02 - Mestrado - Engenharia Elétrica
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Item 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 AugustoNeste 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.Item 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 BittencourtThis 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 corroboratedItem Reconfigurable intelligent surfaces driven B5G networks: an analytical performance perspective(2023-07-30) Souza Junior, Wilson de; Abrão, Taufik; Amiri, Abolfazl; Jacob, Jaime LaelsonComunicação 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.Item 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 deA 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.Item Sistema de navegação autônoma para plataforma robótica móvel com restrições não-holonômicasZamaia, Jessica Fernanda Pereira; Melo, Leonimer Flávio de [Orientador]; França, Maria Bernadete de Morais; Granziera Junior, Francisco; Agulhari, Cristiano MarcosResumo: 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 propostosItem Inversor de tensão utilizando transformador de alta frequência com modulação PWMBolognini, Ana Paula; Treviso, Carlos Henrique Gonçalves [Orientador]; Matias, Lourenço; Germanovix, WalterResumo: A partir do estudo qualitativo e quantitativo dos conversores CC – CC, incluindo o conversor Forward convencional, do método de controle das chaves conhecido como modulação por largura de pulso ou PWM, a importância do tempo morto e do estudo dos conversores CC – CA, foi possível apresentar neste trabalho uma análise de uma nova topologia de inversor de tensão, também conhecido como conversor CC – CA, formado por quatro conversores Forward modificados ligados em paralelo Estes conversores apresentam como modificações para evitar a interferência entre os conversores no momento da desmagnetização de seus transformadores e para que pudessem ser ligados em paralelo o uso de um único filtro de saída para os quatro módulos de conversores e chaves bidirecionais nos secundários de seus transformadores O conversor Forward é conhecido por apresentar uma estrutura simples quando comparado com outros conversores É apresentada uma completa análise das etapas de operação, equações necessárias, bem como os procedimentos de projeto para a correta operação dessa topologia Através do projeto dos transformadores, pôde-se dimensionar o núcleo de ferrite, o número de espiras dos enrolamentos, determinar os condutores elétricos, as chaves semicondutoras, os diodos e o filtro de saída Com a divisão de potência de 15 W para cada conversor e potência resultante de 6 W para todo o conjunto e trabalhando em alta freqüência de chaveamento de 5 kHz, projetou-se um inversor de tensão em baixa freqüência (6 Hz), com núcleos magnéticos pequenos e com baixo nível de ruído, que oferece um rendimento como uma estrutura de um único estágio de conversão Resultados obtidos de simulação que correspondem ao funcionamento completo do circuito e do protótipo implementado são apresentados para validar a análise do sistema O presente trabalho foi aprovado e validado em congressos nacionais e revista científica e tecnológica da Universidade Estadual de LondrinaItem Desenvolvimento e implementação de uma plataforma para monitoramento estrutural utilizando sensores extensométricos conectados em redeCamargo, Valter Luís Arlindo de; Castaldo, Fernando Cardoso [Orientador]; Paterno, Aleksander Sade; Costa Branco, Carlos José MarquesResumo: Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema para medição de esforços e deformação mecânica em estruturas civis utilizando extensômetros elétricos de resistência (Strain-Gauges), implementado por circuitos de condicionamento de sinais e com capacidade para comunicação de dados em rede A motivação deste trabalho reside no aspecto relacionado à segurança pública com o monitoramento das condições estruturais em obras da construção civil Em sistemas convencionais, quando se deseja medir simultaneamente vários pontos espalhados espacialmente pela estrutura, utilizando um sistema de aquisição de dados centralizado, a fiação deve percorrer um