DEFESAS MARCADAS
Teses de Doutorado
Data: 26/11/2018 -
Horário: 09:00
Local: Sala 2418A - PPGEE
Aluno: Fillipe Goulart Silva Mendes
Orientador(a): Felipe Campelo França Pinto
Co-Orientador(a): Eduardo Gontijo Carrano
Título: Permutation-based Optimization for the Load Restoration Problem with Improved Time Estimation of Maneuvers
Banca:Prof. Dr. Felipe Campelo França Pinto - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Gontijo Carrano - Coorientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Michel Bessani (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Wallace do Couto Boaventura (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Paulo Eduardo Maciel de Almeida (DECOM (CEFET-MG))
Prof. Dr. Joao Bosco Augusto London Junior (DEEC (USP - SC))
Resumo/abstract
Resumo
Há duas coisas na vida que continuam inevitáveis: a morte e os impostos. A estes podemos acrescentar um terceiro item: faltas no setor elétrico, que interrompem o suprimento normal de energia aos clientes. Apesar de ser impraticável impedir por completo estes infortúnios, é possível aplicar técnicas de restauração para amenizar os seus impactos. Este trabalho lida com o problema de restauração em sistemas de distribuição, o qual se resume a executar uma sequência de aberturas e fechamentos de chaves de forma a levar o sistema a uma nova configuração que recupere o máximo de cargas no menor tempo possível. Este problema aqui é formulado como a minimização da energia não suprida e da potência total não restaurada. O espaço de busca escolhido consiste no conjunto de permutações das chaves de manobra, e é proposto um mecanismo de decodificação que converte um dado vetor de permutação em uma sequência de manobras que respeita regras de precedência e fornece uma estimativa do tempo gasto e da energia não suprida. Tal estimativa leva em conta a presença de mais de uma equipe de manobra. O processo de otimização torna-se mais eficiente pela proposta de mecanismos de redução, que impedem a criação de algumas permutações redundantes. O problema resultante é resolvido usando um Simulated Annealing seguido de uma busca local. O método proposto é validado comparando-o aos resultados ótimos em instâncias pequenas, e, em cenários mais complexos, foi capaz de obter soluções significativamente melhores quando comparado com um método Branch and Bound com uma heurística de poda.
Abstract
There is an old saying that two things are inevitable in life: death and taxes. Let me take the liberty to include another one: blackouts in the system, or, more technically, faults, which can interrupt the regular energy supply to customers and leave them out of service. While it is not practical to completely prevent these events, it is possible to minimize their impacts by employing load restoration techniques. This work deals with the load restoration problem in radial distribution systems, which consists in implementing a sequence of switch opening and closing operations such that the resulting network configuration restores services to the most loads in the shortest possible time. We formulate this optimization problem in terms of two complementary objectives, minimizing simultaneously the energy not supplied and the power not restored. The search space is encoded as a set of permutation vectors containing all maneuverable switches, and the decoding mechanism always guarantees feasibility and allows for multiple solutions per vector. In order to cope with the possibly large search space, an efficient reduction mechanism is proposed to decrease the number of allowed permutations. The resulting optimization problem is solved using Simulated Annealing followed by a local search refinement. The time taken to perform the maneuvers is estimated using a scheduling approach, which takes into account the existence of multiple dispatch teams and thus provides a more reliable computation than the usual approach of using the number of switch operations. The proposed method is validated using known optimal results in small problem instances, and is able to return significantly better results when compared against a Branch and Bound method with a pruning heuristic in a more complex scenario.
Data: 03/12/2018 -
Horário: 09:00
Local: Sala 2418B - PPGEE
Aluna: Fernanda Caldeira Takahashi
Orientador(a): Felipe Campelo França Pinto
Título: Sample Size Estimation for Power and Accuracy in the Experimental Comparison of Metaheuristics
Banca:Prof. Dr. Felipe Campelo França Pinto - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Claus de Castro Aranha (Dep. Computer Science (Tsukuba University, Japão))
Prof. Dr. Thiago Ferreira de Noronha (DCC (UFMG))
Prof. Dr. Luiz Henrique Duczmal (Dep. Estatística (UFMG))
Prof. Dr. Helio José Corrêa Barbosa ((LNCC))
Suplente: Prof. Dr. Eduardo Gontijo Carrano (DEE (UFMG))
Suplente: Prof. Dr. Rodrigo Tomás Nogueira Cardoso (DFM (CEFET-MG))
Resumo/abstract
Resumo
Experimentação algoritmica contempla o estudo de diretrizes e métodos para avaliação computacional de algoritmos. No campo da otimização, ela é útil para testar o desempenho de algoritmos ao resolver classes específicas de problemas. Nesse trabalho estamos desenvolvendo uma metodologia para geração planejamentos experimentais adequados para comparação de desempenho de meta-heurísticas, com um foco em potência estatística e precisão na estimação de parâmetros.
Em particular, lidamos com estimação do tamanho amostral para experimentos que envolvem algoritmos de otimização, tanto em termos do número de execuções em uma mesma instância quanto do número de instâncias necessárias. A estimativa do tamanho amostral muito influencia na potência e precisão dos testes executados, o que significa que o número de amostras interfere diretamente na força das conclusões tiradas do experimento.
Um método para estimação do número de replicações para um par de algoritmos em uma dada instância de teste foi desenvolvido no progresso desse trabalho, assim como algumas estimativas do número de instâncias necessárias para comparações específicas.
Abstract
Experimental algorithmics contemplates the study of guidelines and methods for computational evaluation of algorithms. In the optimization field, it is useful for testing the performance of algorithms when solving a certain type of problem. In this work we are developing a methodology for generating adequate experimental designs for comparing the performance of optimization metaheuristics, with a focus on statistical power and accuracy in parameter estimation. In particular, we deal with sample size estimation for experiments involving optimization algorithms, both in terms of within-instance repeated executions and the number of instances required. The estimate of the sample size influences the power and accuracy of the tests performed, which means that the number of samples is directly related to the strength of conclusions that can be drawn from the experiment. An method for estimating the number of replications for a pair of algorithms on a given problem instance has been developed, as well as some estimations of the number of instances needed for specific comparisons.
