DEFESAS MARCADAS
Teses de Doutorado
Data: 29/10/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Diego Camilo Tami Lopez
Orientador(a): Cássio Gonçalves do Rego
Título: Análise Eletromagnética Modal Em Dispositivos de Onda Guiada: Aplicações Em Microscopia de Campo Próximo e Concentração de Energia Micro-ondas
Banca:Prof. Dr. Cássio Gonçalves do Rego - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Jhonattan Cordoba Ramirez (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Gilberto Medeiros Ribeiro ((UFMG))
Prof. Dr. Fernando José da Silva Moreira (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Sandro Trindade Mordente Gonçalves (DEE (CEFET-MG))
Prof. Dr. Glaucio Lopes Ramos (DETEM (UFSJ))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho apresenta um estudo analítico, simulado e experimental sobre a analise eletromagnética aplicada no projeto de estruturas de onda guiada. Inicialmente, são analisadas transições entre guias de onda coaxiais e retangulares homogêneos. A abordagem utilizada é de natureza analítica e denomina-se na literatura como método do casamento de modos. Este método baseia-se na expansão modal dos campo eletromagnéticos presentes nos guias de onda e aplica-se na análise e projeto de dispositivos de onda guiada. Seguidamente, na fase de simulação e experimentos, um protótipo realístico usando guias de onda e diversas antenas foi projetado como um sistema de concentração de energia micro-ondas, cujo foco é a entrega de energia eletromagnética em pontos precisos causando aquecimento, sinterização e fundição de materiais. O protótipo visa futuras aplicações na tecnologia de impressão 3D. Além disso, uma série de simulações e medições foram feitas para avaliar a influencia da imersão liquida e controle de força em testes de microscopia de campo próximo. Entre os resultados mais destacados encontram-se imagens que revelam estruturas com tamanhos menores que 1 nm.
Abstract
This work presents an analytical, simulated and experimental study about the electromagnetic analysis applied in the design of guided-wave structures. Initially, transitions between coaxial and rectangular homogeneous waveguides are analyzed. The used approach is from analytical nature and it is named in literature as mode matching technique. This method is based on the modal expansion of the electromagnetic fields present in the waveguides and it is applied in the analysis and design of guided-wave devices. Then, in the simulation and experiments stage, a realistic prototype involving waveguides and many antennas was designed as a microwave energy concentration system. The focus of this system is the delivery of electromagnetic energy in precise spots causing over them heating, sintering, and melting of materials. The prototype targets future applications in 3D printing technology. In addition, a series of simulations and measurements were performed to assess the influence of liquid immersion and force control in near field microscopy tests. Among the most outstanding results are images that reveal structures smaller than 1nm.
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.
Exames de Qualificação
Data: 26/10/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Jose Olger Vargas Garay
Título: Nonlinear Inverse Scattering Approach For Microwave Imaging By Using A Fast Conjugate Gradient Method
Banca:Prof. Dr. Ricardo Luiz da Silva Adriano - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Renato Cardoso Mesquita (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Fernando José da Silva Moreira (DELT (UFMG))
Profa. Dra. Úrsula do Carmo Resende (DEPTO DE ENGENHARIA ELETRICA (CEFET -MG))
Prof. Dr. Xisto Lucas Travassos Junior (Centro Tecnológico de Joinville (UFSC))
Data: 30/10/2020 -
Horário: 09:30
Local: ---
Aluno: Diego Andrés Parada Rozo
Título: Parabolic Equation And Ray Tracing Formulations For The Development Of Radiowave Propagation Models In Non-homogeneous Media
Banca:Prof. Dr. Cássio Gonçalves do Rego - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Fernando José da Silva Moreira (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Glaucio Lopes Ramos (DETEM (UFSJ))
Prof. Dr. Luiz Alencar Reis da Silva Mello (CETUC (PUC Rio))
Prof. Dr. Dinael Guevara (Departamento de Eletricidade e Eletrônica (Universidade Fran)
Prof. Dr. Alberto Resende De Conti (DEE (UFMG))