longo caminho, estando sujeita à captação de radiação eletromagnética e atenuação de sinal, o que pode comprometer a confiabilidade da medida O sistema a ser desenvolvido deve atender a critérios tais como portabilidade, facilidade de calibração e configuração, meio de transmissão confiável e de baixo custo, assegurando uma maior confiabilidade do sinal captado e redução do custo da manutenção e de instalação Para este propósito, será empregada uma combinação de microcontroladores de baixo custo, operação através de software flexível e um sistema condicionador de sinal de alta eficiência, obtendo-se assim, uma alta taxa de coleta de dados com capacidade de comunicação em rede O sistema desenvolvido apresenta características multifunção, ou seja, não é limitado à leitura apenas de sinais de esforços e deformações, mas pode também ser utilizado, com as devidas adaptações do sistema condicionador de sinal, para medição de sinais de outra natureza, como por exemplo, temperatura e umidade Após uma introdução aos princípios básicos de medições utilizando extensômetros elétricos e de técnicas de condicionamento do sinal, o sistema de comunicação em rede é apresentado, seguido de uma discussão sobre o processo de aquisição de dados e calibração Finalmente, os resultados são apresentados e discutidosItem Aplicando resistores termossensíveis no desenvolvimento de sensores de umidade do solo baseados na técnica de transferência de calorDias, Vanessa de Fátima; França, Maria Bernadete de Morais [Orientador]; Morais, Flávio José de Oliveira; França, José Alexandre de; Melo, Leonimer Flávio deResumo: A medição da umidade do solo é um parâmetro muito importante na agricultura e seu monitoramento garante níveis ótimos de irrigação, reduzindo a incidência de patógenos nas culturas, desperdício de água e uso de pesticidas Para realizar a medição, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor de umidade baseado na transferência de calor Existem vários sensores de transferência de calor, como SPHP (Single Probe Heat Pulse) e DPHP (Dual Probe Heat Pulse), mas estes apresentam problemas, como a deflexão da haste na DPHP, que pode apresentar erro nas medições Para minimizar os problemas encontrados nesses casos, optou-se por usar, primeiramente, uma configuração de ponteira botão (BPHP) e uma ponteira dupla (DPHP) com hastes rígidas, para diferentes raios de 1 mm e 6 mm, entre o elemento sensor e o elemento aquecedor Outras três ponteiras executadas continham o distanciamento de 6 mm e 3 mm, com a mesma configuração em botão, todas as alternativas buscando maior precisão e robustez dos sensores Como resultado do desenvolvimento dos sensores, a sensibilidade das ponteiras de 6 mm ficaram entre 1,38 oC/m3m-3 e 1,1 oC/m3m-3, para a ponteira de 6 mm com o encapsulamento epóxi, a sensibilidade foi de ,745oC/m3m-3 Por fim, a BPHP de 3 mm mostrou uma sensibilidade promissora de 1,87 oC/m3m-3Item Algoritmos para auxílio no diagnóstico de doenças pulmonares utilizando inteligência artificialChichanoski, Gustavo; França, Maria Bernadete de Morais [Orientador]; Melo, Leonimer Flávio de; Morais, Flávio José de OliveiraResumo: O mundo vem sofrendo com o corona vírus desde 219, quando o primeiro caso foi re latado, desde então foi disseminado por todo o mundo, causando perdas econômicas e humanas O presente trabalho visa desenvolver um software para o diagnósticos visual de doenças pulmonares utilizando imagens de raio-x como base para o treinamento de redes neurais, visando ser mais esclarecedor da gravidade da doença Utilizando datasets fornecidos gratuitamente pelos governos Americano e Chinês, foi realizado a segmentação do pulmão da imagem de raio-x, realizando o treinamento com recortes das imagens para o treinamento local Após essa etapa, a rede realiza diversos recortes na imagem passando todas eles pela rede, gerando o vetor de probabilidade da imagem original Esse processo foi repetido para cada rede Assim a análise do entendimento da rede foi feita através do Grad-CAM gerado pelos modelos de redes pré treinadas através da transferência de aprendizado ResNet5V2, DenseNet121, InceptionResnetV2 