Data: 05/12/2018 -
Horário: 09:00
Local: Sala 2419 - PPGEE
Aluno: César Alberto da Silva
Orientador(a): Linnyer Beatrys Ruiz
Título: Uma Solução para Identificação de Espécies de Anuros Utilizando Rede de Sensores Multimídia Sem Fios
Banca:Profa. Dra Linnyer Beatrys Ruiz Aylon - Orientadora (DIN (UEM))
Prof. Dr. Hani Camille Yehia (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Antonio Alfredo Ferreira Loureiro (DCC (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Coelho Cerqueira (DCC (UFPA))
Prof. Dr. Adilson Marques da Cunha (ITA-IEC (ITA))
Suplente: Prof. Dr. Rodrigo Henrique Cunha Palácios (DCC (UTFPR))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho lida com o desafio de implementar uma solução para monitoramento de anfíbios anuros com o uso de Rede de Sensores Multimídia Sem Fios (RSMSF). Essa solução utiliza dados escalares para monitoramento do habitat e dados multimídia (som e imagem) para a classificação e identificação de espécies.
Normalmente, a classificação e identificação de espécie de anuros pela vocalização utiliza RSMSF para coletar o sinal acústico do ambiente e o processamento, a classificação e a identificação da espécie é realizada em um computador pessoal. Entretanto, a transmissão do sinal acústico na rede aumenta o consumo de energia dos nós sensores.
Para lidar com este problema, o objetivo principal desta tese é investigar as limitações de hardware dos nós sensores comerciais para monitoramento de habitat, classificação e identificação de espécies de anuros. Para alcançar este objetivo foi realizada uma pesquisa científica para encontrar como o monitoramento de anfíbios anuros tem sido tratado na literatura. Com base neste estudo, foi desenvolvido o algoritmo MannAnuro que realiza a classificação e identificação de quatro espécies de anfíbios anuros no nó sensor e reduz a quantidade de dados transmitidos na rede, proporcionando a diminuição do gasto de energia. Além disso, não foram encontrados trabalhos científicos que realizam a identificação de anuros em imagens coletadas por RSMSF. Neste trabalho a identificação do anuro em imagens é realizada com o uso do software Superpixel para extrair as características das imagens e os algoritmos J48 e NBTree para executar a classificação dos dados. Por fim, foi realizada uma avaliação da performance do protocolo ZigBee na transmissão de imagens em um cenário real e também é apresentada uma ferramenta macroscópica para monitoramento de anfíbios anuros.
Abstract
This work deals with the challenge of implementing a solution for the monitoring of anuran amphibians with the use of Wireless Multimedia Sensors Network (WMSN). This solution uses scalar data for habitat monitoring and multimedia data (sound and image) for the classification and identification of species.
Typically, classification and identification of anurans species by vocalization uses WMSN to collect the acoustic signal from the environment and the processing, classification and identification of the species is performed on a personal computer. However, the transmission of the acoustic signal in the network increases the energy consumption of the sensor nodes.
To address this problem, the main objective of this thesis is to investigate the hardware limitations of commercial sensor nodes for habitat monitoring, classification and identification of anuran species. To reach this objective, a scientific research was carried out to find out how the monitoring of anuran amphibians has been treated in the literature. Based on this study, the MannAnuro algorithm was developed which performs the classification and identification of four species of anuran amphibians in the sensor node and it reduces the amount of data transmitted in the network, reducing energy consumption. In addition, no scientific studies were found to identify anurans in images collected by WMSN. In this work the identification of the anurans in images is carried out with the use of the software Superpixel to extract the characteristics of the images and the algorithms J48 and NBTree to perform the classification of the data. Finally, a performance evaluation of the ZigBee protocol was performed in the transmission of images in a real scenario and a macroscopic tool for anuran amphibian monitoring is also presented.
Data: 06/12/2018 -
Horário: 08:30
Local: Sala 2419 - PPGEE
Aluno: Welbert Alves Rodrigues
Orientador(a): Lenin Martins Ferreira Morais
Título: Projeto do Transformador Eletrônico Baseado em Topologia de Conversores Modulares para Aplicação em Sistemas de Microrredes
Banca:Prof. Dr. Lenin Martins Ferreira Morais - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Seleme Isaac Seleme Júnior (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Sidelmo Magalhães Silva (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Ernane Antônio Alves Coelho ((UFU))
Prof. Dr. Clodualdo Venicio de Sousa ((UNIFEI))
Suplente: Prof. Dr. Pedro Francisco Donoso Garcia (DELT (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Os transformadores eletrônicos (SST, do acrônimo Solid State Transformer) estão atraindo muita atenção devido ao seu grande potencial de aplicação nas futuras redes inteligentes. Ele é visto como uma tecnologia essencial capaz de promover a modernização do sistema de distribuição de energia e é considerado o elemento chave para se criar a interface de integração das microredes com redes de distribuição da concessionária local. Permitindo, assim, a integração plug-and-play com múltiplas fontes de energias renováveis, elementos armazenadores de energia e sistemas de distribuição em corrente contínua. Suas principais vantagens em relação ao transformador convencional são a redução substancial de peso e volume, capacidade de isolamento de falhas, regulação de tensão, filtragem harmônica, compensação de potência reativa e correção do fator de potência. Neste trabalho é proposto uma topologia de conversores modulares em cascata de três estágios para a implementação do SST. Em que se tem o seu projeto baseado na associação de vários módulos de conversores de menor potência. A estrutura modular apresenta muitas vantagens, por exemplo, redundância, flexibilidade, menor conteúdo harmônico de corrente e tensão nos interruptores de alimentação. No entanto, tolerâncias de componentes e incompatibilidades entre módulos podem levar a desequilíbrio de tensão do barramento c.c. e a distribuição desigual do fluxo de potência drenado por cada um dos módulos. O que pode causar sérios problemas na operação do SST. Esta tese de doutorado propõe uma estratégia descentralizada com controle baseado em droop adaptativo, capaz de promover o equilíbrio de tensão e potência entre os módulos do SST sem depender de uma rede de comunicação. O comportamento da estratégia proposta é avaliado através de simulação do modelo chaveado do SST no MATLAB/Simulink. Os resultados mostram que o balanço de potência e tensão são obtidos através da distribuição de potência entre os módulos do transformador. Além disso, são apresentados resultados de simulação em tempo real para validar as estratégias de controle propostas. O desempenho dos algoritmos embarcados são avaliados através da implementação do SST em simulação Hardware-In-the-Loop (HIL), utilizando um DSP e programação de alto nível.
