DEFESAS MARCADAS
Teses de Doutorado
Data: 17/05/2021 -
Horário: 09:00
Local: ---
Aluno: Gabriel Alves Mendonça
Orientador(a): Braz de Jesus Cardoso Filho
Título: Desenvolvimento de Nova Metodologia Para Análise de Desempenho de Máquinas Elétricas: Uma Contribuição Ao Método Maxwell-fourier
Banca:Prof. Dr. Braz de Jesus Cardoso Filho - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Thales Alexandre Carvalho Maia ((UFMG))
Prof. Dr. Rodney Rezende Saldanha (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Sidelmo Magalhães Silva (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Nelson Sadowski (Engenharia Elétrica (UFSC))
Profa. Dra. Úrsula do Carmo Resende (Engenharia Elétrica (CEFET-MG))
Dr. Renato de Oliveira da Costa Lyra (Motor Design (Aerotech, Inc.))
Resumo/abstract
Resumo
O avanço na transição energética trouxe um mercado que depende de uma profunda transformação tecnológica. A redução da dependência de combustíveis fósseis traz uma janela de oportunidade para expansão da eletrificação ao longo de setores como transporte, indústria e edificações. Com isso, existe uma demanda patente por motores elétricos cujo projeto deve atender a requisitos de eficiência, além das especificidades relativas à aplicação. Existe, deste modo, uma necessidade por aprimorar projetos de acionamentos convencionais, assim como o desenvolvimento de novas topologias visando atender os rigorosos requisitos de diferentes aplicações. Isso traz implicações para a ferramenta adotada para análise e projeto. Nesta tese é discutida a utilização do método Maxwell-Fourier. Baseado na solução formal das equações de Maxwell, esse método é adequado caracterizar o desempenho eletromagnético de uma ampla variedade de topologias de máquinas elétricas. Primeiramente, essa ferramenta é utilizada para análise de uma máquina síncrona de alta rotação. Para caracterizar as oscilações de torque, é proposto um modelo capaz representar a saturação na luva de retenção, elemento usado para fixar e proteger os ímãs permanentes. Em sequência, as vantagens desse método, isto é, uma maior intuição do problema eletromagnético com custo computacional reduzido, são exploradas na etapa de projeto de um gerador veicular. No caso, adotada na etapa inicial, traz ganhos em termos da caracterização da máquina, reduzindo a dimensão do problema para as etapas posteriores de projeto, nas quais são utilizados métodos numéricos, cujo custo computacional é elevado.
Abstract
Data: 28/05/2021 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Thales Costa Silva
Orientador(a): Luciano Cunha de Araújo Pimenta
Co-Orientador(a): Fernando de Oliveira Souza
Título: Analysis And Design Of Distributed Protocols For Multi-agent Systems Subject To Input Saturation And Time-varying Delays
Banca:Prof. Dr. Luciano Cunha de Araújo Pimenta - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Fernando de Oliveira Souza (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Leonardo Amaral Mozelli ((UFMG))
Prof. Dr. Fernando Cesar Lizarralde (Departamento de Eletrônica (Universidade Federal do Rio de J)
Prof. Dr. Heitor Judiss Savino (Instituto de Computação (Universidade Federal de Alagoas))
Prof. Dr. Valter Júnior de Souza Leite (Departamento de Engenharia Mecatrônica (Centro Federal de Ed)
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho aborda o problema de coordenação em sistemas multiagentes, com agentes sujeitos a atrasos e a saturação nos atuadores. A abordagem proposta consiste em obter condições suficientes para a convergência assintótica dos sistemas interconectados, por meio da teoria de Lyapunov-Krasovskii. Neste manuscrito, são abordadas duas tarefas diferentes, o consenso e o controle de formação-contenção. O consenso é estudado levando em consideração redes direcionadas compostas por agentes descritos por modelos lineares de ordem arbitrária, sujeitos a saturação na entrada e a atrasos variantes no tempo. Neste contexto, o estudo é realizado em tempo discreto e em tempo contínuo. Os resultados obtidos para o problema de consenso são: condições suficientes que garantem a convergência; e o projeto dos ganhos para protocolos distribuídos para sistemas multiagentes. Além disso, neste contexto também é proposto uma estratégia para calcular a região a partir da qual o consenso é sempre garantido. No estudo do problema de formação-contenção, a dinâmica dos nós da rede é estendida para sistemas possivelmente diferentes, modelados pela equação de Euler-Lagrange, igualmente sujeitos a restrições nos atuadores e a atrasos variantes no tempo. Os principais resultados alcançados neste contexto são o projeto de um novo algoritmo de controle e condições suficientes que garantem a convergência dos sistemas interconectados. Os controladores projetados são dinâmicos e distribuídos, além de possibilitar o desacoplamento da quantidade de vizinhos de cada sistema do limite dos atuadores. O uso dos métodos propostos é ilustrada por meio de exemplos numéricos, e a comparação com resultados recentes encontrados na literatura sugere que a abordagem proposta pode levar a resultados menos conservadores.