e VGG-19, obtendo desem penho nos parâmetros de precisão e especificidade melhores que a literatura de referênciaItem Machine learning applied to cooperative spectrum sensing in cognitive radiosTavares, Caio Henrique Azolini; Abrão, Taufik [Orientador]; Proença Junior, Mario Lemes; Marinello Filho, José CarlosResumo: 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 máquinaItem Detecção de sinais por relaxação semidefinida em canais MIMOMussi, Alex Miyamoto; Abrão, Taufik [Orientador]; Jeszensky, Paul Jean Etienne; Angélico, Bruno AugustoResumo: 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 canalItem Desenvolvimento e teste de uma plataforma de hardware para detecção de adulteração em leite baseada em reflexão difusa do infravermelho próximoRibeiro, Lucas de Souza; França, José Alexandre de [Orientador]; Silva, Newton da; Vasconcelos, Flávio HenriqueResumo: Geralmente, a veri?cação de adulteração do leite com água é realizada por crioscópios Entretanto, estes equipamentos podem apresentar resultados errôneos quando outros adulterantes, eg ureia, são adicionados no leite Uma das técnicas que podem contornar esta di?culdade é a espectroscopia do infravermelho próximo O desenvolvimento de um instrumento baseado nesta tecnologia é uma tarefa desa?adora devido a in?uência de fatores externos e baixa relação sinal-ruído Este trabalho apresenta uma plataforma de hardware baseado em espectroscopia do infravermelho próximo por re?exão difusa Ele pode ser utilizado para determinar a concentração de substâncias em amostras sólidas ou líquidas que apresentem re?exão difusa Um sistema óptico de condensação foi desenvolvido com lentes ?xas para aumentar a relação sinal-ruído do equipamento LEDs com espectros de emissão especí?cos foram utilizados como fonte luminosa Além disso, um sensor de InGaAsSb, que possui resposta rápida e boa sensibilidade ao espectro do infravermelho próximo, foi utilizado para detectar a luz re?etida difusamente Testes com o protótipo e amostras de leite adulteradas com água foram realizados Os resultados apresentaram coe?cientes de determinação altos, maiores que 99 Portanto, o equipamento pode ser utilizado para detectar adulteração em leite Para isso, a resposta do sistema para outras variáveis como composição química do leite e a adição de outros adulterantes diferentes de água precisa ser analisadaItem Influencia dos ângulos em ferramentas de corte do tipo serra circular no consumo de energia elétricaFlorino, José Augusto Coeve; Melo, Leonimer Flávio de [Orientador]; Gaino, Ruberlei; Valarelli, Ivan De DomenicoResumo: Os esforços sofridos pelos motores elétricos quando submetidos a operações de corte, desbaste ou acabamento estão relacionados diretamente com o material que está sendo usinado e o ângulo de ataque da ferramenta A escolha da ferramenta correta para tal operação depende de um resultado esperado Assim os motores comportam-se de forma diferente a cada operação A otimização entre força, velocidade, potência, material e tipo de operação, podem ser encontrados para a redução de custos operacionais de produção, além da determinação do exato momento para efetuar o set-up da ferramenta desgastada A redução dos custos operacionais _e um dos itens de sustentabilidade que traça o posicionamento estratégico nas empresas para as tornarem competitivas no mercado globalizado Com o grande desenvolvimento tecnológico presente hoje em dia, este assunto volta a ser apresentado com o que ha de mais moderno no mercado de produtos para profissionais que desenvolvem atividades de manutenção De maneira prática, os problemas de custo operacional mínimo e maior produtividade serão abordado com equipamentos presentes na manutenção moderna como analisador de qualidade de energia, termovisor, projetor de perfil e microscópio para as pesquisas O resultado do trabalho é a otimização entre a operação de corte e o consumo de energia elétrica com o monitoramento da corrente elétrica consumida pelo motor e comparando com os gastos de ação da ferramenta mostrando assim um ponto ótimo de operação em um estudo de caso apresentado no decorrer do trabalho O