Abstract
Solid State Transformers (SST) are attracting considerable attention due to its great application potential in future smart grid. It is an essential technology capable of promoting the modernization of the electric power distribution system and it is considered a key element for interfacing future microgrid systems to medium voltage utility grids, allowing for plug-and-play integration with multiple renewable energy sources, storage devices and DC power systems. Its main advantages in relation to the conventional transformer are substantial reduction of volume and weight, fault isolation capability, voltage regulation, harmonic filtering, reactive power compensation and power factor correction. A three stage modular cascaded topology has been considered as an adequate candidate for the SST implementation, consisting of multiple power modules with input series and output parallel connection. The modular structure presents many advantages, e.g., redundancy, flexibility, lower current harmonic content and voltage stress on the power switches, however component tolerances and mismatches between modules can lead to DC link voltage imbalance and unequal power distribution that can damage the solid state transformer. This paper proposes a decentralized strategy based on adaptive droop control capable of promoting voltage and power balance among modules of a modular cascaded SST, without relying on a communication network. The behavior of the propose strategy is assessed through a MATLAB/Simulink simulation model shows that power and voltage balance are attained through inner power distribution of the SST modules. Besides that, real time simulation results are presented to validate the proposed control strategies. The performance of embedded algorithms is evaluated by the implementation of SST in a real time simulation hardware, using a Digital Signal Processor (DSP) and high level programming.
Data: 06/12/2018 -
Horário: 09:00
Local: Sala 2418B - PPGEE
Aluno: ARLINDO FOLLADOR NETO
Orientador(a): Hani Camille Yehia
Título: Autenticação Aplicada a Sistemas de Verificação de Locutor
Banca:Prof. Dr. Hani Camille Yehia - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Jeroen Antonius Maria van de Graaf (DCC (UFMG))
Prof. Dr. Adriano Vilela Barbosa (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi (DMAT (UFMG))
Prof. Dr. Rafael Laboissire (LPNC (Université Grenoble Alpes))
Prof. Dr. Lee Luan Ling (DECOM (UNICAMP))
Resumo/abstract
Resumo
O tema segurança tem ganhado foco após escândalos internacionais envolvendo a quebra de sigilo de sistemas e comunicações, o que motiva uma busca constante para o aperfeiçoamento desses sistemas. Neste sentido, sistemas biométricos capazes de gerar informações robustas e únicas para a autenticação de cada indivíduo ganham espaço, não apenas por sua eficiência na autenticação, mas em virtude da biometria ser capaz de autenticar o indivíduo e não apenas o portador das informações autenticadas, como ocorre com senhas e chaves criptográficas. Entretanto, ainda que tais sistemas biométricos utilizem valiosas características biológicas unicamente presentes em cada indivíduo, eles negligenciam vulnerabilidades no envio destas informações para processamento remoto. Este envio é necessário, visto que informações biométricas são dinâmicas, ou seja, sofrem sutis alterações entre coletas, em particular a voz (e.g. alterações no humor). No entanto, ao trafegar essas informações elas podem ser furtadas, não havendo a possibilidade de geração de novos dados biométricos em caso de perda, como ocorre com senhas e chaves. Dessa forma, para que um sistema biométrico seja utilizado na autenticação aplicada a sistemas de verificação de locutor, é necessário que este sistema torne seguro as informações biométricas durante o processo de autenticação. Esta tese tem como objetivo principal verificar um locutor remotamente sem a necessidade de envio da voz ou de suas características através do canal de comunicação.
Para esta tese, foi desenvolvido um protótipo de autenticação baseado na metodologia clássica de um sistema de verificação de locutor. Este protótipo uniu técnicas de reconhecimento de padrões aplicadas à verificação de locutor e autenticação segura utilizando chaves de segurança dinâmicas, levando em consideração um ambiente de redes de comunicação, onde cliente e servidor estão separados por um canal passível de ataque de interceptação de dados. Dessa forma, nenhuma informação referente à voz ou às características desta é enviada pelo protótipo, que ainda assim é capaz de realizar a autenticação com exatidão.
Os resultados sugerem a viabilidade do protótipo, que elevou o nível de segurança da autenticação aplicada à verificação de locutor, eliminando a necessidade de tráfego de informações biométricas enquanto obteve valores satisfatórios de FAR (Taxa de Falsa Aceitação) e FRR (Taxa de Falsa Rejeição) em comparação aos sistemas tradicionais.
Esta tese apresenta ainda o Corpus CEFALA-1, uma base de dados pública e gratuita do português brasileiro, desenvolvida para a etapa final de simulações e obtenção de resultados. A base de dados reúne 104 locutores orientados por um protocolo específico para coleta de amostras audiovisuais de fala gravadas em estúdio.