Abstract
This work deals with the problem of coordination of multi-agent systems, with interconnected systems subject to time-varying delays and input saturation. The proposed approach consists in derive sufficient conditions for the asymptotic convergence of the network, based on the Lyapunov-Krasovskii framework. Two tasks are tackled in this manuscript: the consensus and the formation-containment. The consensus is investigated in the discrete- and continuous-time domains, considering directed networks composed by agents modeled by linear systems of arbitrary order, subject to input saturation and time-varying delays. The main results are suffi cient conditions for consensus analysis and the design of feedback gains for distributed consensus protocols for multi-agent systems. Besides, in this context, it is also proposed a strategy to compute a region from which the consensus is always guaranteed. On the formation-containment problem, the node dynamics of the network are extended to distinct systems modeled by the Euler-Lagrange equation, also subject to bounded inputs and time-varying delays. The main results on the formation-containment are the design of new control algorithms and sufficient conditions to ensure the convergence of the network. The control algorithms are designed as distributed dynamic controllers, in such a way that the number of neighbors of each agent is decoupled from the bound of the control inputs. Finally, the utilization of the proposed methods is illustrated through numerical examples, and it is shown that they can improve related recent works from the literature that deals with similar issues.
Data: 23/06/2021 -
Horário: 11:00
Local: ---
Aluno: Daniel Neri Cardoso
Orientador(a): Guilherme Vianna Raffo
Co-Orientador(a): Sergio Esteban Roncero
Título: Robust Control Framework In The Weighted Sobolev Space
Banca:Prof. Dr. Guilherme Vianna Raffo - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Sergio Esteban Roncero - Co-Orientador (DIAMF (Universidad de Sevilla))
Prof. Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Leonardo Amaral Mozelli ((UFMG))
Prof. Dr. Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi (DMAT (UFMG))
Prof. Dr. Adriano Almeida Gonçalves Siqueira (DEM (USP-SC))
Prof. Dr. Manuel Gil Ortega Linares (DISA (Universidad de Sevilla))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho formula os problemas de controle ótimo H-2 e H-infinito no espaço ponderado de Sobolev.
As estratégias de controle resultantes, chamadas de W-2 e W-infinito, levam em consideração a norma ponderada de Sobolev da variável de custo, ao invés da norma L2, e incluem a dinâmica do sistema no índice de otimização visando gerar controladores que fornecem um melhor desempenho transiente com uma reação rápida contra perturbações. Os problemas de controle ótimo são desenvolvidos usando programação dinâmica e algoritmos numéricos são propostos para resolver as complexas equações de Hamilton-Jacobi (HJ) resultantes. Adicionalmente, os controladores W-2 e W-infinito são particularizados para a classe de sistemas mecânicos (SM) e soluções analíticas são propostas para as equações de HJ para SM totalmente atuados, SM subatuados reduzidos e SM subatuados com acoplamento de entrada. Além disso, os problemas de controle ótimo W-infinito linear com realimentação de estados e de saída são formulados por meio de otimização convexa com restrições de desigualdade matriciais, e uma nova abordagem em que o efeito da derivada de tempo das perturbações é considerado no índice de otimização é introduzido. Experimentos numéricos são realizados para demonstrar as vantagens e desvantagens dos controladores W-2 e W-infinito em comparação às abordagens clássicas.
Abstract
This work formulates the H-2 and H-infinity optimal control problems in the weighted Sobolev space.