Data: 05/11/2020 -
Horário: 09:30
Local: ---
Aluno: Luilly Alejandro Garcia Ortiz
Título: Método Sem Malha Nodal Utilizando Funções de Forma Vetoriais Baseadas Em H(curl)
Banca:Prof. Dr. Renato Cardoso Mesquita - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. NAÍSSES ZOIA LIMA ((UFMG))
Prof. Dr. Elson José da Silva (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Alberto Resende De Conti (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Henrique da Rocha Coppoli (Engenharia Elétrica (CEFET/MG))
Data: 13/11/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Marcelo Alves dos Santos
Título: Model Predictive Control For Autonomous Navigation: An Obstacle Avoidance And Energy Efficiency Perspective
Banca:Prof. Dr. Guilherme Vianna Raffo - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Antonio Ferramosca - Co-Orientador (DMIPE (University of Bergamo))
Prof. Dr. Luciano Cunha de Araújo Pimenta (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Julio Elias Normey Rico (DAS (UFSC))
Prof. Dr. Tito Luís Maia Santos (DEE (UFBA))
Suplente: Prof. Dr. Gustavo Medeiros Freitas (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))
Dissertações de Mestrado
Data: 21/10/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Marlon Jesus Lizarazo Urbina
Orientador(a): Elson José da Silva
Título: A Dgtd Method Using Curved Elements To Solve Electromagnetic Scattering Problems
Banca:Prof. Dr. Elson José da Silva - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Henrique da Rocha Coppoli (Eng. Elétrica (CEFET-MG))
Prof. Dr. Fidel Edson de Souza (Engenharia (UFVJM Campus de Janaúba))
Prof. Dr. Renato Cardoso Mesquita (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
O aumento do uso de métodos numéricos para resolver problemas de espalhamento eletromagnético impulsiona o estudo de uma discretização espacial ótima para obter uma solução mais precisa. Nesta dissertação, o uso de CEs no método DGTD é apresentado como uma alternativa aos SSE. Como pode ser visto ao longo deste trabalho, os CEs apresentam muitas vantagens em problemas que envolvem contornos curvos pois esses contornos são representados com precisão, evitando o uso de pequenos SSE e, consequentemente, diminuindo o número de DOF.
Inicialmente, apresentamos o método clássico DGTD com SSE. Isso foi essencial porque nesta parte são mencionadas muitas das características importantes do método como: o uso do fluxo numérico para garantir a conectividade entre os elementos, a base polinomial ortonormal usada para construir a forma semidiscretizada e o método de Runge Kutta usado para a integração do tempo. Em seguida, é explicado o passo a passo das modificações que devem ser feitas para implementar os elementos curvos. O processo de construção dos CEs pode ser dividido em três partes: a primeira é identificar os elementos que são interceptados pela fronteira curva, a segunda é reposicionar os nós da face curva exatamente na fronteira curva e a terceira, aplicar a deformação sobre os nós internos dos CEs e atualizar as localizações dos nós. Além disso, as integrais de funções não polinomiais devem ser levadas em consideração já que o jacobiano de cada CE não é constante.
Para validar esta formulação, problemas de espalhamento em 2D foram resolvidos. Os resultados mostraram que o erro global diminui quando os CEs são usados. Além disso, a taxa de convergência foi maior para os CEs do que para os SSE. Adicionalmente, foi apresentado o uso de CEs para resolver problemas mais complexos onde a quantidade de CEs aumenta muito. Novamente, o esquema dos CEs teve uma solução melhor do que com os SSE junto com uma diminuição do número de elementos e de DOF.
Abstract
The increase in the use of numerical methods to solve electromagnetic scattering problems drives the study of an optimal spatial discretization to obtain a more accurate solution. In this dissertation, the use of curved elements (CE) in the Discontinuous Galerkin Time Domain (DGTD) method is presented as an alternative to common straight side elements (SSE). As can be seen throughout this work, CEs have many advantages in problems involving curved contours because these contours are represented accurately avoiding the use of small SSE and consequently, decreasing the number of nodes on the computational domain, also called degrees of freedom (DOF).
