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Descrição |
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MARCOS ANTONIO ANDRADE SILVA
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Análise de desempenho do protocolo DNP3 encapsulado sobre PLC para aplicação em Redes Inteligentes
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Orientador : LEOCARLOS BEZERRA DA SILVA LIMA
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Data: 28/08/2017
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Dissertação
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A utilização de redes inteligentes de energia é uma realidade em diversos países desenvolvidos, sendo uma evolução natural para a rede elétrica de qualquer país em vias de desenvolvimento, como é o caso do Brasil. Essa evolução dá-se por uma interação dos sistemas de comunicação com as redes elétricas, em uma comunicação bidirecional, tanto de dados como de fluxo de energia, utilizando para isso protocolos e tecnologias de comunicação diferentes, cuja validação ocorre com uma instalação física dos equipamentos associados, ou, como alternativa, por simulação computacional. Este trabalho demonstra através de simulações a viabilidade do uso do protocolo DNP3 (do inglêsDistributed Network Protocol) encapsulado em PLC (do inglês Power Line Communication) para aplicações em redes inteligentes, exceto para atividades que necessitem de comunicação em tempo real. Foram empregados o software de simulação de redes NS-2 para modelagem do canal PLC e do protocolo DNP3 e verificados parâmetros de qualidade, como perda de pacotes, latência e vazão de dados sob diversos cenários de aplicações.
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WILLIAM PEDROSA MAIA
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Projeto, Implementação e Desempenhos dos Algoritmos Criptográficos AES, PRESENT e CLEFIA em FPGA
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Orientador : EDWARD DAVID MORENO ORDONEZ
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Data: 24/08/2017
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Dissertação
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O desenvolvimento de sistemas dedicados de criptografia, para aplicações que exigem baixo custo e consumo tem sido enfoque atual de pesquisas. Este trabalho aborda o projeto e análise de desempenho dos algoritmos de criptografia AES-128 (padrão NIST), PRESENT-80 e CLEFIA-128 (padrão ISO/IEC para Criptografia Leve), implementados em FPGA (Basys 3 Artix-7 – tecnologia de 28 nm), utilizando VHDL. Foram analisadas e comparadas as métricas de desempenho: área ocupada no FPGA, velocidade de processamento (Mbps), eficiência (Mbps/slice) e consumo de corrente. As métricas foram obtidas através da ferramenta de síntese e implementação em FPGA, Vivado Design Suites (Xilinx), e por meio de um protótipo de medição de corrente, que utiliza a placa sensor Adafruit INA219 (sensor da Texas Instruments) e microcontrolador Arduino Uno (Atmega328 - Atmel). Foram analisadas também a representação gráfica do consumo de corrente através do modelo matemático baseado no periodograma de Welch, aplicado sobre as variáveis de consumo de corrente durante o processo de encriptação de dados. Os resultados mostram curvas de corrente que facilitam a identificação e comparação dos algoritmos. Os dados de consumo de área, velocidade processamento e eficiência no FPGA obtiveram desempenho satisfatório, em comparação com outras implementações existentes na literatura, além de fornecer informação relevante para escolha de um algoritmo de criptografia.
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GUILHERME MOURA AFONSO DA SILVA
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Reconciliação Dinâmica de Dados baseada em Estimadores em uma malha de controle MPC
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Orientador : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
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Data: 27/04/2017
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Dissertação
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A reconciliação de dados em controle de processos é extremamente importante no que diz respeito às indústrias, pois a partir dessa é possível obter uma maior eficiência no desempenho em malhas de controle de processos industriais visando à minimização dos custos e maximizando a qualidade do produto. Neste trabalho aborda-se técnicas de estimação de dados para a implementação de um sistema de reconciliação dinâmica de dados on-line a fim de reduzir os ruídos e as incertezas de medições que estão submetidas nas variáveis do processo. As técnicas aqui empregadas são: o Filtro de Kalman, o Algoritmo DDR Preditor-Corretor, o Estimador de Horizonte Móvel (MHE) e o Filtro de Kalman Estendido com Restrições (CEKF). As análises são efetuadas aplicando o sistema de reconciliação dinâmica de dados em um processo simulado, característico da indústria química, operando sob controle preditivo (MPC). Também é efetuado o aprimoramento no desempenho do controlador MPC utilizando os dados reconciliados na malha de realimentação do controlador.
