Dissertações - Engenharia Elétrica - FEIS

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https://hdl.handle.net/11449/77276

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Sistema de monitoramento da qualidade do ar em ambientes internos implemetado em nuvem Azure
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-01-16) Cruz, Eduardo Lopes da; Silva, Alexandre César Rodrigues da [UNESP]
Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de uma solução IoT para medição das condições de qualidade do ar em ambientes internos utilizando serviços em nuvem para coleta, visualização e armazenamento dos dados do ambiente. O projeto utiliza-se do microcontrolador ESP8266 usado como dispositivo IoT para leitura dos dados coletados pelos sensores DHT22, MICS6814 e DSM591A, fazendo o envio dos dados para os serviços em nuvem fornecidos pela plataforma Microsoft Azure através da Internet via WiFi usando os protocolos TCP/IP e MQTT. Foi desenvolvido um ambiente em nuvem Azure para coleta, armazenamento e visualização dos dados utilizando os serviços em nuvem IoT Hub, Blob Storage e IoT Central, visando reduzir ao máximo o custo de implementação usando a maior quantidade de serviços em nuvem de forma gratuita. Para coleta de dados, o dispositivo IoT foi instalado em um laboratório de informática na Escola Técnica Estadual de Jales (São Paulo) entre 27 de julho e 18 de agosto, com a leitura de dados realizada as quintas e sextas-feiras, das 08 às 17h, em intervalos de 30 minutos a cada leitura. Os resultados obtidos foram satisfatórios visto que o dispositivo IoT e os serviços em nuvem atenderam as necessidades do projeto, os dados coletados podem ser vistos em forma de gráficos. Por fim, o uso de serviços em nuvem apresentaram custo baixo devido às configurações de utilização escolhidas para cada serviço e atenderam as necessidades de comunicação entre o dispositivo IoT, armazenamento e visualização dos dados através da Internet.
Síntese de controle chaveado para sistemas fuzzy Takagi-Sugeno usando uma função de Lyapunov fuzzy
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-25) Solis Oncoy, Dante Javier; Cardim, Rodrigo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O uso de uma função Lyapunov fuzzy tem vantagens no estudo da estabilidade dos sistemas fuzzy Takagi-Sugeno (T-S), assim como no projeto de estratégias de controle mais eficientes. Nesta dissertação, é proposta uma nova abordagem para o projeto de controladores chaveados usando uma função de Lyapunov fuzzy. Utilizando as propriedades da combinação convexa de números, são apresentadas novas condições de projeto expressas na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs) para um controlador chaveado com uma lei de chaveamento baseada nas funções max e min, as quais são amplamente usadas na literatura com respeito aos sistemas chaveados. A vantagem da abordagem proposta é que ela apresenta um baixo esforço computacional no projeto dos ganhos e um baixo número de controladores a serem chaveados, em comparação com outros métodos apresentados na literatura. Além disso, ela pode ser estendida para o projeto de controladores chaveados usando uma função de Lyapunov fuzzy generalizada, diminuindo o conservadorismo das condições para um grau mais alto de generalização. Portanto, com base nessa proposta, um controlador chaveado será projetado levando em conta um sistema não linear com a presença de incertezas e, no caso de sistemas não lineares sem a presença de incertezas, a estratégia do controlador chaveado será aplicada a um controlador baseado na compensação paralela distribuída (PDC), para logo apresentar o controlador de não compensação paralelo distribuído (non-PDC) chaveado, a fim de reduzir o conservadorismo das condições de projeto. Vários exemplos serão analisados a fim de esclarecer os conceitos fundamentais que serão úteis para o desenvolvimento deste trabalho, assim como para verificar a eficiência dos resultados obtidos em relação a outros métodos propostos na literatura.
