DEFESAS MARCADAS
Teses de Doutorado
Data: 25/11/2020 -
Horário: 8:30
Local: ---
Aluno: André Luiz Costa de Carvalho
Orientador(a): Davies William de Lima Monteiro
Título: Análise, Caracterização e Simulação de Sistemas Fotovoltaicos Fotoajustáveis
Banca:Prof. Dr. Davies William de Lima Monteiro - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Henri Boudinov (Departamento de Física - Instituto de Física (Universidade F)
Prof. Dr. José Alexandre Diniz (Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (Universida)
Prof. Dr. Germano Maioli Penello (Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza (Universidade F)
Prof. Dr. Victor Flores Mendes (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Jhonattan Cordoba Ramirez (DELT (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento do conceito de sistemas fotovoltaicos fotoajustáveis (SSC - Smart Solar Clusters), que se traduzem em um sistema físico inerentemente automático de controle do seu ponto de operação, baseado no acoplamento entre dispositivos semicondutores fotovoltaicos (células solares e fotodiodos) e fotocondutores. A análise e a extrapolação de desempenho desses sistemas para diversas condições ambientais também são apresentadas.
Principais Contribuições:
Apresentação de um sistema fotovoltaico que ajusta seu ponto de operação através
da luz incidente sem utilizar componentes eletrônicos externos;
Utilização de fotocondutores acoplados a sistemas fotovoltaicos para a manutenção
do ponto de operação;
Arquitetura útil para micro-colheita de energia microssistemas autônomos;
Avaliação de aspectos físicos e geométricos de um fotocondutor para esse
fim;
Avaliação da possibilidade desse sistema ser projetado a partir de componentes discretos ou integrados em chip.
Abstract
This work aims at the concept development of photo-adjustable photovoltaic systems (SSC - Smart Solar Clusters), which rely on an inherently automatic physical system that adjusts its operation point based on the coupling between semiconductor photovoltaic devices (photodiodes and solar cells) and photoconductors. The analysis and the extrapolation of the behavior of such a system for several several environmental conditions are also presented.
Highlights:
- Presentation of a photovoltaic system that adjusts its operation point according to the incident light without deploying external electronic components;
- Use of photoconductors coupled to photovoltaic devices to keep the operation point stable;
- Useful system topology for micro-energy harvesting for autonomous microsystems;
- Assessment of physical and geometrical aspects of a photoconductor for this purpose;
- Investigation of the possibility of these systems be designed from discrete components or integrated on a chip.
Data: 27/11/2020 -
Horário: 9:00
Local: ---
Aluno: Carlos Alberto Severiano Junior
Orientador(a): Frederico Gadelha Guimarães
Título: Evolving Spatio-temporal Forecasting Models For Renewable Energy Systems
Banca:Prof. Dr. Frederico Gadelha Guimarães - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Miri Weiss Cohen (Department of Software Engineering (Braude College of Engine)
Prof. Dr. Rosângela Ballini (Departamento de Teoria Econômica (UNICAMP))
Prof. Dr. Eduardo Pestana de Aguiar (Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica (UFJF))
Prof. Dr. Rodrigo César Pedrosa Silva (Departamento de Computação (UFOP))
Prof. Dr. Laura Corina Carpi (PPGMMC (CEFET-MG))
Resumo/abstract
Resumo
Sistemas de energia renovável, como energia solar fotovoltaica e eólica, são fontes de energia muito sensíveis a variações climáticas, o que pode afetar seus padrões de geração. É muito importante usar mecanismos que possam ajudar a antecipar tais variações e possibilitar uma tomada de decisão mais informada. Métodos de previsão podem contribuir para essa tarefa e, portanto, sua aplicação nessa área tem sido amplamente estudada. Os métodos de previsão geralmente utilizam dados históricos da série temporal gerada pelo ponto de interesse. Para melhorar a precisão desses resultados, as informações disponíveis no espaço também vem sendo aplicadas aos métodos de previsão. Essas abordagens, chamadas de métodos espaço-temporais, utilizam todos os dados disponíveis coletados em diferentes localidades. Em energias renováveis, variações observadas em localidades vizinhas podem acontecer em algum ponto de interesse em um futuro próximo, dado que muitos desses eventos são resultado de fenômenos climáticos. Isso reforça a possibilidade de que a análise de dados espaço-temporais possa melhorar o desempenho da previsão em sistemas de energias renováveis. Além disso, eventos climáticos tendem a influenciar os padrões observados nas séries temporais relacionadas com a produção de energia no sistema, de modo a apresentarem não-estacionariedade. Tal cenário demanda o desenvolvimento de mecanismos que 'permitam ao modelo de previsão se adaptar às mudanças nos padrões das series temporais. Nesta tese são apresentadas propostas para o tratamento de tais problemas relacionados com a previsão de energias renováveis. A partir da extensão de modelos de Fuzzy Time Series (FTS), são aplicadas propostas para, primeiramente, lidar com o problema de não-estacionariedade de series temporais de energias renováveis a partir de um mecanismo de adaptação do modelo. Em seguida, um modelo que também propõe um mecanismo de adaptação, alinhado ao processamento de dados multivariados, é apresentado e avaliado quanto à previsão de energias solar e eólica. Os mecanismos de adaptação analisados se mostram capazes de prover um ganho de desempenho para os modelos propostos, assim como o uso de dados multivariados dispostos em um contexto de um problema espaço-temporal. O modelo e-MVFTS, que integra uma técnica evolutiva de clusterização com um modelo FTS para desempenhar previsão espaço-temporal, apresentou resultados comparáveis a modelos de maior complexidade e abrangência, como as redes neurais artificiais. No entanto, sua robustez de parâmetros e capacidade de adaptação às mudanças dos dados sem necessidade de novas etapas de treinamento, o posicionam como uma alternativa para o problema de previsão de energias renováveis. Além disso, sua fundamentação baseada em FTS o tornam um modelo cuja representação de regras é de maior facilidade de entendimento, sendo este um incentivo adicional para que possa ser adotado no suporte a tomada de decisão em sistemas de energias renováveis.
Abstract
Renewable energy systems such as solar photovoltaics and wind are sources of energy very sensitive to climate variations, which can affect their generation patterns. It is very important to use mechanisms that can help to anticipate such variations and enable more informed decision-making. Forecasting methods can contribute to this task and therefore their application in this area has been widely studied. Forecasting methods usually take as input historical data from the time series generated by the point of interest. For a further improvement in forecasting accuracy, the information available in space has been also added to forecasting methods. These approaches, called spatio-temporal methods, make use of all the available data collected from different locations. In renewables, variations observed at neighbor locations may occur in the near future at some point of interest, since many of these events are result of climatic phenomena. This reinforces the possibility that spatio-temporal data analysis can improve forecasting performance in renewable energy systems. In addition, climatic events tend to influence the patterns observed in the time series related to energy production in the system, thus presenting non-stationarity. Such scenario demands the development of mechanisms that allow the forecasting model to adapt to changes in time series patterns. In this thesis, proposals for the treatment of such problems related to renewable energy forecasting are presented. From the extension of Fuzzy Time Series (FTS) models, proposals are applied to first deal with the non-stationarity problem using a model adaptation mechanism. Then, another model that also proposes an adaptation mechanism, aligned with the processing of multivariate data, is presented and evaluated regarding the forecast of solar and wind energy. The analyzed adaptation mechanisms were able to provide a performance gain for the proposed models, as well as the use of multivariate data arranged in the context of a space-time problem. The e-MVFTS model, which integrates an evolving clustering technique with an FTS model to perform spatio-temporal forecasting, presented results comparable to models of greater complexity and scope, such as Artificial Neural Networks. Also, its robustness of parameters and its ability to adapt to data changes without the need for new training steps, position the algorithm as an alternative to the renewable energy forecasting problem. In addition, its FTS-based rationale provides a model whose representation of rules is easier to understand, which is an additional incentive for its adoption to support decision-making in renewable energy systems.