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DIEGO DÉDA GONÇALVES BRITO CRUZ
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Detecção de Erros Planta-Modelo em Sistemas de Controle Preditivo (MPC) Utilizando Técnicas de Informação Mútua
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Orientador : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
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Data: 23/03/2017
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Dissertação
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Estratégias de controle preditivo têm-se tornado o padrão para aplicações de controle avançado na indústria de processos. Os benefícios significativos são gerados a partir da habilidade do MPC de assegurar que a planta opere dentro das restrições de forma mais lucrativa. Porém, como todo algoritmo de controle, depois de algum tempo em operação, os sistemas MPC raramente funcionam como quando foram inicialmente projetados. Uma grande porcentagem da degradação do desempenho dos sistemas MPC estão associadas à deterioração do modelo que o controlador usa para fazer a predição das saídas do processo e calcular as entradas. O objetivo do presente trabalho é a implementação de métodos matemáticos que possam ser utilizados para a detecção de erros planta-modelo em sistemas de controle MPC lineares e não lineares. Neste trabalho, técnicas baseadas em correlação cruzada, correlação parcial e informação mútua são implementadas e testadas por simulação numérica em estudos de caso característicos da indústria petroquímica, representados por modelos lineares e não lineares, operando sob controle MPC. Os resultados obtidos são analisados e comparados quanto à sua eficiência no objetivo proposto avaliando seu potencial para aplicações industriais reais.
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FELIPE SANTANA SANTOS
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PLANEJAMENTO INTEGRADO DE FILTROS HARMÔNICOS E REGULADORES DE TENSÃO EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO UTILIZANDO UM ALGORITMO MULTIOBJETIVO
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Orientador : ANDREA ARAUJO SOUSA
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Data: 24/02/2017
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Dissertação
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O aumento de cargas, lineares e não-lineares, vivenciado pelo Brasil nos últimos anos, tem alterado a maneira com as redes de distribuição são planejadas e operadas. Além disso, a competitividade do mercado e exigência pela melhoria nos índices de qualidade da energia fazem com que os esforços atuais sejam cada vez mais direcionados para áreas como o controle do perfil de tensão e o controle das distorções harmônicas de tensão. Esta dissertação trata, exatamente, do controle integrado de tensão e distorção harmônica de tensão (volt/dht) em sistemas de distribuição, no âmbito do planejamento, através da inserção de filtros harmônicos passivos e reguladores de tensão. Para resolver o problema em questão, um algoritmo multiobjetivo, o NSGA-II, é aplicado, uma vez que o problema apresentado é tratado como um problema de otimização combinatória. O método da soma de potências é utilizado como alternativa para a resolução do fluxo de carga. Enquanto que o método da injeção de correntes é utilizado como cálculo do fluxo de harmônicos. Os modelos matemáticos dos componentes da rede foram apresentados, levando-se em consideração a influência da frequência, de forma detalhada. O algoritmo proposto foi aplicado em sistemas teste de 34 e 104 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação e validação dos resultados.