Abstract
The theme of security has been in focus after international scandals that involved the breach of confidentiality and communications systems, which motivates a constant search for improvement. In this sense, biometric systems capable of generating robust and unique information for authentication of each individual gain space, not only for their efficiency in authentication, but because biometrics systems is able to authenticate the individual and not only the holder of the authenticated information, such as occurs with passwords and cryptographic keys. However, even if such biometric systems use valuable biological characteristics only present in each individual, they neglect vulnerabilities in sending this information for remote processing. This sending is necessary, since biometric information is noisy, which means changes between samplings, particulary in voice (e.g. changes in mood). If the information was sent it could be stolen, and there is no possibility of generating new biometric data in case of loss, as happens with passwords and keys. Thus, for a biometric authentication applied to automatic speaker verification systems, it is necessary that the system secures the speaker biometric information during the authentication process. This study has as its main objective, the remote verification of a speaker without the need to send voice or its characteristics through the communication channel.
For this study, an authentication prototype was developed based on the classic methodology of an automatic speaker verification system. This prototype joined pattern recognition techniques applied to speaker verification and secure authentication using dynamic security keys, taking into account a communication network environment where client and server are separated by an unsecured channel. Thus, information concerning the voice or its characteristics is not sent by the prototype, which is capable of carrying out the authentication.
The results suggest the feasibility of the prototype, which raised the level of security of authentication applied to speaker verification, eliminating the need for biometric informations sending while obtained satisfactory values of FAR (False Acceptance Rate) and FRR (False Rejection Rate) compared to traditional systems.
This study also presents Corpus CEFALA-1, a free public database of Brazilian Portuguese, developed for the final step of simulations and getting results. The database includes 104 speakers guided by a specific protocol for the collection of audio-visual speech samples recorded in the studio.
Data: 07/12/2018 -
Horário: 09:00
Local: Sala 2419 - PPGEE
Aluno: Ivan Reinaldo Meneghini
Orientador(a): Frederico Gadelha Guimarães
Co-Orientador(a): Antônio Gaspar-Cunha
Título: Uma Proposta de Algoritmo Baseado em Cone de Preferência para Otimização com Muitos Objetivos e Robusta
Banca:Prof. Dr. Frederico Gadelha Guimarães - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Antonio Gaspar-Cunha - Coorientador (Instituto de Polímeros e Compósitos (IPC) (UMINHO))
Prof. Dr. Myriam Regattieri De Biase da Silva Delgado (DAINF (UTFPR))
Prof. Dr. Rodrigo Tomás Nogueira Cardoso (Departamento de Física e Matemática (CEFET-MG))
Prof. Dr. João Antônio de Vasconcelos (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Rodrigo César Pedrosa Silva (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Um problema de otimização multi-objetivo (POM) consiste na determinação do valor ótimo de um conjunto de M funções f1(x), , fM(x) conflitantes chamados de objetivos, sendo x um vetor em um espaço de dimensão N, chamado de espaço de decisão. Uma das características desejáveis do conjunto solução de um POM é a robustez de suas soluções. Soluções ótimas sensíveis à presença de ruído em sua vizinhança provocam a perda da otimalidade . Uma solução robusta é uma solução sub-ótima que permanece estável em sua vizinhança no espaço de decisão. Um outro desafio de um POM surge quando o número de objetivos é maior do que três. Nesta situação a visualização das soluções disponíveis e a escolha de uma solução em particular se torna uma tarefa muito difícil. Este trabalho apresenta um algoritmo co-evolutivo para otimização robusta multi-objetivo, considerando a minimização do pior caso (worst case minimization) em uma região de interesse (Region of interest - ROI) do espaço dos objetivos definida a priori pelo tomador de decisão. A determinação da ROI é feita por meio de uma nova meto metodologia de geração de vetores de peso que permite sua definição de forma simples e intuitiva. Este método também permite a geração de um conjunto arbitrário de vetores de peso necessários em algoritmos que utilizam o método da decomposição/agregação. Além disso este trabalho apresenta um novo conjunto de funções de teste para otimização multiobjetivo usual e robusta e um novo método de visualização de soluções em espaços de alta dimensionalidade. Os experimentos realizados mostram que o método de geração de vetores de peso é eficiente e que o algoritmo co-evolutivo proposto é capaz de determinar soluções robustas de forma irrestrita ou em uma ROI definida pelo tomador de decisão. Além disto ferramenta de visualização proposta permite a análise da distribuição e convergência das soluções obtidas no espaço dos objetivos de forma intuitiva.
Abstract
A multi-objective optimization (MOP) problem consists of finding the optimal value of a set of M conflicting f1 (x), ..., fM (x) functions called objectives, where x is a vector in a dimension space N, called Decision Space. One of the desirable characteristics of the MOP solution set is the robustness of its solutions. Optimal solutions sensitive to the presence of noise in your neighborhood cause loss of optimality. A robust solution is a suboptimal solution that remains stable in its vicinity in the decision space. Another MOP challenge arises when the number of objectives is greater than three. In this situation the visualization of the solutions available and the choice of a particular solution becomes a very difficult task. This work presents a co-evolution algorithm for robust multi-objective optimization, considering the worst case minimization in a region of interest (ROI) of the objective space defined a priori by the decision maker. The determination of the ROI is done by means of a new methodology methodology of generation of vectors of weight that allows its definition of simple and intuitive form. This method also allows the generation of an arbitrary set of weight vectors, used in algorithms that use the decomposition/aggregation method. In addition, this work presents a new set of benchmark functions for usual and robust multiobjective optimization and a new method of visualizing solutions in high dimensional spaces. The experiments performed show that the method of generation of weight vectors is efficient and that the proposed co-evolution algorithm is able to determine robust solutions unrestrictedly or in a ROI defined by the decision maker. In addition, this proposed visualization tool allows the analysis of the distribution and convergence of the solutions obtained in the objective Space in an intuitive way.