GRASP com path relinking aplicado ao problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-30) Yamamoto, Rafael Yuki de Souza; Lázaro, Rubén Augusto Romero [UNESP]; Possagnolo, Leonardo Henrique Faria Macedo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Esta dissertação apresenta uma nova abordagem para resolver o problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica utilizando o greedy randomized adaptive search procedure (GRASP) com o path relinking (PR), sendo a busca local de ambos realizados pela heurística steepest descent heuristic. Esta estratégia foi utilizada para resolver o modelo matemático aproximado através de formulações de programação cônica de segunda ordem inteira mista. Nesta proposta todos os circuitos estão inicialmente fechados e, através da solução de alguns problemas de fluxos de carga para redes levemente malhadas, os circuitos são abertos de forma que o sistema ao final da fase construtiva seja radial e conexo. Para auxiliar na geração das soluções, foram implementados dois pré-processamentos, onde o primeiro tem a função de reduzir o espaço de busca e o segundo garante a factibilidade topológica na geração da solução. As soluções geradas pelo GRASP variam de acordo com o valor do parâmetro α, onde é possível optar por uma geração variando de gulosa para uma totalmente aleatória. Após a geração de duas soluções de qualidade, é realizado o PR entre elas, onde uma é escolhida como solução inicial e, a outra, como solução guia. A melhor solução encontrada é utilizada junto à próxima solução gerada pelo GRASP em um novo PR. Este processo se repete até atender o critério de parada, que será após o GRASP gerar um certo número de soluções. Foram utilizados os métodos forward e backward para verificar qual disposição das soluções apresenta melhor resultado. Neste estudo, também se compara a eficiência do solver GUROBI com as meta-heurísticas GRASP e GRASP-PR para os sistemas de 84, 118, 136 e 415 barras. Além disso, verifica-se as diferenças obtidas pelas disposições forward e backward. Os algoritmos e seus pré-processamentos propostos foram implementados em linguagem AMPL.
Análise do modelo de fator de distribuição de transferência de potência para fluxo de potência ótimo e planejamento da expansão de sistemas de transmissão
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-10) Dominguez, Ines Celsa Castillo; Possagnolo, Leonardo Henrique Faria Macedo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Neste trabalho, analisa-se os modelos matemáticos dos problemas de fluxo de potência ótimo (FPO) dc em sistemas de transmissão e de planejamento da expansão da transmissão estático (PET) dc utilizando-se a teoria do fator de distribuição de transferência de potência, do inglês power transfer distribution fator (PTDF). O principal objetivo de se utilizar o PTDF em ambas as formulações é a redução do tamanho dos problemas, tanto em relação ao número de variáveis de decisão quanto ao número de restrições, visando a diminuição do esforço computacional de resolução. Os testes para o problema de FPO dc foram realizados utilizando-se quatro sistemas: IEEE de 30, 200, 588 e 10000 barras, sendo comparados os modelos de FPO dc tradicional e o baseado no PTDF. Da mesma forma, para o problema PET dc são testados e analisados os sistemas Garver de seis barras, IEEE de 24 barras, Sul brasileiro de 46 barras e Colombiano de 93 barras para três modelos: o modelo linear disjuntivo e duas modelagens baseadas no PTDF, sendo uma delas contribuição deste trabalho. Verifica-se que as três formulações fornecem as mesmas soluções para todos os sistemas, o que indica que todas são equivalentes. Para análise de operação, no problema de FPO dc, foram verificadas reduções no esforço computacional com o modelo baseado no PTDF. Finalmente, para o modelo proposto para PET baseando no PTDF, comparado com o disponível na literatura, também se verifica a redução do esforço computacional para resolução do problema.