Data: 10/12/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: ALAN MENDES MAROTTA
Orientador(a): Carlos Andrey Maia
Co-Orientador(a): Vinícius Mariano Gonçalves
Título: Modelagem e Sincronização de Sistemas A Eventos Discretos Temporizados: Aplicação Ao Tráfego Urbano Na Coordenação de Semáforos
Banca:Prof. Dr. Carlos Andrey Maia - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Vinícius Mariano Gonçalves (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Rodney Rezende Saldanha (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Rafael Santos Mendes (DCA (UNICAMP))
Prof. Dr. Ricardo Lüders (DAINF (UTFPR))
Prof. Dr. Douglas Alexandre Gomes Vieira ((ENACOM))
Prof. Dr. Adriano Chaves Lisboa ((Gaia))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho trata da modelagem e otimização do sincronismo de sistemas orientados a eventos, através da álgebra Tropical. Os problemas são contextualizados através de aplicação no sincronismo em redes de semáforos urbanos.
A modelagem a eventos discretos tem aplicações além do contexto de trafego urbano, demais sistemas onde se deseja o sincronismo no compartilhamento de recursos, sendo exemplo também sistemas de manufatura.
O controle dos tempos verdes nos semáforos é otimizado de acordo com a matriz de demanda de tráfego. A partir dos resultados obtidos na otimização, obtemos todo o tempo do sistema de sinalização e, finalmente, com as ferramentas matriciais, obtemos através de seus autovalores e autovetores os períodos ótimos e possíveis tempos de início do sistema.
Para validar os resultados, é proposto um estudo de caso. Um projeto de modelagem, otimização e sincronismo é desenvolvido. O resultado do projeto é simulado, juntamente com outros cenários. A simulação trata as filas de veículos formadas nos estágios do semáforo por meio de um modelo construído a partir de redes de Petri. A implementação da simulação funciona com dados probabilísticos e prova o desempenho do sistema em comparação a outros cenários não ótimos.
São contribuições: a proposição de um pacote, o TLSP (Tropical Lexicographic Synchronization Programming), o qual calcula um vetor capaz de sincronizar as transições de estados conforme uma lista de prioridades. A solução para a otimização do sincronismo opera lexicograficamente o problema, solucionando individualmente cada sub-problema, obtendo a solução local através da programação tropical fracionária. São apresentados os algoritmos
(pseudo-códigos) e os códigos de suas implementações em linguagem computacional.
Exemplos numéricos foram desenvolvidos e demonstram a implementação dos métodos. O estudo de caso aplicados ao contexto de tráfego urbano demonstraram a melhoria no uso da política lexicográfica tropical para o sincronismo na coordenação de sistemas de tráfego urbano.
Abstract
This work deals with the modelling and optimization of networks of urban semaphores via linear max-plus models. Applying the proposed modelling ensures the synchronism between the different traffic lights that compose an urban traffic network. The control of green times at traffic lights are optimized according to the traffic demand matrix. From the results obtained in the optimization, we obtain all the time of the signalling system and, finally, with the matrix tools, we obtain through its eigenvalues and eigenvectors the optimum periods and the system start times.
The modelling is shown to be transparent and robust, ensuring the synchronism and evolution of the system in order to allow the processing of complex cross-linking compositions which would be infeasible in conventional time-domain processing. To validate the results, a case study is presented and the results obtained are used in the simulation.
The simulator treats the rows of vehicles formed in the traffic light stages by means of a model constructed from Petri nets. The implementation of the simulation works with statistical data and proves the performance of the system compared to other non-optimal scenarios. Finally, the approach is efficient with viable processing times for applications in
which they rely on fast responses to enable applications such as optimization, simulation and real-time systems.
It is expected as a continuity proposal to elaborate a new modeling in which one obtains in the same stage of optimization, answers about the sequencing of the stages and possibly the synchronism between the underlying intersections. It is also expected conclusions on the expansion to larger systems with respect to processing costs in each case.
Data: 14/12/2020 -
Horário: 09:00
Local: ---
Aluna: Mônica Aparecida Cruvinel Valadão
Orientador(a): Lucas de Souza Batista
Título: Proposta de Um Algoritmo Evolutivo Assistido Por Um Modelo de Aproximação Kriging Para Problemas de Otimização de Alto Custo Computacional
Banca:Prof. Dr. Lucas de Souza Batista - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Felipe Campelo França Pinto (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Michel Bessani ((UFMG))
Prof. Dr. Rodrigo Tomás Nogueira Cardoso (DM (CEFET-MG))
Prof. Dr. Elizabeth Fialho Wanner (DECOM (CEFET-MG))
Suplente: Prof. Dr. Rodrigo César Pedrosa Silva (DECOM (UFOP))
Resumo/abstract
Resumo
Problemas de otimização que envolvem a avaliação de funções com alto custo computacional são frequentemente tratados na literatura através de estratégias baseadas em metamodelos. Um exemplo desse tipo de estratégia são os Algoritmos Evolutivos Assistidos por Metamodelo (SAEAs, Surrogate Model Assisted Evolutionary Algorithms), usualmente utilizados para a otimização de problemas computacionalmente caros de avaliar e que requerem muitas avaliações de função, como aqueles com elevado número de variáveis (atualmente, SAEAs têm sido aplicados a problemas com até 200 variáveis). Nesses métodos, o metamodelo é usado com a finalidade de conduzir o algoritmo evolutivo para regiões promissoras do espaço de busca e reduzir o número de avaliações exigidas por esses métodos. Entretanto, nesse tipo de estratégia, os custos associados à construção e atualização do metamodelo não podem ser proibitivos. Este trabalho apresenta as ideias principais para a construção de modelos de aproximação global através dos metamodelos Kriging e RBF. Além de apresentar os principais SAEAs encontrados na literatura e as diferentes formas de incorporação de metamodelos nessas estratégias, é proposto um novo SAEA, denominado SAEAa, o qual acopla em um mesmo framework uma autoadaptação de parâmetro e um mecanismo detalhado que permite a escolha entre diferentes operadores de mutação. Especificamente incorpora-se operadores de mutação com estruturas distintas, o que permite agregar ao SAEAa uma manutenção de diversidade e maior pressão seletiva no processo evolutivo. Outra característica do SAEAa é o uso de um metamodelo Ordinary Kriging unidimensional, o que resulta em um menor custo computacional de construção/atualização de metamodelo em comparação com o uso de um modelo Kriging na sua forma usual. A descrição da estratégia proposta aborda também aspectos que influenciam diretamente na qualidade do metamodelo e diversidade da população, os quais observa-se que não são tratados em diferentes SAEAs existentes na literatura. Aplicou-se o método proposto na otimização de um conjunto de funções analíticas e a análise de resultados mostrou que o método proposto apresentou um melhor desempenho, em termos de qualidade de solução e custo computacional, em comparação com estratégias recentes da literatura. Considerou-se também a aplicação do SAEAa na otimização de um projeto de antena para radar de subsolo (GPR, Ground Penetrating Radar), cujo o objetivo é encontrar uma configuração adequada de parâmetros que a antena deve apresentar para se adaptar bem a aplicação. Validou-se a solução retornada pelo SAEAa, a qual se mostrou adequada para aplicação em GPR. Além disso, foi possível evidenciar uma considerável redução de recurso computacional (tempo) a partir do emprego da abordagem proposta.
