de sinais, tais como, soft combining, que podem ser MRC (maximal ratio combining) e EGC (equal gain combining) empregados no receptor e hard combining baseados em regras de escolha, tais como, AND, OR e majority Na segunda parte deste trabalho é desenvolvida a solução de um problema de otimização que permite reduzir o tempo de sensoriamento (STO, sensing time optimization) e como resultado aumentar a vazão de um usuário secundário (SU, secundary user) O problema de otimização resultante é um problema côncavo e não linear (NLP, nonlinear program), que pode ser resolvido analiticamente e de forma direta Resultados numéricos permitiram corroborar o tratamento de otimização analítico proposto Na terceira parte deste trabalho, uma técnica de sensoriamento espectral cooperativo (CSS, cooperative spectrum sensing), chamada regra de consenso com pesos melhorada (IWAC, improved weighted average consensus) foi proposta sob a forma de regras de consenso, que permite o desenvolvimento de soluções distribuídas em vez de soluções centralizadas (utilizando regra de combinação hard ou soft), sendo que a última abordagem requer uma central de fusão (FC, fusion center) A técnica de consenso IWAC permite que o CSS local troque informações entre os SUs vizinhos e também leva em consideração a própria condição de canal do SU, obtendo-se assim vantagens sobre o CSS centralizado, e performance parecida com os demais CSS decentralizados baseados em regras de consenso existentes na literatura, tais como, consenso médio (AC, average consensus), consenso médio com pesos (WAC, weighted average consensus) e o consenso médio com pesos acurado (WAC-AE, weighted average consensus - accuracy exchange), boa velocidade de convergência para o mesmo custo computacional entre as regras com peso, porém com perda marginal de desempenho em alguns cenários específicosItem Uma proposta de controle com alta capacidade de rejeição harmônica para inversores monofásicos conectados à rede elétrica através de filtro LCL amortecido para sistemas de energia renovávelManrique Machado, Sebastián de Jesús; Silva, Newton da [Orientador]; Melo, Leonimer Flávio de; Silva, Sérgio Augusto Oliveira daResumo: Neste trabalho é apresentado uma proposta de controle que melhora a capacidade de rejeição harmônica dos inversores monofásicos conectados à rede elétrica para aplicação em painéis fotovoltaicos, a qual está baseada numa estrutura de controle alternativa e na seleção adequada da corrente de realimentação do filtro LCL Além disso é sugerida uma implementação adaptativa com a frequência para o rastreador da componente fundamental, baseada numa implementação de dois integradores, o que maximiza o fornecimento de potência ativa à rede elétrica pois garante-se que a componente fundamental da corrente injetada estará em fase com a tensão no Ponto de Acoplamento Comum (PAC) O alto desempenho da proposta de controle é demonstrado através de análises de estabilidade, erro em regime permanente, e rejeição harmônica no domínio da frequência, as quais foram validadas através de simulações em Matlab/Simulink e de resultados experimentais de um protótipo de laboratório Também faz parte deste trabalho um estudo da influência da posição do sensor de corrente no filtro LCL, o efeito do compensador de harmônicas na estabilidade e capacidade de rejeição harmônica do sistema, a influência dos desvios na frequência nominal da rede e os impactos da discretização do controleItem Projeto de controlador robusto aplicado à cadeira de rodas móveis via abordagem por LMISRossini, Flávio Luiz; Covacic, Márcio Roberto [Orientador]; Gaino, Ruberlei; Teixeira, Marcelo Carvalho MinhotoResumo: 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 especificadaItem Desenvolvimento de rede de sensores sem fio baseada na tecnologia LoRaWANBueno, João Vinícius; França, Maria Bernadete de Morais [Orientador]; França, José Alexandre de; Duarte, Luis Fernando CaparrozResumo: 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 mesmoItem Proposta de sistema optoeletrônico de varredura espectral para análise do infravermelho pela reflexão difusa utilizando múltiplas esferas de integraçãoMartins, Rafael Loni; França, José Alexandre de [Orientador]; Granziera Junior, Francisco; Silva, Newton daResumo: 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 melhoradosItem Channel modeling and combiner design for massive MIMO and extra large scale MIMO systems with impairmentTaniguchi, Lígia May; Abrão, Taufik [Orientador]; Marinello