ponto ótimo de operação serão antes que o gasto com a energia elétrica consumida ultrapasse o valor da ação Servirá também para programar manutenções preventivas com a parada da máquina para o set-up da ferramentaItem Uma plataforma de hardware e software para desenvolvimento de redes de sensores sem fios aplicada à agrometeorologiaGuedes, Alex Lemes; França, José Alexandre de [Orientador]; Pavan, Willingthon; Melo, Leonimer Flávio de; Lopes, Joelmir JoséResumo: Para que uma patologia vegetal consiga instalar-se em uma lavoura são necessários os seguintes fatores: a plantação ser susceptível à doença, haver a presença de fitopatógenos e também ocorrer condições meteorológicas favoráveis à instalação da doença, de modo que, sem uma dessas variáveis, não há necessidade de realizar controle químico Qualquer aplicação de defensivos agrícolas realizada na ausência de um desses fatores contribui apenas para a produção de alimentos menos saudáveis e para o aumento dos custos Sabe-se que até mesmo microrganismos de alta severidade são eliminados naturalmente em condições agrometeorológicas desfavoráveis ao seu desenvolvimento, assim, ainda que haja a presença desses fitopatógenos, o agricultor poderia monitorar as condições agrometeorológicas antes de optar pelo controle químico Em alguns casos, este monitoramento pode, com segurança, reduzir significativamente a quantidade de fungicida utilizado O presente trabalho apresenta uma plataforma de hardware e software que pode ser utilizado para implementar um sistema de aquisição de dados distribuído, o que viabilizará a construção de sistemas de apoio à decisão para controle de doenças em plantas Tal sistema é composto por várias estações de aquisição interligadas em malha através de uma rede ZigBee Essas estações foram otimizadas para apresentar características como baixo custo, baixo consumo de energia e alta capacidade de adaptação, podendo ser uma ferramenta útil em diversos projetos Os dados adquiridos por cada estação são transferidos periodicamente para um computador central, onde poderão, por exemplo, ser aplicados a modelos matemáticos que forneceriam um alerta relacionando o momento e local onde deveria ser aplicado defensivos agrícolas Para validar o projeto foram construídas 4 estações e 1 coordenador, a partir da qual foram realizados estudos para verificar o consumo de energia, o custo e o funcionamento geral das estações Além da versatilidade das estações, foi verificado autonomia mínima de 88 dias (alimentação com 2 pilhas alcalinas, formação de rede a cada 5 minutos, 1 medida por minuto) e baixo custo de montagemItem Calibração da plataforma de aquisição para análise de dados de aceleração II - PAANDA IISouza, Luís Guilherme Gimenez de; Tosin, Marcelo Carvalho [Orientador]; Melo, Leonimer Flávio de; Carrijo, Domingos SálvioResumo: Neste trabalho são apresentadas e documentadas as características dos instrumentos desenvolvidos pela Universidade Estadual de Londrina para a aquisição de dados de acelerômetros, denominados Plataforma de Aquisição para Análise de Dados de Aceleração - PAANDA e PAANDA-II O principal objetivo desses instrumentos é medir a aceleração residual presente em plataformas de microgravidade com resolução de 1-6 g, possibilitando validar os processos e resultados de experiências abordo com base no perfil de aceleração disponível O diferencial desses instrumentos é a utilização de conversores analógico-digital no processo de aquisição dos sinais dos acelerômetros, fazendo-se necessário o levantamento dos modelos térmicos dos componentes utilizados no circuito e posterior correção A metodologia descrita é capaz de reduzir o erro inserido pela variação térmica do fator de escala e offset dos conversores e dos demais componentes críticos O estudo do processo de calibração dos acelerômetros pendulares e das características inseridas na PAANDA-II, juntamente com a análise dos dados da Operação Cumã-II, conferem ao novo instrumento elevado potencial para utilização em navegação inercialItem 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 Identificação Fuzzy Takagi-Sugeno e projeto de controle