Detecção, classificação e localização de faltas em parques eólicos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-03) Trindade, Elis Caroline de Souza; Leão, Fábio Bertequini; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A partir do aumento da competitividade das centrais de geração eólica na comercialização de energia elétrica no país, a integração de parques eólicos ao sistema interligado nacional (SIN) trouxe consigo grandes desafios e inovações, uma vez que os sistemas elétricos de potência (SEP) que contam com esse tipo de geração, apresentam respostas diferentes considerando a geração convencional (geradores síncronos) frente a distúrbios que possam ocorrer. Sabe-se que os SEP estão constantemente expostos a adversidades seja por intempéries, descargas atmosféricas ou desgastes naturais de seus componentes e para garantir a segurança e confiabilidade na incorporação da geração eólica na matriz energética Brasileira é de fundamental importância a agilidade e precisão no processo de restauração da normalidade caso ocorra alguma falta. Com isso, esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um algoritmo de detecção e classificação de faltas e um algoritmo iterativo de localização de faltas em redes coletoras de parques eólicos onshore. Para a detecção e classificação da falta, a metodologia empregada baseia-se no cálculo da distância Euclidiana de amostras do sinal de tensão do sistema e para a localização das faltas utiliza-se uma metodologia baseada em impedância aparente, usando dados de um terminal de medição. Foram realizados inúmeros testes de curtos-circuitos considerando dois parques eólicos, em diferentes condições operativas. Os resultados mostram a eficiência do método proposto ao detectar os 420 casos de faltas testados com 100% de precisão e classificar corretamente 97,14% das faltas aplicadas para resistência de falta de até 100Ω. Para a localização de faltas o método apresentou erro máximo percentual de 9,32% para faltas do tipo fase-terra, também se analisou a influência da resistência de falta, tipo de falta e distância da falta em relação ao terminal de medição para a localização da falta. Salienta-se da importância dos resultados favoráveis excelentes na detecção e classificação da falta, uma vez que a detecção e classificação do tipo de curto-circuito ocorrido é imprescindível no algoritmo de localização de faltas empregado e evidencia-se que os algoritmos aplicados para redes internas de parques eólicos trouxeram bons resultados podendo ser aplicados em casos reais auxiliando as equipes de manutenção no restabelecimento das condições operativas do sistema.
Localização de faltas em redes de distribuição de energia elétrica com geração distribuída
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-01-30) Ferreira, Diego Santana; Leite, Jonatas Boas [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A crescente exigência de eficiência operacional tem incentivado a modernização do sistema de distribuição de energia com a implementação de novas tecnologias de controle e automação e condicionamento e processamento de dados. A arquitetura integrada do sistema avançado de gerenciamento da distribuição permite o reconhecimento situacional das redes de distribuição. Com a integração do gerenciamento de faltas, incluindo funções de diagnóstico de faltas e planejamento de chaveamento, o serviço de localização de faltas, isolamento e restauração do fornecimento de energia pode ser completamente automatizado. A função de diagnóstico de falta determina a localização mais provável de um evento de falta, bem como a causa da falta usando informações da rede de distribuição e dos relés através arquitetura integrada de operação. Neste estudo, modelos e técnicas de análise de redes de distribuição são utilizados como funções auxiliares nos algoritmos para localização de faltas.