Filho, José Carlos; Scalassara, Paulo RogérioResumo: Com centenas de antenas, massive MIMO (M-MIMO) é o principal candidato para aumentar substancialmente a capacidade dos sistemas de comunicação sem fio Além de M-MIMO, outro regime operacional recentemente proposto na literatura é o chamado extra large MIMO (XL-MIMO), onde os elementos da antena são dispostos em uma estrutura de grande dimensão Ambos os sistemas, M-MIMO e XL-MIMO, apresentam desafios para implementação, pois as medidas de canal demonstram que o aumento do número de antenas resulta em algumas características não observadas com um pequeno número de antenas, eg, o hardening channel e favorable propagation Entre os desafios estão a escolha do esquema de combinação apropriado e a modelagem de canais, ambos abordados neste trabalho Em relação aos modelos de canal, neste trabalho, nós comparamos os modelos estocásticos baseados em correlação versus os modelos baseados em geometria, onde ambos são avaliados no contexto dos sistemas M-MIMO e XL-MIMO As análises mostram que os modelos baseados na geometria representam com mais precisão um ambiente de propagação do que um modelo baseado na correlação; no entanto, a implementação dos modelos baseados em geometria apresenta mais desafios, devido à complexidade computacional desse modelo ser muito maior do que os modelos baseados em correlação de canais Para as análises de esquemas de combinação, a precisão da modelagem de canais é fundamental, pois pode garantir que o ambiente emulado (canal e sistema) garanta que o desempenho estimado seja próximo ao real Assim, ao avaliar os esquemas de combinação, comparamos o desempenho de acordo com os modelos de canais baseados em correlação versus geométricos Devido ao grande número de antenas nos dois sistemas (M-MIMO e XL-MIMO), os esquemas de combinação devem apresentar complexidade computacional muito baixa Assim, são avaliados os esquemas maximum-ratio combining (MRC), zero-forcing (ZF) e o regularized ZF (RZF), sendo o último modelado pelo algoritmo iterativo randomized Kaczmarz (rKA) Como resultado, todos esses esquemas têm baixa complexidade computacional; no entanto, um quarto esquema de alta complexidade chamado MMSE multicelular (M-MMSE) também é avaliado devido à eficiência espectral ilimitada apresentada na literatura, ou seja, é capaz de eliminar a contaminação piloto Esses esquemas são analisados quanto à eficiência espectal e energéticaItem Topologia inversora baseada no conversor push-pull com modulação SPWMRodrigues, Marcelo; Treviso, Carlos Henrique Gonçalves [Orientador]; Demian Junior, Aziz Elias; Silva, Sérgio A. Oliveira daResumo: 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 experimentaisItem Proposta de planejamento direcionado à melhoria dos indicadores de desempenho em sistemas elétricos de distribuicão via ferramentas de regressãoIshizaki, 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 IASCItem Um modelo de caixeiro viajante generalizado para minimizar o tempo de preparação de uma máquina tubeteiraFenato, Alexandre Junior; Hoto, Robinson Samuel Vieira [Orientador]; Yanasse, Horácio Hideki; França, José Alexandre de; Cervantes, Silvia Galvão de SouzaResumo: 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 futurosItem Metodologia de desenvolvimento de um determinador de atitude portátil de baixo custo para interfaces homem-máquinaTakahashi, Nelson Seiji; Tosin, Marcelo Carvalho [Orientador]; Kuga, Hélio Koiti; Melo, Leonimer Flávio deResumo: 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 medidaItem Detecção sub-ótima em sistemas MIMOMostagi, Yuri Mendes; Abrão, Taufik [Orientador]; Durand, Fábio Renand; Scalassara, Paulo RogérioResumo: 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 SDItem Uma aplicação de redes neurais artificiais para estimação da elevação de temperatura de transformadores monofásicos de distribuição imersos em líquido isolanteTardivo, Márcio Aparecido; Covacic, Márcio Roberto [Orientador]; Melo, Leonimer Flávio de; Mendonça, MárcioResumo: 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 transformadoresItem UPS de 5kV A, tipo passive stand- by, com integração de painéis solaresFerreira, André Luiz Batista; Treviso, Carlos Henrique Gonçalves [Orientador]; França, José Alexandre de; Péres, AdrianoResumo: 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 atrativoItem Planejamento da expansão de redes de transmissão considerando compensação capacitiva série e perdas de potência AtivaHuanca, Dany