Initially, the classical DGTD method with SSE is explained. This is essential because in this part are mentioned most of important characteristics of the method as: the use of the numerical flux to guarantee the connectivity between elements, the orthonormal polynomial basis used to build the semi-discretized form and the Runge Kutta method used for the time integration. Then, it is explained step by step the modifications which must be done to make the curved elements. The process to build the CEs can be divided into three parts: the first one is to identify the elements which are intersected by the curved boundary, the second one is to relocate the nodes of the curved face exactly onto the curved boundary and third, to apply the deformation over the internal nodes of the CEs and update the volume nodes locations. Moreover, the integrals of non-polynomials functions must be taken into consideration due to the jacobian of each curved element is non-constant.
In order to validate this formulation, 2D scattering problems were solved. Results showed that the global error decreases when the CEs are used. Moreover, the convergence rate was higher for the CEs than the SSE. Additionally, the use of CEs to solve more complex problems where the amount of CEs increases a lot was presented. Again, the CEs scheme showed a more accurate solution than the SSE with a decrease of number of elements and DOF.
Data: 26/10/2020 -
Horário: 13:30
Local: ---
Aluno: Murilo Vale Ferreira Menezes
Orientador(a): Antônio de Pádua Braga
Co-Orientador(a): Luiz Carlos Bambirra Torres
Título: Learning Representations For Classification Problems In Reproducing Kernel Hilbert Spaces
Banca:Prof. Dr. Antônio de Pádua Braga - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Luiz Carlos Bambirra Torres (Departamento de Computação e Sistemas (UFOP))
Prof. Dr. Cristiano Leite de Castro ((UFMG))
Prof. Dr. Sílvia Grasiella Moreira Almeida ((IFMG - Campus Ouro Preto))
Suplente: Prof. Dr. Frederico Gualberto Ferreira Coelho (DELT (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
O desempenho de um modelo de aprendizado de máquina, independentemente da tarefa, depende da qualidade das representações que o fornecemos. Há uma ampla classe de métodos que utilizam propriedades estatísticas de um conjunto de dados, brutos ou com características extraídas à mão, para construir representações mais úteis, da Análise de Componentes Principais (PCA) a técnicas de aprendizado profundo.
Métodos de kernel são uma família poderosa de modelos que têm a habilidade de mapear os dados para um espaço onde tarefas como classificação linear se tornam mais fáceis de serem resolvidas. Estes métodos têm a habilidade de expressar seu processo de aprendizado apenas em termos de funções de kernel, que são medidas de similaridade entre amostras e podem ser interpretadas como produtos internos neste espaço mapeado, não havendo necessidade do mapeamento explícito. Contudo, estas funções de kernel tipicamente têm um conjunto de parâmetros que devem ser ajustados de acordo com cada tarefa e têm grande influência no mapeamento, e, portanto, na tarefa final.
Este trabalho propõe duas funções objetivo com as quais podemos aprender estes parâmetros e atingir bons resultados em problemas de classificação. Conduzimos experimentos com kernels Gaussianos, Laplacianos e sigmoidais. Além disso, uma interpretação de redes neurais dentro do arcabouço de kernels é proposta, mostrando que estas redes podem ser treinadas para aprender representações de acordo com as funções propostas.
Com base em resultados empíricos e na análise das funções de kernel usadas, discutimos as propriedades das funções propostas e como usá-las na prática.
Abstract
The performance of a machine learning method, regardless of the task it is trying to solve, is dependent on the quality of the representations it receives. Not surprisingly, there is a wide class of methods that aim to leverage statistical properties of a dataset, either with raw or handcrafted features, to build more useful representations, from Principal Component Analysis to recent deep learning techniques.