Abstract
Optimization problems that require the evaluation of functions with high computational cost are frequently solved through metamodel-based strategies. Examples of strategies based on metamodels are the Surrogate Model Assisted Evolutionary Algorithms (SAEAs) that are usually employed to solve optimization problems that are computationally expensive to be evaluated and require several function evaluations, such as the ones with a large number of variables. Currently, SAEAs have been applied in problems involving up to 200 variables. In such methods, the metamodel is used to guide the evolutionary algorithm towards promising regions of the search space and to reduce the number of function evaluations required. However, the cost associated with the update of the metamodel cannot be prohibitive. This work investigates the construction of global approximation models by Kriging and RBF metamodels. Besides presenting the main SAEAs found in the literature and different approaches to embed the metamodel on them, a new SAEA, named SAEAa, which couples in the same framework a parameter self-adaptation and a mechanism that allows the choice between different mutation operators. More precisely, it couples mutation operators with distinct features, enabling adding in SAEAa maintenance of population diversity and selective pressure in the evolutive process. Another feature of SAEAa is that it employs a unidimensional Ordinary Kriging metamodel. Thus, it reduces the computational cost of training this kind of metamodel compared to the standard form Kriging. The description of the proposed strategy also addresses aspects that directly influence the quality of metamodel and population diversity, which it is noted that they are not treated in different SAEAs existing in the literature. The proposed approach was employed to solve a set of analytical functions of single-objective optimization problems. The results obtained suggest that the SAEAa presents a better performance, in terms of quality solution and computational cost, when compared to recent strategies. Besides, the proposed approach was employed on the solution of a ground-penetrating radar
(GPR) antenna design. The solution returned by SAEAa was validated, and it showed to be suitable for application in GPR. Besides, it was possible to show a considerable reduction in computational resources (time) from using the proposed approach.
Data: 15/12/2020 -
Horário: 13:30
Local: Vídeo Conferência
Aluno: Murilo Cesar Osorio Camargos Filho
Orientador(a): Reinaldo Martínez Palhares
Título: New Data-driven Methodologies For Fault Prognostics Using Evolving Fuzzy Models
Banca:Prof. Dr. Reinaldo Martínez Palhares - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Fernando Antonio Campos Gomide (DCA (UNICAMP))
Prof. Dr. Celso José Munaro (DEE (UFES))
Prof. Dr. Marcos Flávio S. V. DAngelo (DCC (UNIMONTES))
Prof. Dr. Walmir Matos Caminhas (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Bruno Otávio Soares Teixeira (DELT (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Esta tese aborda novas técnicas evolutivas, baseadas em dados, para o problema de prognóstico de falhas. Nesse tipo de problema, previsões acuradas de múltiplos passos à frente são essenciais para a determinação da vida útil remanescente (RUL, do inglês remaining useful life) de um determinado ativo. As soluções para prognóstico de falhas devem ser capazes de representar o comportamento tipicamente não-linear dos processos de degradação desses ativos e ser adaptável às particularidade de cada unidade. Nesse contexto, os sistemas nebulosos evolutivos são modelos capazes de representar tais comportamentos, além de serem capazes de lidar com o comportamento não-estacionário, também presente nesses problemas. Neste trabalho, propomos uma nova técnica de modelagem para sistemas nebuloso evolutivos que utiliza funções de pertinência Gaussianas multivariadas, tornando-a capaz de incorporar as complexas relações entre as variáveis de interesse, e um mecanismo de aprendizagem recursivo construído a partir de um fluxo de dados, embora dados históricos possam ser usados como ponto de partida. No mecanismo proposto, o conhecimento é gerido pelo monitoramento de limiares dinâmicos do erro de estimação. Além disso, é proposta uma metodologia para uso de tais técnicas em problemas de prognóstico de falhas, levando em consideração a propagação das incertezas do modelo em previsões de longo prazo. Três bases de dados bem estabelecidas são utilizadas para avaliar o modelo proposto em problemas de previsão de séries temporais e de prognóstico de falhas. Os experimentos indicam que o modelo proposto é competitivo em termos de precisão e número de parâmetros livres comparado a outros sistemas nebulosos evolutivos e pode se beneficiar da utilização tanto de dados históricos quanto de um fluxo de dados para estimar a RUL e sua incerteza. Além disso, na maioria dos cenários de teste, o modelo pode obter melhores desempenhos em relação à técnicas que não incorporam novos dados ou cuja base de conhecimento não é gerida com base nos erros de estimação.
Abstract
This thesis addresses new data-driven evolving techniques to the problem of fault prognostics. In such problems, accurate predictions of multiple steps ahead are essential for the Remaining Useful Life (RUL) computation of a given asset. The fault prognostics' solutions must be able to model the typically nonlinear behavior of the degradation processes of these assets and be adaptable to each unit's particularities. In this context, the evolving fuzzy systems are models capable of representing such behaviors, in addition to being able to deal with non-stationary behavior, also present in these problems. In this work, we proposed a new modeling technique for evolving fuzzy systems that use multivariate Gaussian membership functions, making it able to incorporate the complex relationships between the variables of interest, and a recursive learning mechanism built upon a data stream, although historical data can be used as a starting point. In the proposed mechanism, the knowledge is managed through the monitoring of dynamic estimation error thresholds. Moreover, a methodology is proposed to use such techniques in fault prognostics problems, taking into account the model uncertainty propagation in long-term predictions. Three well-established data sets are used to evaluate the proposed model in problems of time-series prediction and fault prognostics. The experiments indicate that the proposed model is competitive in terms of precision and number of free parameters compared to other evolving fuzzy systems and can take advantage of both historical and stream data to estimate the RUL and its uncertainty. Furthermore, in most test scenarios, it may outperform other methods that do not manage new data incorporation or whose knowledge base management is not based on the estimation errors.