Exames de Qualificação
Data: 23/11/2018 -
Horário: 13:30
Local: Auditório CPH
Aluno: Guilherme Monteiro de Rezende
Título: Simulador Eletrônico de Cargas com Capacidade Regenerativa e Controle de Tensão para Testes em Equipamentos Elétricos
Banca:Prof. Dr. Victor Flores Mendes - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Clodualdo Venicio de Sousa - Coorientador (Engenharia Elétrica (UNIFEI))
Prof. Dr. Seleme Isaac Seleme Júnior (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Lenin Martins Ferreira Morais (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Pedro Gomes Barbosa (Engenharia Elétrica (UFJF))
Data: 23/11/2018 -
Horário: 08:30
Local: Sala 2419 - PPGEE
Aluno: Tiago de Sá Ferreira
Título: Sistemas de Condicionamento de Energia Para Aplicação em Redes Elétricas Inteligentes
Banca:Prof. Dr. Lenin Martins Ferreira Morais - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Seleme Isaac Seleme Júnior (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Victor Flores Mendes (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Heverton Augusto Pereira (Departamento de Engenharia Elétrica (UFV))
Suplente: Prof. Dr. Pedro Francisco Donoso Garcia (DELT (UFMG))
Data: 27/11/2018 -
Horário: 08:30
Local: Sala de Seminários 1012, Bloco de Ligação EE/UFMG
Aluno: Brenner Santana Rego
Título: Fault-tolerant Control Based on Set-theoretic Methods for Unmanned Aerial Vehicles
Banca:Prof. Dr. Guilherme Vianna Raffo - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Davide M. Raimondo (DIII (University of Pavia))
Prof. Dr. Bruno Otávio Soares Teixeira (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Bruno Vilhena Adorno (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Carlos Andrey Maia (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Roberto Kawakami Harrop Galvão (DSC (ITA))
Data: 29/11/2018 -
Horário: 09:00
Local: Sala de Seminários 1012, Bloco de Ligação EE/UFMG
Aluno: Marcus Vinicius de Paula
Título: Identificação de Sistemas por Subespaços: Abordagens para Malha Fechada, Sistemas a Parâmetros Variantes e Representação de Incertezas
Banca:Prof. Dr. Bruno Otávio Soares Teixeira - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Mazoni Andrade Marçal Mendes (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Luciano Antônio Frezzatto Santos (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Rodrigo Alvite Romano (DEE (Instituto Mauá de Tecnologia))
Data: 30/11/2018 -
Horário: 09:00
Local: Sala 2418B - PPGEE
Aluno: Geraldo Pereira de Souza
Título: Monitoramento Distribuído e Autorreconfigurável da Qualidade da Energia Elétrica em Microgrids
Banca:Prof. Dr. Wallace do Couto Boaventura - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Victor Flores Mendes (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Lenin Martins Ferreira Morais (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Heverton Augusto Pereira (DEL (UFV))
Data: 30/11/2018 -
Horário: 13:30
Local: Sala 2419 - PPGEE
Aluno: Vinícius Rezende Carvalho
Título: Paradigmas Ativos para Identificação de Sistemas Ictogênicos
Banca:Prof. Dr. Eduardo Mazoni Andrade Marçal Mendes - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Márcio Flávio Dutra Moraes (Departamento de Fisiologia e Biofísica (UFMG))
Prof. Dr. Antonio Carlos Roque da Silva Filho (Departamento de Fisica (USP - Ribeirão Preto))
Prof. Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres (DELT (UFMG))
Suplente: Prof. Dr. Cleiton Lopes Aguiar (Departamento de Fisiologia e Biofísica (UFMG))
Dissertações de Mestrado
Data: 21/11/2018 -
Horário: 09:00
Local: Sala de Seminários 1010, Bloco de Ligação EE/UFMG
Aluno: MATHEUS VEIGA DE LIMA
Orientador(a): Fernando de Oliveira Souza
Título: Sistemas de Teleoperação Bilateral Sujeitos a Atrasos Variantes no Tempo
Banca:Prof. Dr. Fernando de Oliveira Souza - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Armando Alves Neto ((UFMG))
Prof. Dr. Leonardo Amaral Mozelli ((UFMG))
Prof. Dr. Leonardo Antônio Borges Tôrres (DELT (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho apresenta métodos de análise de estabilidade para sistemas de teleoperação bilateral sujeitos a atrasos variantes no tempo. Um sistema de teleoperação bilateral consiste num sistema robótico onde um operador atua sobre um manipulador local e esse comando é transmitido até um manipulador remoto, a bilateralidade se deve a interação com o ambiente, a qual é refletida de volta para o operador. Para que essa transmissão de dados ocorra é necessários um canal de comunicação que inevitavelmente, devido às longas distâncias entre os manipuladores, tráfego da rede, entre outros fatores, insere atrasos variantes no tempo ao sistema que podem causar instabilidade e reduzir o desempenho. O principal resultado desta pesquisa é a demonstração que diferentes condições de estabilidade baseadas em desigualdades matriciais lineares (LMIs) possuem uma mesma solução analítica, resultando assim em uma condição que relaciona os atrasos de comunicação no sistema com os parâmetros da lei de controle, de forma que não há necessidade de dispêndio computacional para encontrar os maiores atrasos para os quais o sistema se mantém estável para um dado controlador, ou alternativamente, determinar os parâmetros do controlador que garante a estabilidade do sistema para valores máximos de atrasos dados. Simulações computacionais e experimentos reais são apresentados para ilustrar a efetividade do resultado proposto.
Abstract
This work presents methods of stability analysis for bilateral teleoperation systems subject to time-varying delays. A bilateral teleoperation system is a robotic system where an operator acts on a local manipulator and this command is transmitted to a remote manipulator, the bilaterality is due to interaction with the environment, which is reflected back to the operator. For this data transmission to occur a communication channel is required which inevitably, due to the long distances between the manipulators, network traffic, among other factors, inserts time-varying delays into the system that can cause instability and reduce performance. The main result of this research is the demonstration that different stability conditions based on linear matrix inequalities (LMIs) have the same analytical solution, thus resulting in a condition that relates the communication delays in the system with the control law parameters, so that there is no the computational cost to find the largest delays for which the system becomes estable for a specific controller, or alternatively for the controller parameters that guarantee the stability of the system for given maximum delays. Computational simulations and real experiences are presented to illustrate the effectiveness of the proposed result.