Kernel methods are a very powerful family of models, which have the ability to map the input data into a space where otherwise hard tasks become easier to solve, such as linear classification. These methods have the ability to express their learning process only in terms of kernels, which are similarity functions between samples and can be interpreted as inner products in this mapped space, dismissing the need to explicitly map the data. However, these kernel functions often have a set of parameters that have to be chosen according to each task and have great influence on the mapping, and, therefore, on the final task.
This work proposes two objective functions which can be used to learn these kernel parameters and achieve good classification results. Experiments with Gaussian, Laplacian and sigmoid kernels are conducted. An interpretation of neural networks inside the kernel framework is also proposed, enabling these networks to be trained to learn representations using the proposed functions.
Based on empirical results and on the analysis of each kernel function used in the experiments, properties of the proposed functions are discussed, along with how can they successfully be used in practice.
Data: 26/10/2020 -
Horário: 14:00
Local: ---
Aluno: Fabiano Viana Oliveira da Cunha Médice
Orientador(a): ALCENDINO CÂNDICO NETO
Co-Orientador(a): ALCENDINO CÂNDICO NETO
Título: Estudo de Um Sistema de Aspiração Endotraqueal Intermitente Para Pacientes Submetidos À Ventilação Mecânica
Banca:Dr. Alcendino Cândido Jardim Neto - Orientador (Stevens Institute of Technology)
Dr. Henrique Resende Martins (UFMG)
Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres (UFMG)
Dr. Gabriel Casulari da Motta Ribeiro (UFRJ)
Suplente: Dr. Renan Kozan (UFMG)
Resumo/abstract
Resumo
A aspiração endotraqueal é um recurso clínico comumente utilizado para a higienização brônquica de pacientes sob ventilação artificial. Para minimizar danos ao paciente durante esse processo, esse trabalho visa propor um novo procedimento. Tendo em vista a importância de se avaliar o impacto da interação ventilador-aspirador no sistema respiratório, um dos objetivos deste trabalho é a validação de um modelo computacional de um sistema fechado de aspiração traqueal. Para tanto, compararam-se as pressões obtidas pelo modelo computacional àquelas resultantes da aspiração em um modelo físico de pulmão, empregando diferentes combinações de sonda, tubo orotraqueal, pressões ventilatórias e de aspiração. A diferença entre as pressões alveolares obtidas com os modelos computacional e físico não foram superiores a 0,3 cmH2O; havendo uma correlação entre os sinais superior a 0,999. Portanto, considerou-se o modelo computacional adequado à representação mecânica alveolar na condição proposta. Com o modelo digital validado, implementou-se uma aspiração intermitente com parâmetros de 4 pacientes, sendo um saudável, um com doença restritiva, um com doença obstrutiva e um crítico com ambas doenças; visando obter menores perdas de volume e pressão alveolar do paciente. Ao comparar a aspiração normal com a intermitente, houve uma melhora de pressão média alveolar e diminuição de queda máxima de pressão durante a aspiração nos pacientes.
Abstract
Endotracheal Suctioning is a clinical resource commonly used for the bronchial hygiene of patients under artificial ventilation. Seeking to minimize damage to the patient during this process, this work aims to propose a new procedure. Considering the importance of assessing the impact of the Mechanical Ventilation-Suctioning interaction on the respiratory system, one of the objectives of this work is the validation of a computational model of a closed tracheal suctioning system. For that, the pressures obtained by the computational model were compared to those resulting from aspiration in a physical lung model, using all possible combinations of catheter, orotracheal tube and ventilatory and suctioning pressures. The difference between the alveolar pressures obtained with the computational and physical models was not greater than 0.3 cmH2O; with a correlation between the signals greater than 0.999. Therefore, the computational model was considered adequate for the alveolar mechanical representation in the proposed condition. With the validated digital model and aiming to obtain less loss of volume and alveolar pressure of the patient model, an intermittent suctioning with parameters of 4 patients was implemented (one healthy, one with restrictive disease, one with obstructive disease and one critical with both diseases). When comparing normal and intermittent suctioning, there was an improvement in the mean alveolar pressure and a decrease in maximum pressure drop during suctioning in patients.