Data: 17/12/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluna: Lívia Maria Leite da Silva
Orientador(a): Petr Iakovlevitch Ekel
Co-Orientador(a): Douglas Alexandre Gomes Vieira
Título: Modelos e Métodos Para Análise Multicritério e Tomada de Decisão Espacial Em Ambiente de Incertezas e Suas Aplicações
Banca:Prof. Dr. Petr Iakovlevitch Ekel ((PUC Minas))
Prof. Dr. Douglas Alexandre Gomes Vieira ((ENACOM))
Prof. Dr. Adriano Chaves Lisboa ((ENACOM))
Prof. Dr. Eduarda Asfora Frej ((UFPE))
Prof. Dr. Lucas de Souza Batista (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Rodney Rezende Saldanha (DEE(UFMG))
Suplente: Reinadlo Martínez Palhares (DELT (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
O presente trabalho reflete os resultados das pesquisas relacionados à tomada de decisão em problemas espacialmente explícitos, propondo e apresentando a adaptação, o aperfeiçoamento e a aplicação de abordagens gerais e métodos para o tratamento das incertezas em análises de problemas espaciais com muitos critérios. De modo especial, propõem-se a integração de um Sistema de Informação Geográfica (SIG) a um sistema de tomada de decisão multicritério em ambiente fuzzy. A aplicação dessa integração para análise de problemas espaciais está associada com duas etapas fundamentais. A primeira etapa contempla o levantamento dos critérios de interesse e sua modelagem espacial. Aqui são apontados modelos que permitem quantificar a importância relativa desses critérios de acordo com as avaliações, geralmente, de um grupo de decisores, que podem refletir suas preferências por meio da construção, transformação e processamento de relações de preferência apoiada nos fundamentos metodológicos do método Analytic Hierarchy Process. A normalização desses critérios é realizada por meio da aplicação de técnicas baseadas na teoria dos conjuntos fuzzy. Soluções alternativas são geradas com a agregação dos critérios com base no operador de Ordered Weighted Averaging (OWA). O ajuste de pesos deste operador permite controlar os níveis de compensação mútua entre os critérios e também incorporar a atitude de decisores em linguagem natural, por exemplo, por meio do uso de termos linguísticos e seus correspondentes conjuntos fuzzy. As avaliações das soluções alternativas para os critérios de decisão considerados possuem altos níveis de incerteza. Levando isso em consideração, propõem-se a adaptação do esquema geral de tomada de decisão em condições de incerteza. Esse esquema adapta e generaliza a abordagem clássica possibilística de tomada de decisões em condições de incerteza para a análise multicritério. Tal abordagem prevê a construção e análise de matrizes payoff para a geração de soluções multicritério robustas. Para tanto são utilizadas agregações fuzzy dos critérios de escolha de Wald, Laplace, Savage e Hurwicz, considerados como funções objetivo em análise de modelos
(modelos multiobjetivo). A segunda etapa proposta direciona-se a avaliação, comparação, escolha, priorização e/ou ordenação das alternativas levantadas pela primeira etapa, por meio da utilização de técnicas de modelagem de preferências em ambiente fuzzy, fundamentadas pelos princípios metodológicos da análise dos modelos , que permitem a inclusão de novos critérios de análise, de natureza quantitativa e/ou qualitativa. Os procedimentos propostos possuem um caráter geral, e podem ser aplicados aos diferentes tipos de problemas de decisão espaciais. Neste trabalho são aplicados ao problema da determinação de alternativas locacionais para a instalação de plantas de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis no Estado de Minas Gerais. Além disso, também é abordado o problema da análise e priorização de alternativas de investimento em transmissão de energia elétrica no estágio prospectivo, como ferramenta de auxílio às concessionárias e empresas participantes de leilões de transmissão.
Abstract
The present work reflects the results of research related to decision making in spatially explicit problems, proposing and presenting the adaptation, improvement, and application of general approaches and methods for the treatment of uncertainties in analyzes of spatial problems with many criteria. In a special manner, it is proposed to integrate a Geographic Information System (GIS) to a multicriteria decision-making system in a fuzzy environment. The application of this integration for the analysis of spatial problems is associated with two fundamental stages. The first stage includes a survey of the criteria of interest and its spatial modeling. Here, we pointed out models that allow quantifying the relative importance of these criteria according to the evaluations, generally, of a group of decision-makers, who can reflect their preferences through the construction, transformation, and processing of preference relations based on the methodological foundations of the method Analytic Hierarchy Process. The normalization of these criteria is realized through the application of techniques based on the theory of fuzzy sets. Alternative solutions are generated by means of the aggregation of the criteria based on the Ordered Weighted Averaging (OWA) operator. Adjusting the weights of this operator allows controlling the levels of mutual compensation between the criteria and also incorporating the attitude of decision-makers in natural language, for example, through the use of linguistic terms and their corresponding fuzzy sets. The evaluations of alternative solutions for considered decision criteria have high levels of uncertainty. Taking this into account, it is proposed the adaptation of the general decision-making scheme under conditions of uncertainty. This scheme adapts and generalizes the classical possibilistic-based approach to decision making under conditions of uncertainty for multicriteria analysis. Such an approach requires the construction and analysis of payoff matrices for the generation of robust multicriteria solutions. For that, fuzzy aggregations of the criteria of choice of Wald, Laplace, Savage, and Hurwicz are used, considered as objective functions in the analysis of models (multiobjective models). The proposed second stage aims the evaluation, comparison, choice, prioritization, and/or ordering of the alternatives raised by the first stage, through the use of preference modeling techniques in a fuzzy environment, based on the methodological principles of the analysis of the models, which allows the inclusion of additional analysis criteria, of quantitative and/or qualitative nature. The proposed procedures have a general character and can be applied to different types of spatial decision problems. In this work, they are applied to the problem of determining locational alternatives for the installation of electricity generation plants from renewable sources in the State of Minas Gerais. In addition, the problem of analyzing and prioritizing investment alternatives in electricity transmission at the prospective stage is also addressed, as a tool to assist concessionaires and companies participating in transmission auctions.
Exames de Qualificação
Data: 24/11/2020 -
Horário: 13:30
Local: Defesa em sala virtual
Aluna: Naiara Figueiredo Duarte
Título: Modelo Teórico-experimental de Cabos Subterrâneos Para Análise de Transitórios Eletromagnéticos
Banca:Prof. Dr. Alberto Resende De Conti - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Washington Luiz Araújo Neves (DEE (UFCG))
Profa. Dra. Maria Cristina Dias Tavares (DSE (UNICAMP))
Prof. Dr. Jaime Arturo Ramírez (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Ivan José da Silva Lopes (DEE (UFMG))
Data: 10/12/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Jean Carlos Pereira
Título: Nonlinear Model Predictive Control On Se(3) For Uav Aggressive Maneuvers
Banca:Prof. Dr. Guilherme Vianna Raffo - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Valter Júnior de Souza Leite (DEMDV (CEFET-MG/Divinópolis))
Prof. Dr. Antonio Ferramosca (DMIPE (University of Bergamo))
Prof. Dr. Tito Luís Maia Santos (DEE (UFBA))
Prof. Dr. Rubens Junqueira Magalhães Afonso (DEE (ITA))
Suplente: Prof. Dr. Luciano Cunha de Araújo Pimenta (DELT (UFMG))
Data: 14/12/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluna: Gabriela Lígia Reis
Título: Novel Stabilization Conditions For A Class Of Discrete-time Nonlinear Systems: A Difference-algebraic Representation Model-based Approach
Banca:Prof. Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Reinaldo Martínez Palhares (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Alexandre Trofino Neto (PPGEAS (Universidade Federal de Santa Catarina))
Prof. Dr. Víctor Costa da Silva Campos ((UFMG))
Prof. Dr. Luciano Antonio Frezzatto Santos (DELT (UFMG))
Suplente: Prof. Dr. Leonardo Amaral Mozelli ((UFMG))
Dissertações de Mestrado
Data: 27/11/2020 -
Horário: 10:00
Local: ---
Aluna: Bruna Rafaela Penido Conrado
Orientador(a): Danilo Iglesias Brandão
Co-Orientador(a): Alexandre Cândido Moreira
Título: Análise Técnico-econômica Entre Equipamentos Condicionadores de Distúrbios de Qualidade de Energia Elétrica
Banca:Prof. Dr. Danilo Iglesias Brandão - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. ALEXANDRE CANDIDO MOREIRA (NIPEM (UFSJ))
Prof. Dr. Fernanda Caseño Trindade Arioli (FEEC (UNICAMP))
Prof. Dr. Eduardo Verri Liberado (Campus Rosana (UNESP))
Suplente: Prof. Dr. Thales Alexandre Carvalho Maia ((UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Esta dissertação tem como objetivo propor uma ferramenta computacional capaz de realizar uma análise técnico-econômica entre as diferentes topologias de compensadores utilizados para mitigar o excesso de circulação de potência reativa, harmônicos e desbalanço de carga em ambientes industriais e/ou em microrredes de energia elétrica. Problemas causados pelos baixos índices de qualidade de energia, como por exemplo a diminuição da vida útil dos equipamentos, sobreaquecimento dos dispositivos e vibração de motores, elevado valor de corrente no condutor neutro, ressonâncias, erro no controle de conversores, acionamento desregulado de proteções, podem ser atenuados. Para tanto, é necessário realizar a instalação de diferentes equipamentos mitigadores existentes no mercado, como por exemplo, filtros ativos, filtros passivos e compensadores estáticos de reativos. A escolha do compensador adequado para mitigar o distúrbio elétrico, que mantenha os indicadores de qualidade de energia dentro dos limites estabelecidos por normas nacionais e internacionais e que seja viável economicamente é uma importante tarefa para os consumidores industriais. Dessa forma, desenvolveu-se uma ferramenta capaz de analisar o custo versus benefício de algumas soluções, e suas associações de compensação, verificando os benefícios econômicos da instalação do compensador e a atratividade financeira de sua implantação. Com o objetivo de se avaliar essa ferramenta, tendo-se em vista condições reais de operação, foram realizados estudos de caso. Como resultado, o consumidor é informado se em um determinado período de tempo a melhor solução será o pagamento do consumo e demanda de energia reativa excedente na conta de energia elétrica ou realizar investimento em equipamentos de compensação.