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PHILLIPE CARDOSO SANTOS
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Arquitetura de Subsunção Baseada em Objetivo de Controle Principal
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Orientador : ELYSON ADAN NUNES CARVALHO
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Data: 17/02/2017
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Dissertação
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Um aspecto muito importante na robótica e a tomada de decisão e execução que o sistema utiliza para alcançar seus objetivos. Na literatura, existem vários trabalhos diferentes para abordar como o robô deve se comportar diante de várias situações diferentes a fim de trazer uma maior robustez ao sistema, sendo a arquitetura de subsunção uma das mais utilizadas e referenciadas na área. Nesta arquitetura, a tarefa global e dividida em subtarefas que são executadas por comportamentos organizados em camadas de forma hierárquica. No entanto, pouco se pesquisa no que diz respeito a análise de estabilidade desta arquitetura, sendo que as mudanças de comportamento implicam em chaveamento de controladores, que por sua vez podem levar o sistema a instabilidade mesmo em casos em que todos os controladores sejam estáveis. Desta forma, neste trabalho e apresentada uma arquitetura de subsunção com prova de estabilidade garantida com base na teoria de controle chaveado com objetivo de controle principal. Além disso, um formalismo capaz de permitir a modelagem dos comportamentos de forma simples e rápida e proposto com base na teoria de sistemas a eventos discretos. Testes em ambientes reais foram realizados com o robô Pioneer P3-DX e os resultados obtidos comprovam a eficácia da abordagem proposta.
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STEPHANIE KAMARRY ALVES DE SOUSA
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Planejamento de Movimento para Robôs Móveis Baseado em uma Representação Compacta da Rapidly-Exploring Random Tree (RRT)
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Orientador : LUCAS MOLINA
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Data: 17/02/2017
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Dissertação
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A evolução na área de robótica móvel tem direcionado as pesquisas nesse campo para a solução de tarefas cada vez mais complexas. Nessas tarefas, quando comportamentos otimizados são especificados, faz-se necessário um processo de deliberação para determinar a melhor ação a ser tomada antes de executá-la. Em arquiteturas de navegação, o processo de deliberação é normalmente realizado por uma estratégia de planejamento de movimento. Uma das técnicas de planejamento de movimento que tem recebido grande parte da atenção dos pesquisadores dessa área nos últimos tempos é a Rapidly-exploring Random Tree (RRT), pela sua capacidade de reduzir a dimensão da representação de forma rápida. A maioria dos trabalhos de pesquisa desenvolvidos utilizando RRT, até o momento, tem como foco principal desenvolver variantes dessa técnica para problemas específicos, sem apresentar análises aprofundadas quanto a influência das diferentes variáveis do algoritmo clássico. Neste trabalho de mestrado o foco é, justamente, suprir essa carência, investigando a influência das diferentes variáveis que compõem o algoritmo clássico da RRT, ou seja, uma análise detalhada dos graus de liberdade da RRT e sua influência no resultado final. Além disso, diferentemente da maioria dos trabalhos em RRT, em que o objetivo é encontrar o melhor caminho entre dois pontos, esta dissertação apresenta uma nova abordagem nas pesquisas em RRT ao combinar a busca por uma representação compacta e completa do espaço de configuração com um baixo custo computacional e com o conhecimento a priori apenas da configuração de destino do robô. Para validar e analisar os resultados obtidos, testes por simulação são realizados.
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JEFFERSON FRANÇA SANTOS
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Amostragem Assíncrona Baseada em Cruzamentos por Zero
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Orientador : ELYSON ADAN NUNES CARVALHO
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Data: 31/01/2017
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Dissertação
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A amostragem síncrona é o método mais amplamente utilizado na conversão analógica/digital para sinais do cotidiano, principalmente devido a facilidade de implementá-lo, pois a taxa de amostragem é constante. Entretanto, a taxa de amostragem fixa pode causar ativações desnecessárias do circuito de Sample and Hold, gerando um alto consumo energético. Os conversores analógicos/digitais assíncronos, podem ser utilizados para resolver este problema, amostrando somente quando eventos particulares são acionados, tais como os cruzamentos de níveis de amplitude (em inglês - Level Crossing). Esta abordagem está sendo intensamente estudada nas últimas décadas, e surgiu como alternativa à amostragem síncrona. Outra alternativa de amostragem assíncrona é a abordagem proposta por Voelcker (1966), onde os instantes de amostragem são os cruzamentos por zero do sinal. Segundo ele, para que seja possível obter a perfeita reconstrução do sinal, além dos zeros reais, os zeros complexos devem ser amostrados. Embora eles sejam fisicamente indetectáveis, Voelcker (1966) propôs que estes podem ser “transformados” em zeros reais a partir das informações de todos os zeros reais das n-ésimas derivadas do sinal. Contudo, isto pode ser impraticável, e neste trabalho será proposto o uso do Zero Crossing utilizando uma quantidade limitada de derivadas. Tal abordagem é justificada pela possibilidade, aqui apresentada, de que ao realizar muitas derivadas do sinal, os zeros reais tendem a ficar muito próximos, ou até se repetir, não agregando mais informação sobre o sinal original. Diante disso, será verificado neste trabalho a aplicabilidade do método proposto para sistemas que necessitem de um baixo consumo energético e uma boa reconstrução do sinal amostrado, sendo apontado a partir dos resultados deste trabalho como uma boa solução de compromisso entre a amostragem síncrona e o Level Crossing.