Huamanñahui; Gallego Pareja, Luis Alfonso [Orientador]; Franco, Edgar Manuel Carreno; Maciel, Renan SilvaResumo: 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 cializadaItem Protótipo móvel para otimização da captação de energia solar em painéis fotovoltaicosToginho, Dário Guilherme; Melo, Leonimer Flávio de [Orientador]; França, Maria Bernadete de Morais; Granziera Junior, Francisco; Sampaio, Leonardo PoltronieriResumo: Para otimizar a energia fornecida por um painel solar, são utilizados métodos para detectar a posição do Sol e orientar o painel em sua direção Duas maneiras possíveis de alcançar este objetivo são através de sensores LDR (Light Depending Resistor - Resistor Dependente de Luz), e através de equações que modelem a geometria entre a Terra e o Sol O objetivo principal deste trabalho é a proposta de um sistema protótipo para a otimização da captação de energia solar em painéis fotovoltaicos Neste trabalho foi desenvolvido um robô móvel alimentado por um painel solar orientado por uma matriz de LDRs e por um dispositivo GPS, de modo a otimizar a energia captada pelo painel Os LDRs foram utilizados sendo a representação de vetores normais à uma superfície, onde sua soma resultava no ponto de maior incidência luminosa O GPS, por sua vez, forneceu dados de local, data e hora, que foram utilizados no cálculo do azimute e do zênite do Sol, utilizados por sua vez para orientar o painel Os resultados obtidos demonstram que um painel fotovoltaico orientado obtém um melhor desempenho quando comparado a um painel estático Dentre as duas abordagens utilizadas foram encontradas vantagens e desvantagens O LDR, embora tenha um menor custo, é mais sensível a eventuais interferências luminosas e ruído térmico, e o GPS, embora seja mais exato, possui um custo um pouco mais elevado, e seu funcionamento depende da disponibilidade de satélites em seu local de operação A execução e documentação deste trabalho demonstraram que as possibilidades e oportunidades neste ramo de pesquisa tendem a crescer nos próximos anos, e que há muitos trabalhos possíveis a serem feitos no futuro, tanto na robótica móvel quanto em demais sistemas alimentados por painéis fotovoltaicosItem Implementação de um sistema de controle analógico com movimento em dois eixos aplicado em painéis solaresGuimarães, Julio Cesar; Treviso, Carlos Henrique Gonçalves [Orientador]; Freitas, Luiz Carlos Gomes de; Demian Junior, Aziz EliasResumo: 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 obtidosItem Controladores de movimento da articulação do joelho de paraplégico com PI, PID e Fuzzy Takagi-SugenoBiazeto, 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 métodoItem Detecção de umidade em matrizes porosas utilizando ponteiras com transistor bipolarSilva Junior, José Cláudio da; França, Maria Bernadete de Morais [Orientador]; França, José Alexandre de; Dias, José Antônio SiqueiraResumo: A medição do teor de água em matrizes porosas é um parâmetro de interesse para diversas áreas, como a agricultura e construção civil, as quais constantemente buscam por novas técnicas para quantificação desta variável Neste contexto, os sensores de umidade por pulsos de calor têm se destacado dado o baixo custo e a boa confiabilidade Normalmente, esta técnica utiliza modelos de calibração empíricos que requerem um conhecimento prévio de propriedades físicas das matrizes porosas, fato que dificulta seu uso em larga escala Este trabalho apresenta o desenvolvimento de sondas de calor em ponteiras simples com transistores bipolares Regressões por mínimos quadrados parciais são utilizadas para predizer o teor de umidade em matrizes porosas Tal modelo estima o conteúdo de água com base nas curvas de aquecimento e resfriamento dos sensores, sem o uso deum modelo de calibração empírico As ponteiras são fabricadas com transistores bipolares de baixo custo, nas quais pulsos de calor de 1,6 J (8 mW em 2 s) são dissipados São propostos e discutidos três circuitos de condicionamento para este tipo de sensor O menor erro de medição foi obtido com o dispositivo que aplica um pulso de calor de tensão elevada e baixa corrente Este sistema foi testado em matrizes porosas distintas como o gesso e solo roxo deformado Em blocos de gesso foram obtidos, em média, modelos de predição do grau de saturação ( % -1 %) com R2 de ,9722 e RMSE de 4,78 % Para amostras de solo, em média, as curvas de calibração do conteúdo de água na faixa de 5 % a 53 % atingiramR2 de ,928 e RMSE de 2,37 % em validação cruzada