adaptativo da articulação do joelhoOliveira, Tiago Carlos de; Gaino, Ruberlei [Orientador]; Covacic, Márcio Roberto; Carvalho, Aparecido Augusto de; Covacic, Márcio Roberto [Coorientador]Resumo: Neste trabalho utilizou-se três métodos de projeto para o controle da posição da articulação do joelho de pacientes paraplégicos, por meio de eletroestimulação Inicialmente, foi aplicada a técnica de controle LQR em malha fechada Como essa técnica é aplicada a sistemas lineares, foi necessário linearizar o modelo matemático da articulação do joelho, que é não-linear, no ponto de interesse Posteriormente foi utilizado a técnica fuzzy Takagi-Sugeno para obter o controle da posição da perna Para o cálculo da matriz dos ganhos de realimentação do sistema, foi utilizado o método de alocação de polos Utilizando LMI, analisou-se a estabilidade para a alocação de polos na obtenção dos ganhos de realimentação da planta O projeto do regulador fuzzy foi construído através da Compensação Distribuída Paralela Este método faz a combinação fuzzy das matrizes de ganho de retroação, obtidas por meio da fórmula de Ackermann, para então chegar a um regulador fuzzy que estabiliza o sistema globalmente Finalmente, realizou-se a identificação do modelo do movimento do paciente paraplégico, utilizando o método dos mínimos quadrados recursivo, e assim obtendo o controlador a partir dos parâmetros dos termos consequentes, parâmetros esses que representam o sistema fuzzy Takagi-Sugeno Todos os métodos de controle foram desenvolvidos em ambiente de simulação computacional com os softwares Matlab/SimulinkItem 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 Filtragem de partículas na estimação dos parâmetros de canais rádio móvelRibeiro, Rafael de Oliveira; Abrão, Taufik [Orientador]; Durand, Fábio Renand; Angélico, Bruno Augusto; Casella, Ivan Roberto SantanaResumo: Este trabalho analisa os principais métodos de reamostragem associados à técnica da estimação Bayesiana por Filtragem de Partículas (Particle Filter), tendo em vista o desenvolvimento de eficientes estimadores de parâmetros de canal em sistemas de comunicação sem fio O trabalho procura estabelecer uma classificação para os métodos de reamostragem segundo o critério de compromisso desempenho × complexidade Discutem-se aspectos de implementação computacional e de desempenho dos estimadores de canal (módulo e fase dos coeficientes) rádio móvel utilizando a técnica Bayesiana por Filtragem de Partículas (PF), especificamente aqueles aplicáveis a sistemas e redes de comunicação DS/CDMA sujeitos a canais com desvanecimento Rayleigh e à interferência de múltiplo acesso (MAI) Resultados de simulação indicaram que o estimador PF do tipo bootstrap é capaz de prover valores para a raiz quadrada do erro quadrático médio (RMSE) no intervalo [1-3; 1-2] para uma ampla faixa, tanto de relação sinal-ruído (SNR) de pré-deteccão, quanto de relação sinal-ruído mais interferência de múltiplo acesso (SINR), sendo ainda bastante robusto ao efeito near-far (NFR) O desempenho e a complexidade do estimador Bayesiano por Filtragem de Partículas foram avaliados e comparados sob diferentes sistemas e configurações de comunicação, incluindo o DS/CDMA, MC-CDMA e canais MIMOItem Conversor boost quadrático entrelaçado com multiplicação capacitativa de tensãoLopes, João Luiz Dallamuta; Barbosa, Lúcio dos Reis [Orientador]; Demian Junior, Aziz Elias; Lambert, José AntônioResumo: Elevado ganho estático de tensão, altas frequências de chaveamento, com boa eficiência de conversão são as características desejáveis de um conversor de energia Seguindo esta lista de requisitos desejáveis é apresentado uma nova topologia de conversor CC/CC elevador de tensão que faz uso de três topologias base, conversor boost quadrático, entrelaçamento e multiplicação capacitiva de tensão O circuito, objeto do estudo, é apto para funcionar como elevador de tensão, com chaveamento suave por meio de modulação por largura de pulso (PWM) Neste trabalho são demonstradas as principais topologias utilizadas no projeto, suas análises qualitativas e quantitativas, o roteiro de projeto e os resultados obtidos