Diagnóstico da COVID-19 utilizando Redes Neurais Artificiais baseadas na Teoria da Ressonância Adaptativa
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-01-27) Silva, Reginaldo José da; Lopes, Mara Lúcia Martins [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A COVID-19 espalhou-se por todo o mundo levando a óbito cerca de 6,6 milhões de pessoas, diversas estratégias foram utilizadas para evitar a propagação dessas infecções, estratégias essas que influenciaram a vida de diversas pessoas. A forma mais eficaz para controle da doença é a detecção e o isolamento que limita a propagação do vírus, consequentemente, salvando vidas. Dentre os diversos testes existentes para detecção e triagem da COVID-19, o teste RT-PCR é considerado o padrão-ouro. No entanto, o teste possui baixa sensibilidade de diagnóstico, resultando numa taxa elevada de falsos negativos. Diversos estudos clínicos mostraram alterações hematológicas e bioquímicas em pacientes infectados, e diante da necessidade por diagnósticos eficientes e mais precisos em fases inicias, surgiram estudos que utilizam estas alterações com algoritmos de aprendizagem de máquinas para ajudar a diagnosticar a doença. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho de diferentes redes neurais baseadas na Teoria da Ressonância Adaptativa (ART), bem como desenvolver uma metodologia rápida e eficaz para a classificação da COVID-19 utilizando exames laboratoriais. Diversas redes ART foram testadas, dentre elas autoexpansíveis e com treinamento continuado, vale ressaltar que as redes ART autoexpansíveis realizam o processo de classificação de forma mais rápida que as redes ART tradicionais, enquanto as redes com treinamento continuado permitem a aprendizagem de modo on-line, tornando o treinamento e a análise mais eficazes. Um total de doze conjuntos de dados de cinco países diferentes contendo diversos biomarcadores sanguíneos foram utilizados, a metodologia foi dividida em duas etapas, a primeira responsável por avaliar a melhor rede ART para estes dados e a segunda por avaliar o comportamento desta rede na classificação de pacientes com COVID-19 em dados de diferentes países. A rede ART Fuzzy Autoexpansível com Treinamento Continuado obteve o melhor desempenho, superando na maior parte das vezes, modelos tradicionais e de aprendizado profundo frequentemente utilizados pela literatura. Além disso, os atributos selecionados mostraram excelente capacidade preditiva ao classificar com eficiência pacientes de diferentes países. Logo, a metodologia proposta pode servir como um método complementar ao RT-PCR, diminuindo a taxa de falsos positivos ou negativos, ou até mesmo como uma alternativa de baixo custo para a detecção.
Switched control via static output feedback for uncertain LTI systems
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-01-11) Vargas, Leandro Campos; Assunção, Edvaldo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
The switched static output feedback control applied to uncertain linear time-invariant (LTI) systems is addressed in this work.The approach chosen for the design of static output feedback (SOF) gains is based on the two-stage method, which consists in obtaining a state feedback gain matrix which is then used as an input parameter for the design of the desired static output feedback gain at the second stage. The solution for the investigated problems is presented in terms of linear matrix inequalities (LMIs), obtained by means of the application of the Finsler’s Lemma. The method proposed was applied on the design of controllers for an active suspension system. In the practical experiments the dynamic performance achieved with the implementation of the derived controllers attests to the potential of the proposed strategy for designing switched static output feedback controllers. The obtained results are compared with a robust static output feedback controller design.
Controle ótimo de inversor inteligente para sistemas fotovoltaicos para melhorar a operação de redes de distribuição
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-09-30) Freitas, João Victor Marangon de; Lázaro, Rubén Augusto Romero; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O presente trabalho tem por finalidade realizar o controle ótimo de potência reativa (controle Volt-VAr) em inversores inteligentes de sistemas fotovoltaicos com o objetivo de melhorar a operação dos sistemas de distribuição. O principal objetivo é melhorar a operação no sistema de distribuição encontrando a geração e o ajuste de controle da função Volt-VAr dos inversores inteligentes acoplados a sistemas fotovoltaicos. Serão determinadas as localizações dos sistemas fotovoltaicos nas barras do sistema de distribuição. O modelo matemático apresentado é um problema de programação não linear inteira mista que tem como finalidade otimizar a operação do sistema de distribuição. A proposta apresentada é resolvida utilizando a metaheurística VNS e um modelo matemático de otimização. Para que seja possível demonstrar o desempenho da proposta de otimização foram utilizados os sistemas de 14 e 33 barras do IEEE. Com os testes é possível verificar que o controle de tensão foi melhorado e as perdas foram minimizadas utilizando o controle Volt-VAr, com isso, melhorando a operação da rede de distribuição.