The resulting control strategies, called W-2 and W-infinity, take into account the weighted Sobolev norm of the cost variable, instead of the L2 norm, and include the dynamics of the system into the optimizing index in order to generate controllers that provide a better transient performance with a quick reaction against disturbances. The optimal control problems are developed using dynamic programming and numerical algorithms are proposed to solve the resulting complex Hamilton-Jacobi (HJ) equations. In addition, the W-2 and W-infinity controllers are particularized for the class of mechanical systems (MS) and analytical solutions are proposed to the HJ equations for fully actuated MS, reduced underactuated MS, and underactuated MS with input coupling. Furthermore, the state feedback and output feedback linear W-infinity optimal control problems are formulated by means of convex optimization with linear matrix inequality constraints, and a new approach in which the effect of the time-derivative of the disturbances is considered into the optimizing index is introduced. Numerical experiments are conducted to demonstrate the advantages and disadvantages of the novel W-2 and W-infinity controllers in comparison with classic approaches.
Exames de Qualificação
Data: 20/05/2021 -
Horário: 13:00
Local: ---
Aluna: Jermana Lopes de Moraes
Título: Desenvolvimento de Algoritmos Para Análise do Registro de Ecg No Contexto Clínico Real: Classificação da Qualidade do Registro de Ecg, Detecção da Inversão do Posicionamento de Eletrodos e Segmentação do Traçado Eletrocardiográfico
Banca:Prof. Dr. Alessandro Beda - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Mazoni Andrade Marçal Mendes (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Danilo Barbosa Melges (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Bruno Ramos Nascimento (Clínica Médica (UFMG))
Prof. Dr. Auzuir Ripardo de Alexandria (Indústria (UFC))
Suplente: Prof. Dr. Carlos Alexandre Rolim Fernandes (Engenharia da Computação (UFC))
Data: 28/05/2021 -
Horário: 13:30
Local: ---
Aluno: João Carlos Vilela de Castro
Título: Controle Não-linear Baseado Em Dados: Estrutura de Controladores e Uso de Informação Auxiliar
Banca:Prof. Dr. Luis Antonio Aguirre - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Bruno Otávio Soares Teixeira (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Luciano Antonio Frezzatto Santos (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Lucíola Campestrini (Engenharia Elétrica (UFRGS))
Prof. Dr. Danton Diego Ferreira (Engenharia (UFLA))
Data: 11/06/2021 -
Horário: 15:00
Local: ---
Aluno: Bruno Alberto Soares Oliveira
Título: Sistema de Diagnóstico Automático de Ovos de Parasitos Intestinais Humanos A Partir de Imagens Microscópicas
Banca:Prof. Dr. Frederico Gadelha Guimarães - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Danilo Barbosa Melges (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Mazoni Andrade Marçal Mendes (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Pedro Pedrosa Rebouças Filho ((IFCE))
Prof. Dr. João Paulo Papa (DCC (UNESP Bauru))
Data: 21/06/2021 -
Horário: 13:00
Local: ---
Aluno: Omid Orang
Título: High-order Fuzzy Cognitive Maps And Deep Randomized Networks For Time Series And Nonlinear Dynamical Systems
Banca:Prof. Dr. Frederico Gadelha Guimarães - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Petrônio Cândido de Lima e Silva ((IFNMG))
Prof. Dr. Fernando Antonio Campos Gomide (DCA (UNICAMP))
Prof. Dr. Guilherme de Alencar Barreto (DETI (UFC))
Prof. Dr. Hugo Valadares Siqueira (DAEE (UTFPR))
Prof. Dr. Rodrigo César Pedrosa Silva (DECOM (UFOP))
Dissertações de Mestrado
Data: 28/05/2021 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Gilmar Pereira da Cruz Júnior
Orientador(a): Gustavo Medeiros Freitas
Título: Investigação de Técnicas Lidar Slam Para Um Dispositivo Robótico de Inspeção de Ambientes Confinados
Banca:Prof. Dr. Gustavo Medeiros Freitas - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Armando Alves Neto (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Gustavo Pessin (Controle e Robótica (ITV - Instituto Tecnológico Vale))
Resumo/abstract
Resumo