Abstract
This dissertation aims to propose a computational tool able of performing a technical-economic analysis between the different topologies of compensators used to mitigate the excessive circulation of reactive power, harmonics and unbalance load in industrial environments and/or in electric energy microgrids. Problems caused by low levels of power quality, such as shortened equipment life, overheating devices and motor vibration, high current value in the neutral conductor, resonances, error in converter control, unregulated activation of protections, can be mitigated. Therefore, it is necessary to install different compensators available on the market, such as active filters, passive filters and static var compensators. The choice of the appropriate compensator to mitigate the electrical disturbance, which keeps the power quality indicators within the limits established by national and international standards and which is economically viable is an important task for industrial consumers. Thus, a tool was developed capable of analyzing the cost versus benefit of some solutions, and their compensation associations, verifying the economic benefits of installing the compensator and the financial attractiveness of its implementation. In order to evaluate this tool, considering real operating conditions, case studies were carried out. As a result, the consumer is informed whether, in a given period of time, the best solution will be to pay the consumption and demand for surplus reactive energy in the electric bill or to invest in compensation equipment.
Data: 01/12/2020 -
Horário: 15:00
Local: ---
Aluna: Bárbara Aparecida Lemes Paixão
Orientador(a): Danilo Iglesias Brandão
Título: Comparação de Vida Útil Entre Bancos de Baterias de Íon-lítio e Chumbo-ácido No Contexto da Compensação de Energia Com Fotovoltaicos e Tarifa Branca
Banca:Prof. Dr. Danilo Iglesias Brandão - Orientador (DEE (UFMG))
Profa. Dr. Wadaed Uturbey da Costa (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Luís Guilherme Monteiro Oliveira (IPUC (PUC-Minas))
Prof. Dr. Igor Amariz Pires ((UFMG))
Suplente: Prof. Dr. Thales Alexandre Carvalho Maia ((UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Fontes de energia renováveis, como a solar e a eólica, podem ter seu potencial de geração maximizado quando sistemas de armazenamento de energia elétrica são utilizados conjuntamente. Essa associação permite mitigar problemas de qualidade de energia elétrica causados pela intermitência e imprevisibilidade das renováveis. Dentre as tecnologias de armazenadores de energia elétrica, as baterias são uma das formas mais atrativas, devido à facilidade de dimensionamento e instalação, modularidade e confiabilidade em função de sua aplicação em outros setores, como o automotivo. A aplicação de bateria em sistemas de geração de energia renovável agrega mais benefícios se o seu despacho for coordenado para reduzir o custo da conta de energia elétrica quando considerado um ambiente de tarifa horária. Todavia, por possuirem preços elevados, os acumuladores químicos oneram o projeto de geração distribuída com fontes renováveis. Portanto, uma forma de contornar esse problema é optar pela tecnologia de armazenador de energia elétrica em que o compromisso vida útil versus preço seja ampliado. Deste modo, nesta dissertação foram considerados bancos de baterias para aplicação conjunta com usina fotovoltaica, em um cenário de tarifa horária no contexto da compensação de energia elétrica em vigor no Brasil, com o objetivo principal de estimar a vida útil das tecnologias de baterias chumbo-ácido carbono e íon-lítio ferro fosfato. Assim, por meio de simulações no software SAM, avaliou-se qual tecnologia de armazenador de energia elétrica apresenta o melhor desempenho em termos de vida útil e economia na conta de energia frente às variações de SoC e temperatura. Em geral, verificou-se que o SoC não tem grande influência na vida útil das baterias de chumbo-ácido carbono. No entanto, o valor elevado de SoC representa um fator preponderante para a diminuição da vida útil das baterias de íon-lítio. Para ambas as baterias, ao se aumentar o valor do DoD e a temperatura de operação, a vida útil diminui consideravelmente. Também observou-se que, para clientes sob a tarifa branca, com sistema fotovoltaico e armazenador de energia despachado, cujo a intenção é aproveitar os benefícios da arbitragem, as baterias de íon-lítio ferro-fosfato são mais vantajosas em relação às baterias de chumbo-ácido carbono em decorrência da maior vida útil.
Abstract
Renewable energy sources, such as solar and wind power, can have their generation potential maximized when electrical energy storage systems are used together. This association allows to mitigate electricity quality problems caused by the intermittency and unpredictability of renewables. Among the technologies of electric energy storage, batteries are one of the most attractive forms, due to the ease of dimensioning and installation, modularity and reliability due to application in other sectors, such as automotive. The application of batteries in renewable energy generation systems adds more benefits if their dispatch is coordinated to reduce the cost of the electric bill when considering an hourly rate environment. However, because they have high prices, chemical accumulators burden the distributed generation project with renewable sources. One way to get around this problem is to opt for electric energy storage technology in which the price life versus commitment is extended. Thus, in this dissertation, battery banks were considered for joint application with a photovoltaic plant in an hourly tariff scenario in the context of electricity compensation in force in Brazil. With the main objective of estimating the useful life of lead-acid carbon and lithium-ion iron phosphate battery technologies. Thus, through simulations in the software SAM, it was evaluated which electric energy storage technology has the best performance in terms of useful life and savings in the energy bill in the face of variations in SoC and temperature. In general, it was found that SoC does not have much influence on the life of lead-acid carbon batteries. However, the high SoC value represents a major factor in reducing the useful life of lithium-ion batteries. For both batteries, by increasing the DoD value and the operating temperature, the useful life is reduced considerably. It was also noted that for customers under the white tariff, with a photovoltaic system and energy storage dispatched in order to take advantage of the benefits of arbitration, lithium-iron-phosphate batteries are more advantageous than carbon-acid batteries as a result longer service life.