Alocação e ajuste ótimo de dispositivos d-facts em sistemas de distribuição de energia elétrica usando algoritmo genético
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-09-09) Regis, Edivan Queiroz Pereira; Leite, Jonatas Boas [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Nos sistemas elétricos de transmissão e distribuição, parte significativa das preocupações se concentram em manter o sistema operando dentro de seus limites operacionais com a mínima perda possível. Com tal enfoque, muitos equipamentos eletroeletrônicos, têm sido usados. Reguladores de tensão, bancos de capacitores e, mais recentemente, os dispositivos FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems), também chamados de D-FACTS (Distributed–FACTS), quando aplicados em sistemas de distribuição de energia elétrica. Com os D-FACTS é possível obter uma regulação mais precisa dos limites operacionais do sistema elétrico, pois o ajuste de seus parâmetros é contínuo e realizado de forma automática. Neste trabalho, propõe-se realizar a alocação e ajustes ótimos dos dispositivos com conversores eletrônicos capazes de fazer a compensação série, como o DSSC (Distributed Static Series Compensator), DVR (Dynamic Voltage Restorer) em sistemas de distribuição por meio da solução de um problema de fluxo de potência ótimo. A solução desse problema pode ser alternativamente obtida usando algoritmos metaheurísticos devido sua eficácia em problemas dessa natureza. Em particular, aplica-se o algoritmo genético, em que, sua performance é avaliada por meio dos sistemas testes de 17, 33 e 135 barras.
Métodos de otimização aplicados ao projeto de arrays esparsos lineares para imagem por ultrassom
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-08-31) Castro, Lucas Iohan Dutra de; Higuti, Ricardo Tokio [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As ondas ultrassônicas são úteis para a formação de imagens de materiais utilizados na indústria, assim como para diagnósticos médicos por imagem. No âmbito das imagens ultrassônicas, os métodos que otimizam custos físicos e computacionais são alvos de pesquisa, pois mantêm certos níveis de qualidade em inspeções preventivas e corretivas de componentes, e também na caracterização de tecidos moles e de materiais rígidos biológicos. Os arrays de transdutores ultrassônicos são utilizados para obter imagens, existindo um padrão de qualidade associado ao espaçamento (pitch) entre os elementos que os compõem de até metade do comprimento de onda (λ/2). Esse padrão pode não ser seguido se houver a finalidade de reduzir custos relacionados ao tempo de processamento, assim como a redução do número de elementos do array. Isso é feito recorrendo-se aos arrays esparsos, nos quais estão incluídos pitches variados e maiores do que λ/2, existindo muitas divergências na qualidade das imagens resultantes de um número muito grande de combinações possíveis de arrays esparsos. O presente trabalho tem como principal proposta desenvolver duas funções objetivo capazes de avaliar adequadamente os arrays esparsos, sendo a primeira relacionada às intensidades dos artefatos presentes em alguns cenários de imagem simulados por Point Spread Function (PSF), e a segunda associada a diversas métricas provenientes do padrão de radiação e de outras funções que representam as configurações de array esparso linear. A primeira função objetivo é validada através de uma comparação de pontuações finais entre imagens por PSF e por dados experimentais, e as pontuações são associadas a um grupo de 18 configurações de array esparso. A segunda função objetivo, que é desenvolvida com base na primeira, requer processamentos mais rápidos e então é utilizada em alguns métodos de busca capazes de encontrar desejáveis configurações de array esparso. Através das duas funções objetivo, são obtidos dois conjuntos de pontuações finais, sendo relativamente próximos entre si para um grupo de 31 configurações de array esparso, o qual inclui os 18 arrays anteriores. Para 4 arrays com desempenhos distantes entre si, a classificação numérica conjunta é a mesma entre as duas funções objetivo, e também a mesma em relação aos desempenhos gerais por dados experimentais.