Data: 23/11/2018 -
Horário: 13:30
Local: Sala 2418A - PPGEE
Aluno: João Guilherme Nizer Rahmeier
Orientador(a): Luiz Guilherme Costa Melo
Co-Orientador(a): Omar Paranaiba Vilela Neto
Título: Controle da Magnetização via Efeito Hall de Spin em Nanomagnetos de Anisotropia Planar para Circuitos Lógicos de Baixo Consumo
Banca:Prof. Dr. Luiz Guilherme Costa Melo - Orientador ((UFMG))
Prof. Dr. Omar Paranaiba Vilela Neto - Coorientador (DCC (UFMG))
Prof. Dr. Rodney Rezende Saldanha (DEE (UFMG))
Prof. Dr. José Augusto Miranda Nacif (IEF (UFV))
Suplente: Prof. Dr. Flávio Henrique Vasconcelos (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Circuitos lógicos nanomagnéticos (circuitos NML) surgem como uma alternativa aos circuitos baseados na tecnologia CMOS de alta densidade que recentemente apresentaram problemas de dissipação de energia térmica e consumo de energia estática. Os circuitos NML utilizam a magnetização de partículas nanomagnéticas para representação de dados na forma binária, bem como o acoplamento dipolar entre partículas para processar e propagar informação, além de não necessitarem de energia para manter os dados armazenados. O presente trabalho propõe um algoritmo de análise do controle da magnetização de partículas nanomagnéticas com anisotropia planar utilizando o efeito Hall de spin (EHS). Essa abordagem utiliza a intensidade de corrente até duas ordens de grandeza menor que as tecnologias até então utilizadas para gerar os sinais de controle do circuito. O algoritmo é composto de um método numérico para solução da equação de Landau-Lifshitz-Gilbert que modela a precessão da magnetização de partículas magnéticas. Incorpora-se nesse sistema o campo térmico, representado por um processo de movimento Browniano, bem como o termo de corrente de spin do EHS para a criação de sinais de clock. O impacto das simplificações físicas empregadas no método são validados utilizando o simulador Object-Oriented Micromagnetic Framework (OOMMF), desenvolvido pelo National Institute of Standards and Technology (NIST). O algoritmo proposto apresentou ganhos de desempenho de 12 a 259 vezes em relação ao OOMMF para os casos estudados, tornando relevante o seu uso para o projeto e simulação de circuitos NML com partículas de anisotropia planar. Adicionalmente, são apresentados critérios para configuração da simulação, análises de estabilidade, efeitos da variação dos parâmetros de simulação na precessão das magnetizações, bem como uma análise de fios magnéticos e portas inversora, AND, OR e XOR, que são as bases para a composição de circuitos mais complexos.
Abstract
Nanomagnetic logic circuits (NML circuits) emerge as an alternative to high-density CMOS technology circuits that have faced problems of thermal energy dissipation and static energy consumption. NML circuits do not require the energy to keep data stored; they use magnetization of nanomagnetic particles to represent data in binary form, as well as dipole coupling between particles to process and propagate information. In this work, a framework is proposed for the analysis of the control of the magnetization of nanomagnetic particles with planar anisotropy using the spin Hall effect (SHE). This approach uses current intensity up to two orders of magnitude smaller than the technologies then used to generate circuit control signals. The framework is composed of a numerical method for the solution of the Landau-Lifshitz-Gilbert equation that models the precession of magnetization of magnetic particles. It incorporates in this system the approach of the thermal field, represented by a stochastic process of Brownian motion, as well as the term of spin current from the SHE for the modeling of clock signals. The impact of the physical simplifications employed in the method is validated using the Object-Oriented Micromagnetic Framework (OOMMF) developed by the National Institute of Standards and Technology (NIST). The proposed algorithm presented performance gains of 12 to 259 times when compared to the OOMMF version of the studied cases, making relevant its use for the design and simulation of NML circuits with planar anisotropy particles. Also, simulation configuration criteria, stability analyzes, effects of simulation parameters variation on magnetization precession, as well as an analysis of magnetic wires and logic gates like inverter, 'AND,' 'OR' and 'XOR' which are the basis for the composition of more complex circuits.
Data: 26/11/2018 -
Horário: 10:00
Local: Sala de Seminários T005, Bloco III EE/UFMG
Aluno: Paulo Vitor do Carmo Batista
Orientador(a): Hilton de Oliveira Mota
Título: Representação Esparsa e Variação Total Aplicados no Processamento de Sinais de Descargas Parciais
Banca:Prof. Dr. Hilton de Oliveira Mota - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Lucas de Souza Batista (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Maurílio Nunes Vieira (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Ricardo Luiz da Silva Adriano (DEE (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Descargas parciais são descargas elétricas transitórias em formas de pulsos de curta duração que acontecem no interior de sistemas de isolamento. Com o intuito de constatar a existência de descargas parciais, são desenvolvidas e utilizadas técnicas de processamento de sinais que visam possibilitar intervenções e manutenções programadas em equipamentos, evitando assim grandes prejuízos financeiros. Diversas são as técnicas de processamento de sinais existentes que possibilitam eliminação de ruídos, no entanto, por possuir características específicas, sinais com descargas parciais são melhores processados quando utiliza-se a Transformada de Wavelets. Tal transformada permite, entre outras características, a decomposição do sinal em componentes localizados no tempo (translação do sinal) e na escala (dilatação/contração do sinal), o que favorece a representação de sinais estritamente localizados. Especificamente, em uma variação da Transformada de Wavelets conhecida como Transformada de Wavelets Estacionária, permite-se reconstruir um sinal a partir de suas versões deslocadas circularmente obtendo-se um dicionário sobrecompleto. Entretanto, ao utilizar um dicionário sobrecompleto, obtém-se um sistema indeterminado, permitindo infinitas soluções. Assim, com o objetivo de encontrar a melhor solução (menor erro de reconstrução) entre as existentes, é necessário aplicar um método de otimização. Este trabalho apresenta o método conhecido como Wavelet Total Variation, que baseado no algoritmo Split Variable Augmented Lagrangian Shrinkage Algorithm, busca eliminar ruídos em sinais de descargas parciais. O método é aplicado em sinais de descargas parciais medidos em laboratório e gerados por modelos numéricos contendo ruídos do tipo harmônico, gaussiano e impulsivo. Os resultados obtidos mostram que o método obtém expressivos níveis de atenuação dos três tipos de ruído utilizados e produz pouca degradação nas descargas parciais. O método é analisado frente a outro método da literatura e apresenta melhores resultados quantitativos quando comparados os erros resultantes entre os sinais originais e os sinais obtidos.