Data: 04/12/2020 -
Horário: 14:00
Local: Vídeo Conferência
Aluno: LUCAS TADEU FRANCO DE SOUZA
Orientador(a): Reinaldo Martínez Palhares
Título: Novel Stability And Stabilization Conditions For Time-delayed Lpv Systems - A Linear Matrix Inequality-based Approach
Banca:Prof. Dr. Reinaldo Martínez Palhares - (DELT (Universidade Federal de Minas Gerais))
Prof. Dr. Rodrigo Farias Araújo (EST (Universidade do Estado do Amazonas))
Prof. Dr. Marcio Feliciano Braga (DEE (Universidade Federal de Ouro Preto))
Resumo/abstract
Resumo
Nesta dissertação são propostas novas condições de estabilidade e estabilização dependente do retardo no tempo para sistemas LPV sujeitos a retardo variante no tempo. Além de novas condições de estabilidade para sistemas LPV com retardo no tempo, propõem-se também novas estratégias de projeto de estabilização no contexto de realimentação de estados e também realimentação estática de saída. Como uma das novas contribuições desta dissertação, pode-se citar a seleção de um funcional de Lyapunov Krasovskii dependente de parâmetros e com termos integrais triplos. Além disso, usando estratégias baseadas no reciprocidade convexa e desigualdades relaxadas do tipo Moon, a dissertação apresenta novas condições LMIs para estabilidade. Em relação ao controle por realimentação de estados ou, ainda, realimentação estática de saída, as novas condições obtidas só são possíveis de serem obtidas, a partir de uma escolha inovadora para a estrutura imposta as matrizes de Lyapunov bem como a seleção de um vetor aumentado que permite desacoplar matrizes e obter condições convexas. O trabalho também apresenta alguns testes numéricos além do projeto de controle de um modelo realístico para uma aplicação prática na indústria.
Abstract
The main objective of this master thesis is to propose sufficient delay-dependent conditions for stability analysis and gain-scheduled stabilization of time-delayed LPV systems. In this work, stability, gain-scheduling state-feedback and gain-scheduling output-feedback stabilization of time-delayed LPV systems with polytopic time-varying parameters are investigated. A novel sufficient stability result for LPV time-delayed systems is stated. The selected parameter-dependent Lyapunov Krasovskii functional candidate encompasses triple integral and, based on bound techniques as well as a reciprocally convex method combined with Moon's inequality, new LMI conditions are derived.
A novel gain-scheduled state-feedback and output-feedback stabilization result for LPV time-delayed systems is also derived. It is worth mentioning there is no need to establish a particular structure to the Lyapunov matrices. As a subproduct, the selection of a proper augmented vector in a new fashion contributes to decouple, via Finsler's Lemma, the Lyapunov-Krasovskii matrices from key matrices of the system aiming to less conservative results. This kind of strategy facilitates to separate important matrices variables used to obtain the state-feedback control gains. Thus, making it easier to obtain the new LMI conditions for stabilization. This work finishes with a few examples and, specifically, analyse the stability and the control design for a application to a real-world model.
Data: 11/12/2020 -
Horário: 09:00
Local: ---
Aluno: Lucas Amaral Tavares
Orientador(a): Luis Antonio Aguirre
Título: Compensação de Não Linearidades Via Modelos
Banca:Prof. Dr. Luis Antonio Aguirre - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Samir Ângelo Milani Martins (DEE (UFSJ))
Prof. Dr. Claudio Garcia (LAC (USP-Poli))
Prof. Dr. Víctor Costa da Silva Campos ((UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
A presença de efeitos não lineares tende a impor limitações significativas em um variado conjunto de sistemas. Particularmente, a histerese é um tipo de não linearidade classificada como severa, devido aos desafios por ela provocados no contexto de controle. Visando superar tais dificuldades, o projeto de compensadores é uma abordagem recorrente na literatura. De posse de um modelo representativo do sistema, o compensador objetiva determinar uma entrada que reduza o impacto das não linearidades na saída do sistema. Neste trabalho, propõe-se o projeto de compensadores para sistemas dinâmicos não lineares. Inicialmente, são apresentados os aspectos teóricos fundamentais, tais como: o modelo de Bouc-Wen (BW), modelos NARX polinomiais, o processo de identificação de sistemas, formulação do problema de compensação e uma revisão sobre o problema de compensação e controle de sistemas histeréticos. Na sequência, apresenta-se um algoritmo evolutivo para estimar os parâmetros de modelos BW que são invertidos para compensação de histerese em um exemplo numérico, modelo de Prandtl-Ishlinkskii, e em uma válvula pneumática. Como o algoritmo facilita a estimação de parâmetros, um termo é adicionado, gerando modelos modificados. Os resultados de compensação são comparados entre o modelo clássico e o modificado, mostrando que estes últimos são capazes de gerar resultados superiores. Em seguida, tem-se a principal contribuição deste trabalho que consiste em uma estratégia para compensação de não linearidades utilizando modelos NARX. Nesta estratégia, a entrada de compensação é obtida iterativamente, sendo proposta para os contextos estático (em que a referência é constante), dinâmico (em que a referência é variante no tempo), além de adaptada para sistemas com histerese. A compensação proposta via modelos NARX consiste em escrever um polinômio em função da entrada de compensação desejada e, então, calcular as raízes desse polinômio. Isso é feito iterativamente, sendo que torna-se necessária a seleção da raiz a ser aplicada como entrada de compensação, de modo que um algoritmo é proposto para tal contexto. A estratégia proposta é aplicada inicialmente em exemplos numéricos: um sistema de calor com uma curva estática polinomial e um atuador piezo-elétrico descrito por um modelo BW. Para ambos exemplos numéricos, discute-se questões importantes como: o impacto da inicialização; robustez do método a variações nos parâmetros; e, utilização de restrições para que o compensador seja capaz de lidar com referências que se tornam constantes. Por fim, aplica-se a estratégia de em um exemplo físico, a mesma válvula pneumática previamente citada. Os resultados obtidos são comparados com métodos bem estabelecidos e recentemente publicados, em que são discutidos benefícios e limitações de cada abordagem. Por fim, mostra-se que o método proposto é capaz de prover entradas de compensação eficientes, cujo esforço adicional é menos energético e mais regular.
Abstract
The presence of nonlinear effects imposes significant limitations on a wide range of systems. Notably, hysteresis is a hard nonlinearity that enforces challenges in the context of control. Aiming to overcome these issues, the design of compensators is a recurrent approach in the literature. Based on a representative model, the compensator's purpose is to determine a compensation input that reduces the impact of the nonlinearity effects in the output. This work aims to design compensators for nonlinear dynamical systems. Firstly, theoretical fundamentals are presented, such as the Bouc-Wen (BW) model, NARX polynomials, the identification process, the mathematical formulation of the compensation, and a review of control for hysteretic systems. In the sequel, an evolutionary algorithm is proposed for parameter estimation of BW models, which are inverted and used for the hysteretic compensation in a numerical example and in a pneumatic valve. As this algorithm easy the parameter estimation process, a term is added, generating modified models. The compensation effectiveness is compared with the classical and modified models, showing that the last can improve the results. Next, the main contribution is presented that is a compensation approach based on NARX polynomials. The main contributions of this work are the proposed approaches to find compensation inputs iteratively for nonlinear systems in static and dynamical contexts through identified NARX models. Besides, an adaptation of the dynamical strategy is presented for hysteretic systems. This approach is based on rewriting the NARX model as a polynomial in the desired compensation input to calculate the polynomial roots iteratively. In this process, a decision-making procedure is used to select a suitable root that will be the compensation input. This compensation strategy is proposed in two numerical examples: the first one is a heating system with a static curve; while the second is a piezoelectric device modeled by a BW model. For both examples, it has been discussed relevant issues for the method like the impact of the initialization process in the compensation effectiveness; the robustness of the approach to parameter variations; and, the use of restrictions to deal with time-varying references which becomes constant at some point. Finally, this method is applied to a physical example, the previous pneumatic vale. The results of the presented compensators are compared with well-established and recent works. For each compensator, benefits and limitations are discussed. The results show that the proposed NARX-based compensators produce relevant compensation inputs that can make the system approximately linear and with less and regular additional effort.