A exploração e inspeção de espaços confinados utilizando dispositivos robóticos é uma opção viável e segura. Contudo, ambientes confinados apresentam grandes desafios à robótica, principalmente em relação à estimação da pose e geração de mapas, essenciais para navegação autônoma. A ausência de sinal de GPS, bem como possíveis interferências em magnetômetros, principalmente na região de mineração ou na presença de equipamentos elétricos de grandes potências, impossibilitam a utilização destes sensores para estimar posição e orientação do dispositivo robótico. Além disso, a baixa iluminação pode prejudicar a identificação de features visuais, e solos escorregadios acarretam acúmulo de erros no cálculo de odometria das rodas. Deste modo, uma solução mais adequada é a utilização de técnicas de localização e mapeamento simultâneos baseadas em sensores LiDAR, denominado LiDAR SLAM. Para o funcionamento adequado de um robô autônomo, a localização precisa ser estimada online de forma a realimentar o sistema de controle de navegação, e o mapa deve ser representativo e leve do ponto de vista computacional, facilitando a execução de algoritmos de planejamento de caminhos embarcados. Neste contexto, essa dissertação apresenta um estudo e investigação de 3 técnicas consideradas como estado da arte, LeGO-LOAM, LOAM-Velodyne e HDL-Graph-SLAM, de modo a determinar qual delas é a mais adequada para a implementação no EspeleoRobô, um dispositivo robótico de inspeção de ambientes confinados. Este robô móvel está sendo desenvolvido pelo Instituto Tecnológico Vale em parceria com a Universidade Federal de Minas Gerais. A comparação entre as técnicas de LiDAR SLAM utiliza métricas propostas para avaliar a precisão das estimações de localização e dos mapas gerados durante simulações em ambientes virtuais implementados com o software CoppeliaSim, e também em experimentos reais. A técnica com melhor performance, LeGO-LOAM, foi adaptada e embarcada no EspeleoRobô, possibilitando avaliar o desempenho da localização e mapeamento online durante testes indoor e outdoor na UFMG, e em experimentos de campo na Mina du Veloso. Dado que alguns dos ambientes explorados pelo EspeleoRobô, incluindo dutos e galerias, apresentam poucas features geométricas que impactam no desempenho das técnicas de LiDAR SLAM, gerando subestimação da distância percorrida pelo robô e consequentemente a deformação do mapa gerado, é proposto também um Filtro de Kalman Estendido (EKF - do inglês Extended Kalman Filter) aplicado ao SLAM. Esse filtro funde os dados da odometria LiDAR, acrescida de uma covariância adaptativa em função do número de features identificadas do ambiente, com a odometrias das rodas e os dados da IMU disponível no robô. A implementação foi analisada inicialmente em ambientes simulados, e em seguida validada em experimentos reais com o EspeleoRobô.
Abstract
The exploration and inspection of confined environments using robotic devices is a feasible and safe option. However, confined environments present several challenges to robotics, especially regarding pose estimation and map generation which are essential for autonomous navigation. Due to the lack of GPS signal and possible interference with magnetometers, especially in the mining region or in the presence of high-powered electrical equipment, it is impossible to use these sensors to estimate the position and orientation of the robotic device. Low lighting can impair the identification of visual features, and slippery terrains lead to the accumulation of wheel odometry errors. Thus, a more suitable solution is the Simultaneous Localization And Mapping based on LiDAR sensors, called LiDAR SLAM. For the proper functioning of an autonomous robot, the location needs to be estimated online in order to feedback the navigation control system, and the map must be representative and computationally lighweight, facilitating the execution of the path planning embedded algorithms. Therefore, this dissertation presents a study and investigation of 3 state-ofthe-art techniques, LeGO-LOAM, LOAM-Velodyne, and HDL-Graph-SLAM, to determine which one is the most suitable for implementation in the EspeleoRobô, a robotic device for inspecting confined environments. This mobile robot is being developed by the Instituto Tecnológico Vale (ITV) in partnership with the Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). The comparison between LiDAR SLAM techniques uses metrics proposed to assess the accuracy of localization estimations and maps generated during simulations in virtual environments implemented with the CoppeliaSim software, and also in real-world experiments. The best performing technique, LeGO-LOAM, was adapted and embedded into the EspeleoRobô, allowing to evaluate the online performance of localization and mapping during indoor and outdoor tests at UFMG and in field experiments at Mina du Veloso. Given that some of the environments explored by EspeleoRobô, including ducts and galleries, present few geometric features that impact the performance of LiDAR SLAM techniques, generating an underestimation of the robot traveled distance and consequently the deformation of the generated map, we propose an Extended Kalman Filter (EKF) integrated to the SLAM technique. This filter merges data from the LiDAR odometry, which uses an adaptive covariance in respect to the number of environment features identify, the wheel odometry and the IMU available in the robot. The implementation was initially evaluated with simulations in virtual environments, and then validated during real-world experiments with the EspeleoRobô.