Abstract
Partial discharges are transient electrical discharges in the form of short pulses that occur inside insulation systems. In order to verify the existence of partial discharges, signal processing techniques are developed and used to enable interventions and scheduled maintenance in equipment, thus avoiding major financial losses. Several are the existing signal processing techniques that allow denoising, however, because they have specific characteristics, partial discharge signals are better processed when using the Wavelet Transform. Such a transform allows, among other characteristics, the decomposition of the signal into components localized in time (signal translation) and in the scale (signal dilation/contraction), which favors the representation of strictly localized signals. Specifically, in a variation of the Wavelet Transform known as Stationary Wavelet Transform, it is possible to reconstruct a signal from its circularly shifted versions by obtaining an overcomplete dictionary. However, by using an overcomplete dictionary, an indeterminate system is obtained, allowing infinite solutions. In order to find the best solution (least reconstruction error) among existing ones, it is necessary to apply an optimization method. This work presents the method known as Wavelet Total Variation, which based on the algorithm Split Variable Augmented Lagrangian Shrinkage Algorithm, aiming to eliminate noise in signals of partial discharges. The method is applied to signals of partial discharges measured in laboratory and generated by numerical models containing noises of harmonic, gaussian and impulsive type. The obtained results show that the method allows expressive levels of attenuation of the three types of noise investigated and produces little degradation in the partial discharges. The method is analyzed against another method in the literature and presents better quantitative results when comparing the resulting errors between original signals and the obtained signals.
Data: 27/11/2018 -
Horário: 13:00
Local: Sala de Seminários 1014, Bloco de Ligação EE/UFMG
Aluna: Amanda Fernandes Vilaça Martins
Orientador(a): Henrique Resende Martins
Co-Orientador(a): Renan Fernandes Kozan
Título: Identificação de Sistemas - Modelo Narx - para a Fadiga Muscular em Indivíduos sem Deficiência Durante Contrações Isométricas Voluntárias
Banca:Prof. Dr. Henrique Resende Martins - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Renan Fernandes Kozan - Coorientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Renan Alves Resende (Departamento de Fisioterapia (UFMG))
Prof. Dr. Eduardo Mazoni Andrade Marçal Mendes (DELT (UFMG))
Resumo/abstract
Resumo
Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma metodologia de identificação de sistemas, capaz de modelar a fadiga muscular durante movimentos isométricos voluntários de indivíduos sem deficiência física, através dos dados de sinais eletromiográficos de superfície (sEMG) e de torque. Foi realizado um protocolo com o membro inferior dominante do voluntário para que a fadiga muscular fosse atingida. A medição do torque foi realizada pelo isocionético Biodex System 4 Pro e a coleta da eletromiografia (EMG) foi realizada pelo EMG_800C com eletrodos Ag/AgCl de superfície, não invasivos e na configuração bipolar. O software Labview foi utilizado para a aquisição desses dados e o Matlab para o processamento dos sinais e identificação do sistema estudado. O objetivo foi encontrar um modelo que relacione duas medidas de fadiga muscular, utilizando para isso a eletromiografia como entrada e o torque como saída do sistema. Nessa análise, a metodologia proposta envolveu o modelo NARX (Nonlinear Auto-Regressive with eXogenous Inputs) juntamente com os algoritmos de taxa de redução de erro (ERR), critérios de Akaike (AIC) e critério de Bayes (BIC). Os resultados apresentados demonstram que o modelo proposto para cada voluntário pode ser utilizado devida a semelhança estatística encontrada, além disso, todos os modelos sugeridos obtiveram bons resultados quando comparados a outros trabalhos da literatura. O erro RMS médio para o modelo com 15 regressores foi de 5,24% 2,59%; já para 10 regressores foi de 6,89% 2,83% e; para o modelo geral, 5,54% 3,21. Isso permite concluir que a metodologia adotada neste trabalho obteve sucesso para as condições estudadas.
Abstract
This work consists of the development of a system identification methodology capable of modeling muscle fatigue during voluntary isometric movements of individuals without physical disability, using surface electromyographic (sEMG) and torque data. A protocol was performed with the dominant lower limb of the volunteer so that muscle fatigue was achieved. The torque measurement was performed by the isokinetic Biodex System 4 Pro and EMG was performed by the EMG_800C with non - invasive surface Ag / AgCl electrodes and in the bipolar configuration. Labview software was used for the acquisition of this data and Matlab for signal processing and identification of the system studied. The objective was to find a model that relates two measures of muscular fatigue, using for this the electromyography as input and the torque as output of the system. In this analysis, the proposed methodology involved the NARX (Nonlinear Auto-Regressive with eXogenous Inputs) model, with the error reduction rate (ERR), Akaike (AIC) and Bayes (BIC) criteria algorithms. The results show that the model proposed for each volunteer can be used due to the statistical similarity found. In addition, all the suggested models obtained good results when compared to other studies in the literature. The mean RMS error for the model with 15 regressors was 5.24% 2.59%; already for 10 regressors was 6.89% 2.83% and; for the general model, 5.54% 3.21. This allows concluding that the methodology adopted in this work was successful for the conditions studied.