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ABRAHÃO DA SILVA FONTES
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Aplicação e Comparação de Técnicas de Diagnóstico e Detecção de Falhas em Motores Elétricos de Indução Baseados em Assinatura de Corrente
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Orientador : CARLOS ALBERTO VILLACORTA CARDOSO
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Data: 31/01/2017
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Dissertação
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Os motores elétricos de indução são utilizados em todo mundo nos mais variados ramos industriais. Diversas técnicas de manutenção são aplicadas para aumentar o tempo de operação e a vida útil destes motores. Dentre estas, as técnicas de manutenção preditiva, tais como Motor Current Signature Analysis (MCSA), Motor Square Current Signature Analysis (MSCSA), Park’s Vector Approach (PVA) e Park’s Vector Square Modulus (PVSM) são utilizadas para detectar e diagnosticar falhas em motores elétricos, caracterizadas por padrões no espectro de frequência da corrente estatórica. Neste trabalho, estas técnicas são aplicadas e comparadas em motores reais, os quais apresentam as falhas de excentricidade no entreferro, curto circuito entre espiras e barras quebradas. Utilizou-se um modelo teórico de um motor elétrico de indução sem falhas, com a mesma tensão de suprimento, com o objetivo de auxiliar a comparação entre os padrões do espectro de frequência de corrente estatórica com e sem falhas. Foram propostas e aplicadas métricas que avaliam a sensibilidade de cada técnica na detecção da falha. Os resultados apresentados neste trabalho mostraram que as técnicas acima mencionadas foram adequadas para as falhas supracitadas, cuja comparação entre estas evidenciou a adequabilidade de cada uma.
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LUIZ MIRANDA CAVALCANTE NETO
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Recuperação de trajetória de ponta de caneta em assinaturas offline com referencial online
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Orientador : JUGURTA ROSA MONTALVAO FILHO
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Data: 30/01/2017
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Dissertação
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A assinatura manuscrita é uma forma de identificação pessoal amplamente aceita, tanto social como juridicamente, utilizada há séculos para autenticar documentos como cheques bancários, cartas, contratos e todo tipo de serviço que necessite prova de autoria. Ao assinar, um indivíduo insere uma grande quantidade de informação para transformar o movimento de sua mão em um elemento identificador. Velocidade de escrita, trajetória percorrida, inclinação da caneta, pressão aplicada, todos esses dados são articulados (na forma de variáveis latentes) para resultar em uma figura estática no documento assinado. Essa dissertação investiga o problema de extração de trajetória da caneta que gera essa assinatura a partir da imagem estática resultante. Para isso, o trabalho foi divido em três passos principais que são: Computar o esqueleto da assinatura ''offline'', Extrair suas características utilizando um conceito abordado neste trabalho chamado UCSS, e, com o auxílio de assinaturas ''online'' registradas previamente, Estimar o caminho que a caneta percorreu sobre o esqueleto. Em cada um desses passos, foi feita uma revisão de trabalhos relevantes sobre os temas para só então iniciar as implementações. Foram realizados três experimentos durante este trabalho, o primeiro foi feito com o objetivo de comparar os resultados obtidos com o algoritmo desenvolvido e os resultados obtidos em um trabalho de referência, os outros dois foram realizados durante a produção de um artigo destinado a publicação anexado a este trabalho.