Data: 15/12/2020 -
Horário: 9:00
Local: ---
Aluno: Mateus Gonçalves Silva
Orientador(a): Ricardo de Oliveira Duarte
Título: Digital Design Of A Forward Error Correction System For Ieee 802.15.7
Banca:Prof. Dr. Davies William de Lima Monteiro (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Frank Sill Torres (DELT (UFMG))
Suplente: Prof. Dr. Dalton Martini Colombo (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Comunicação por luz visível (VLC Visible Light Communication) é um campo emergente que tem chamado atenção nos últimos tempos, sendo proposto como um complemento ou mesmo uma alternativa aos sistemas de Rádio Frequência (RF) convencionais. A motivação para isso é que estes últimos sofrem de um fenômeno conhecido como RF spectrum crunch devido ao uso exagerado de comunicação sem fio em aplicações de usuário final. A primeira tentativa global de normatizar o VLC foi promovida pelo IEEE 802.15.7, que detalha as camadas física (PHY - Physical) e de Controle de Acesso ao Meio (MAC Media Access Control) para o VLC de alcance curto. O padrão especifica três camadas PHY (I, II, and III) com trinta modos de operação que são adequados para uma ampla gama de cenários de canal ruidoso. O principal elemento dessas camadas é o Forward Error Correction (FEC), que define um conjunto de técnicas de controle de erro códigos Reed-Solomon (RS), Interleaving, Códigos Convolucionais (CC) utilizado para melhorar a capacidade de transmissão do canal. O objetivo desta dissertação de mestrado é propor um sistema digital que implementa um FEC compatível com o IEEE 802.15.7. O principal resultado deste trabalho é uma propriedade intelectual (IP Intellectual Property) de livre acesso para o FEC, acompanhada de uma explicação detalhada da sua arquitetura Register Transfer Level (RTL). Na literatura, a maioria dos esforços para implementar uma camada PHY compatível com o IEEE 802.15.7 é visada para aplicações de prototipação em plataformas embarcadas, enquanto um sistema digital dedicado é mais apropriado para a implementação de camadas PHY. Além do mais, a disponibilidade de IPs confiáveis para a área de comunicação, tais como o FEC e seus blocos básicos, é escassa. Estas constatações corroboram a necessidade de um trabalho como este. A verificação e a síntese do IP resultante é feita tanto no fluxo Field-Programmable Gate Array (FPGA) quanto no Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), e os resultados para tamanho, atraso, consumo energético são analisados juntamente com uma validação cruzada dos mesmos. Os requisitos do IEEE 802.15.7 para a taxa de transferência efetiva e a latência também são conferidos para o IP, e eles são satisfeitos para a maioria dos modos de operação, dado os dispositivos selecionados. Melhorias para a arquitetura e a metodologia do projeto digital do FEC IP são discutidas no final desta dissertação, o que habilita oportunidades para futuros projetos acadêmicos e de desenvolvimento.
Abstract
Visible Light Communication (VLC) is an emerging field that has attracted attention in recent times, and it has been proposed as a complement or even an alternative to the conventional RF systems. The motivation for it is that the latter is suffering from a phenomenon known as RF spectrum crunch - due to the overuse of wireless communication in user-end applications. The first global attempt to standardize VLC was promoted by IEEE 802.15.7, which specifies the Physical (PHY) and Media Access Control (MAC) layers for short range VLC. It has three PHY layers (I, II, and III) with thirty operating modes suitable for a wide range of noisy channel conditions. The main piece of them is the Forward Error Correction (FEC) component, which defines a set of error control techniques Reed Solomon (RS) codes, Interleaving, and Convolutional Codes (CC) employed to improve the capacity of the transmission channel. The goal of this master thesis is to propose a digital system that implements a FEC compliant with IEEE 802.15.7. The main outcome of this work is an open access Intellectual Property (IP) Core for the FEC, followed by a comprehensive explanation of its related Register Transfer Level (RTL) architecture. Most attempts for implementing a IEEE 802.15.7 compliant system is targeted to prototype applications in embedded platforms, whereas dedicated digital devices are more appropriate for the hardware realization of PHY layers. Moreover, the availability of reliable IP Cores for communication such as the FEC and its base blocks is scarce. These facts corroborate the demand for the intended work. Verification and synthesis of the resulting IP Core are carried out by both Field Programmable Gate Array (FPGA) and Application Specific Integrated Circuit (ASIC) flows, and their results for size, timing and power consumption are analyzed and cross validated. IEEE 802.15.7 requirements for throughput and latency are also checked for the FEC IP Core, and they are fulfilled for most operating modes at the target device technologies. Improvements for the digital design architecture and methodology of the FEC IP Core are discussed at the end of this thesis, enabling opportunities for future academic and development projects.
Data: 18/12/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Israel Divan Lopes da Costa
Orientador(a): Lenin Martins Ferreira Morais
Co-Orientador(a): Danilo Iglesias Brandão
Título: Análise Comparativa do Controle de Corrente Em Referencial Estacionário e Referencial Síncrono Em Um Conversor Trifásico À Três Fios Aplicado Em Geração Distribuída
Banca:Prof. Dr. Lenin Martins Ferreira Morais - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Danilo Iglesias Brandão (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Thiago Ribeiro de Oliveira ((UFMG))
Prof. Dr. Igor Amariz Pires ((UFMG))
Suplente: Prof. Dr. Gabriel Azevedo Fogli ((UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
O crescimento da geração distribuída tem sido fortemente impulsionado pela expansão do setor solar fotovoltaico e eólico, que tem ganhado destaque na composição da matriz energética mundial. Em uma janela de um ano, o número de conexões no Brasil mais que dobrou, segundo dados Associação Brasileira de Geração distribuída de 2019 e este número vem crescendo de forma exponencial. No contexto do gerador distribuído como unidade autônoma de processamento de energia elétrica, o campo da eletrônica de potência busca a melhoria contínua, com propostas de otimização em eficiência energética, densidade de potência e performance operacional. Logo, o presente trabalho de dissertação de mestrado busca contribuir neste cenário, focado no conversor trifásico à três fios, conectado na rede, tendo como \textit{mision profile} geração distribuída. O trabalho propõe uma análise comparativa do controle de corrente do conversor, em três referenciais distintos, a saber, \textit{abc}, \textit{$\alpha$$\beta$}, \textit{dq}. As discussões são construídas por meio da modelagem e controle, analisando estudos de caso baseados nas perturbações externas oriundas do grid c.a. mediante ferramenta de rigidez dinâmica, regime transitório e permanente, tomando por base indicadores de qualidade de energia nas correntes sintetizadas pelo conversor, e o custo computacional de implementação do controle nos três referenciais em plataforma experimental, em linguagem C e Assembly. Com base nos resultados, o trabalho busca apresentar o comportamento em um determinado referencial pode trazer ao sistema como pontos positivos ou negativos no contexto de geração distribuída.