Data: 30/11/2018 -
Horário: 14:00
Local: Sala 2005 do Bloco III da EEUFMG
Aluna: Nayara Grazielle do Nascimento Irias
Orientador(a): Helder de Paula
Título: Metodologia Baseada em Física da Falha para a Análise da Confiabilidade de Inversores Instalados em Ambientes Hostis
Banca:Prof. Dr. Hélder de Paula - Orientador (Faculdade de Engenharia Elétrica (UFU))
Prof. Dr. Lenin Martins Ferreira Morais (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Anderson Vagner Rocha (Departamento de Engenharia Elétrica (CEFET - MG))
Resumo/abstract
Resumo
O desempenho de diversos processos industriais está atrelado ao funcionamento confiável de sistemas de acionamento de máquinas elétricas, onde o defeito de um único item desses sistemas pode ocasionar imensas perdas financeiras como as paradas de produção nos setores de mineração, siderurgia e extração de petróleo. Nesse contexto, o estudo da confiabilidade é muito importante de forma a determinar estratégias para aumentar a disponibilidade desses sistemas, prevendo o tempo de vida, planejando adequadamente manutenções e substituições de componentes e/ou sistemas, quando necessário. Ademais, em trabalhos anteriores foi apresentada uma configuração inovadora para sistemas de acionamento de cabos longos, a qual beneficia substancialmente os setores de mineração e aplicações off-shore, com a instalação da ponte inversora e do banco de capacitores do link CC próximos ao motor eliminando problemas de alta frequência e submetendo esses componentes ao mesmo ambiente do motor, que, geralmente, é hostil e de difícil acesso. Assim, a avaliação da confiabilidade desse sistema deve ser ainda mais criteriosa para comprovar sua viabilidade e real possibilidade de utilização. Apresenta-se então, neste trabalho, o estado da arte sobre estudos de confiabilidade aplicados a inversores, onde abordagens baseadas em física da falha (PoF) são, particularmente, analisadas, investigando a aplicabilidade de métodos de predição em diferentes fases do desenvolvimento dos dispositivos de potência. Identificam-se vantagens e desvantagens das várias metodologias e conclui-se que é necessário a implementação de uma nova abordagem baseada em PoF, onde a abordagem da PoF e aquela baseada em resultados de testes são combinadas a métodos probabilísticos. A nova abordagem é metodologicamente apresentada, na qual elegem-se inicialmente os componentes mais críticos dos sistemas de acionamento, os quais são: dispositivos semicondutores (IGBTs, neste caso) e capacitores eletrolíticos. Em seguida os principais estressores foram designados, onde o aumento e variação da temperatura foram apontados como fatores mais significativos na redução da vida útil desses dispositivos, e ainda a presença de umidade, vibração e poeira como estressores significativos no processo de degradação dos mesmos. Considerando a topologia estudada, entende-se que os inversores e bancos de capacitores do link CC estão sujeitos a esses fatores de forma ainda mais agressiva. Foram avaliados, na sequência, os mecanismos de falhas aos quais os capacitores e IGBTs estariam sujeitos a partir da influência dos estressores mencionados, e os perfis de missão foram indicados de acordo com a aplicação esperada. Posteriormente, foram apresentados os modelos de tempo de vida empíricos e ferramentas estatísticas foram selecionadas para tratar a variação de parâmetros físicos, ambientais e de modelos desses dispositivos. Posteriormente, são realizados estudos de caso no âmbito da confiabilidade de sistemas de acionamento, com foco no inversor, utilizando a nova abordagem baseada em física da falha, confrontando os resultados obtidos com aqueles de publicações recentes. Por fim, é realizada a validação da metodologia proposta neste trabalho e sugere-se a continuidade dos estudos práticos tendo em vista esta aplicação, considerando pesquisas recentes realizadas na indústria que comprovam a relevância do tema.
Abstract
The performance of several industrial processes is linked to the reliable operation of drive systems, where the defect of a single item of such systems may lead to huge financial losses, such as production downtime in mining, steel and oil extraction sectors. In this context, reliability study is relevant to determine strategies to increase the availability of these systems, predicting the lifetime, planning maintenance and replacements of components and/or systems when necessary. In addition, previous work has presented an innovative configuration for long cable drive systems, which substantially benefits mining and offshore applications, with the installation of inverter and DC link capacitor bank near to the motor, suppressing high frequency problems and subjecting these components to the same environment of the motor, which is generally hostile and of rough access. Thus, the evaluation of this systems reliability should be even more rigorous to prove its feasibility and a real possibility of use. This paper presents the state-of-the-art in reliability studies applied to inverters, where approaches based on physics-of-failure (PoF) are particularly analyzed, investigating the applicability of prediction methods at different stages of power devices development. The advantages and disadvantages of several methodologies are identified, and it is concluded that a new approach based on PoF is necessary, where the PoF approach and test-based approach are combined with probabilistic methods. The new approach is methodologically presented, in which the most critical components of the drive systems are chosen, which are: semiconductor devices (IGBTs in this case) and electrolytic capacitors. Thereafter, the main stressors are assigned, where temperature rise and variation were indicated as the most significant factors in the loss life of these devices, and the presence of humidity, vibration, and dust as significant stressors in the process of degradation of the same ones. Considering the topology studied, it is understood that DC link capacitor banks and inverters are subject to these factors even more aggressively. Then, the failure mechanisms to which the capacitors and IGBTs could be subjected were evaluated considering the influence of the stressors mentioned. Hereupon, mission profiles were mapped according to the expected application. Subsequently, empirical lifetime models were presented, and statistical tools were depicted to handle the variation of physical, environmental and model parameters of these devices. Therefore, case studies were carried out, considering drive systems reliability, focusing on the inverter, using the new approach based on PoF, comparing the results obtained with those of recent publications. Finally, the methodology proposed in this work was validated and it was suggested the continuity of the practical studies regarding this application, considering recent research in the industry which testify the relevance of this subject.