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NAYANNE MARIA GARCIA REGO FONTES
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MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE SISTEMAS MPC UTILIZANDO MÉTODOS ESTATÍSTICOS MULTIVARIADOS
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Orientador : OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
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Data: 30/01/2017
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Dissertação
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O monitoramento de sistemas de controle de processos é extremamente importante no que diz respeito às indústrias, para garantir a qualidade do que é produzido e a segurança do processo. Os controladores preditivos, também conhecidos pela sigla em inglês MPC (Model Predictive Control), costumam ter um bom desempenho inicialmente. Entretanto, após um certo período, muitos fatores contribuem para a deterioração de seu desempenho. Isto evidencia a importância do monitoramento dos sistemas de controle MPC. Neste trabalho aborda-se ferramentas, baseada em métodos estatísticos multivariados, aplicados ao problema de monitoramento e avaliação de desempenho de controladores preditivos. Os métodos aqui apresentados são: o PCA (Análise por componentes principais) e o ICA (Análise por componentes independentes). Ambas são técnicas que utilizam dados coletados diretamente do processo. O primeiro é largamente utilizado na avaliação de desempenho de controladores preditivos. Já o segundo, é uma técnica mais recente que surgiu, principalmente, com o intuito de ser utilizado em sistemas de detecção de falhas. As análises são feitas quando aplicadas em processos simulados característicos da indústria petroquímica operando sob controle MPC.
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ROBERTO FELIPE ANDRADE MENEZES
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Programação Diária da Operação de Sistemas Termelétricos Utilizando Algoritmo Genético Adaptativo e Método de Pontos Interiores
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Orientador : ANDREA ARAUJO SOUSA
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Data: 26/01/2017
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Dissertação
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O crescimento do consumo de energia elétrica nos últimos anos vem gerando a necessidade de um aumento na quantidade de fontes geradoras, fazendo com que o setor elétrico passe por grandes mudanças. Isso tem proporcionado a busca por ferramentas que ofereçam maior eficiência e segurança aos sistemas de potência. Um problema considerado de extrema importância na operação diária dos sistemas elétricos é o planejamento da Alocação das Unidades Geradoras. O objetivo desse problema é definir a programação horária das unidades do sistema, determinando quais máquinas deverão estar ligadas ou desligadas, e quais serão seus respectivos pontos de operação. Essas unidades geradoras devem operar de forma eficaz, mediante a variação da carga, respeitando restrições operativas e de segurança do sistema. Este trabalho propõe a resolução do problema para o planejamento de curto prazo, levando em consideração uma série de restrições relacionadas a geração térmica e ao sistema elétrico. Entre elas, podemos destacar as restrições de variação de potência de saída das máquinas e as restrições de segurança do sistema de transmissão, evitadas na maioria dos estudos de Alocação de Unidades Geradoras. Este problema tem característica não-linear, inteiro-misto e de grande escala. A metodologia utilizada para resolução do problema envolve a utilização de um Algoritmo Genético Adaptativo, para Alocação das Unidades, e o Método de Pontos Interiores Primal-Dual Preditor-Corretor, para a resolução do Fluxo de Potência Ótimo DC no problema do Despacho Econômico. Além disso, este trabalho propõe a implementação dos operadores de \textit{cross-over} e mutação do Algoritmo Genético com base em uma metodologia anelar aplicada na matriz de alocação de unidades. Os resultados foram obtidos através de simulações no software MATLAB, utilizando os sistemas testes do IEEE de 30 barras com 9 geradores e 24 barras com 26 geradores, e a validação do algoritmo foi feita comparando os resultados obtidos com os outros trabalhos da literatura.
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