Abstract
The growth of distributed generation has been strongly driven by the expansion of the solar photovoltaic and wind sector, which has gained prominence in the composition of the world energy matrix. In a window of one year, the number of connections in Brazil has more than doubled, according to 2019 Brazilian Association of Generation distributed data, and this number has been growing exponentially. In the context of the distributed generator, as an autonomous electrical energy processing unit, the field of power electronics seeks continuous improvement, with proposals for optimization in energy efficiency, power density, and operational performance. Therefore, the present work of master's seeks to contribute in this scenario, focused on the three-phase three-wire converter, connected to the network, having as \textit{mision profile} distributed generation. The work proposes a comparative analysis of the current control, in three different references frames, as a know, \textit {abc}, \textit{$\alpha$$\beta$} and \textit {dq}. The discussions are built through modeling and control, analyzing case studies based on external disturbances from the grid c.a. using a dynamic stiffness tool, a transient and steady-state, based on energy quality indicators in the synthesized currents by the converter, and the computational cost of implementing the control in the three reference frames in an experimental platform, in C and Assembly language. Based on the results, the work seeks to present the behavior in a given reference, can bring to the system as positive or negative points in the context of distributed generation.
Data: 21/12/2020 -
Horário: 10:00
Local: ---
Aluna: Laisla Vieira de Almeida
Orientador(a): Alessandro Beda
Título: Desenvolvimento e Validação de Hardware Para Estimulação Elétrica Somatossensorial Baseado Em Topologia de Fonte de Corrente de Howland
Banca:Prof. Dr. Alessandro Beda - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Henrique Resende (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Lenin Martins Ferreira Morais (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Emerson Fachin Martins (Fisioterpia (UNB))
Suplente: Prof. Dr. Janier Arias García (DELT (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
A pele é amplamente inervada por fibras nervosas aferentes primárias, que são responsáveispor levar as informações dos receptores sensoriais somáticos da pele até o sistema nervoso central (SNC). Diferentes desordens do sistema nervoso periférico (SNP) afetam essas fibras nervosas comprometendo, parcial ou integralmente, a qualidade da informação que chega ao SNC. Algumas neuropatias atuam seletivamente nas fibras nervosas, outras comprometem gradualmente o SNP. Em ambos os casos, a avaliação dos nervos periféricos pode alertarpara o avanço das doenças, indicando a necessidade de intervenções terapêuticas paramelhorar a qualidade de vida dos pacientes. Entre as técnicas disponíveis para avaliar aintegridade das fibras nervosas, a estimulação elétrica transcutânea com corrente senoidalfigura como uma das principais ferramentas para triagem e acompanhamento da evolução de desordens somatossensoriais. Isso se deve ao fato da técnica ser quantitativa, não invasivae, principalmente, por sua característica neurosseletiva, que permite diferenciar as fibras nervosas afetadas. Sistemas como o Neurometer e o NeuroStim são amplamente utilizado sem estudos do sistema somatossensorial. Porém, ambos possuem hardware complexo, necessitando de, pelo menos, três estágios elevadores de tensão, além de apresentar valores de offset que comprometem os resultados dos exames, exigindo calibração periódica do sistema. Buscando minimizar e ampliar as aplicações da técnica de estimulação elétrica transcutânea com corrente senoidal, o presente trabalho tem por objetivo apresentar o desenvolvimento de um novo hardware multicanal para o sistema de estimulação elétrica EELS (Estimulador Elétrico Somatossensorial). Empregou-se a topologia de fonte de corrente de Howland combinada com um esquema de alimentaçãobootstrapping, que viabiliza a simplificação do projeto do circuito de potência, utilizando apenas um estágio elevadorde tensão. A modernização e simplificação do hardware possibilitou a implementação de um circuito de calibração em tempo real e a construção de um sistema multicanal, o que abre novas possibilidades para pesquisas clínicas, incluindo avaliação de desordens no SNC. O novo sistema gera estímulos de corrente com intensidade constante, amplitude máxima de 8,63 mA, frequência entre 1 Hz e 3 kHz e resolução de 4.51 μA, em dois canais independentes e que podem estimular simultaneamente, sem perda de resolução ou potência. O hardware apresenta alta linearidade de saída, regulação de carga estável, distorção harmônica total (THD) inferior a 1% e controle automático do offset. O sistema é controlado por um software de interface gráfica que permite ao operador registrar os dados do voluntário, escolher o protocolo de estimulação a ser aplicado, configurar seus parâmetros e salvar os resultados em um banco de dados em nuvem. Os testes realizados indicaram que o EELS pode ser utilizado em exames de limiar de sensibilidade a corrente elétrica, assim como o Neurometer e o NeuroStim, e ainda traz novos recursos para a realização de diferentes protocolos.
Abstract
The skin is widely innervated by primary afferent nerve fibers, which are responsible for carrying information from the skins somatic sensory receptors to the central nervous system (CNS). Different disorders of the peripheral nervous system (PNS) affect these nerve fibers, compromising, partially or integrally, the quality of the information that reaches the CNS. Some of these neuropathies act selectively on nerve fibers, others gradually compromise the SNP. In both cases, the evaluation of peripheral nerves can alert to the progress of diseases, indicating the need for therapeutic interventions to improve the quality of life of patients. Among the techniques available to assess the integrity of nerve fibers, transcutaneous electrical stimulation with sinusoidal current is one of the main tools for screening and monitoring the evolution of somatosensory disorders. This is due to the fact that the technique is quantitative, non-invasive and, mainly, due to its neuroselective characteristic, which allows to differentiate the affected nervous fibers. Systems such as Neurometer and NeuroStim are widely used in studies of the somatosensory system. However, both have complex warnings, requiring at least three voltage-raising stages, in addition to presenting offset values that compromise the test results, requiring periodic calibration of the system. Seeking to minimize and expand the applications of the electrical-transcutaneous stimulation technique with sinusoidal current, the present work aims to present the development of a new multichannel hardware for the electrical stimulation system EELS (Somatosensory Electrical Stimulator). The Howland current source topology was used in combination with a bootstrapping power scheme, which makes it possible to simplify the design of the power circuit, using only one voltage lift stage. The modernization and simplification of the hardware enabled the implementation of a calibration circuit in real time and the construction of a multichannel system, which opens up new possibilities for clinical research, including assessment of disorders in the CNS. The new system generates current stimuli with constant intensity, maximum amplitude of 8.63 mA, frequency between 1 Hz and 3 kHz and 4.51μA resolution, in two independent channels that can stimulate simultaneously, without loss of resolution or power. The hardware features high output linearity, stable load regulation, total harmonic distortion (THD) less than 1% and automatic offset control. The system is controlled by a graphical interface software that allows the operator to register the volunteer data, choose the stimulation protocol to be applied, configure its parameters and save the results in a cloud database. The tests carried out indicated that the EELS can be used in threshold tests of sensitivity to electrical current, as well as the Neurometer and NeuroStim, and it also brings new resources to carry out different protocols.