Projeto de controladores clássicos e com modos deslizantes para o acionamento de motores de indução
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-05-05) Souza, Gustavo Vargas de; Ribeiro, Jean Marcos de Souza [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Nesta dissertação são analisados dois métodos de controle para o acionamento de um Motor de Indução Trifásico (MIT) com rotor gaiola de esquilo. O primeiro método se trata de um controlador convencional PI utilizado em conjunto com o controle vetorial orientado pelo fluxo do rotor, no qual é desenvolvida uma abordagem de projeto baseado em diagramas de Bode. O segundo método se trata do projeto de um controlador robusto designado como Controlador com Estrutura Variável e Modos Deslizantes Integral (do inglês, Integral Sliding Mode Control - ISMC) para rastreamento da velocidade e do fluxo, oferecendo robustez à incertezas paramétricas e à rejeição de distúrbios. Além do controlador ISMC, aplica-se os conceitos do Observador de Modos Deslizantes (do inglês, Sliding Mode Observer - SMO) para estimação da velocidade do rotor do MIT. Através de simulações via Simulink, constatou-se que o projeto dos controladores PI, usando a abordagem apresentada, facilita a determinação dos ganhos do controlador obtendo respostas ótimas, quando comparado a métodos heurísticos ou por tentativa e erro. As simulações para o controlador ISMC demonstraram que o mesmo auxilia na rejeição à distúrbios e variações paramétricas, promovendo uma resposta rápida e satisfatória, enquanto o observador SMO projetado fornecia, adequadamente, a velocidade estimada do rotor do MIT.
Detecção de desequilíbrio de tensão em microrredes utilizando redes neurais perceptron
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-05-02) Marques, Roberta Carvalho; Paschoarelli Júnior, Dionízio [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As microrredes podem ser consideradas pequenos conjuntos de cargas e geradores distribuídos, que operam como um único sistema controlável, fornecendo energia e calor para sua área local. Para as concessionárias, as microrredes podem ser consideradas como unidades controladas do sistema de energia. Para o consumidor, as microrredes podem ser projetadas para atender às suas necessidades especiais. Esses sistemas se caracterizam pelo uso extenso de tecnologias da informação, comunicação e automação, permitindo atender a demanda de forma eficiente e otimizada. Os geradores que são utilizados em uma microrrede são geralmente microfontes de energia renovável. Da perspectiva operacional, os geradores devem ser equipados com controles para fornecer a flexibilidade necessária para assegurar que a microrrede opere como um único sistema coletivo e mantenha a Qualidade de Energia Elétrica (QEE) especificadas. Em uma rede de energia elétrica convencional existem geradores síncronos, que são normalmente responsáveis pelo controle de tensão e frequência dos sistemas, o que não se encontra com facilidade em uma microrrede. Quando ocorre o isolamento de uma microrrede, principalmente por causa de eventos não planejados, existe grande probabilidade de ocorrer distúrbios de Qualidade de Energia Elétrica. Com essa exposição e o aumento de instalações de microrredes dá-se a necessidade de metodologias que detectam os problemas de QEE. Considerando a visão das técnicas de detecção de distúrbios de QEE, esta dissertação retrata uma estratégia baseada em Redes Neurais Artificiais perceptron multicamadas em conjunto com simulações do software OpenDSS. Os testes foram realizados em uma microrrede teste adaptada da rede IEEE 13 barras. Os resultados demonstraram-se satisfatórios e efizazes para a detecção dos desequilíbrios de tensão e afundamento e elevação de tensão.
Construção, modelagem e controle de um pêndulo com roda de reação utilizando técnicas modernas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-04-25) Andreassa, Marcio Maesta; Ribeiro, Jean Marcos de Souza [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho tem o foco na modelagem e controle do pêndulo invertido por roda de reação. É uma variante relativamente nova do pêndulo invertido com dinâmica não linear, que utiliza como atuador uma roda de reação para troca de momento angular, que tem sido de interesse às áreas de robótica, pesquisa, acadêmica e aeroespacial. Esta dissertação propõe a modelagem e controle para elevar o pêndulo e estabilizá-lo em um ponto de equilíbrio instável. O pêndulo foi construído com estruturas mecânicas de baixo custo, e também é empregado uma simulação pelo software Matlab Simulink, para análise de desempenho a partir dos parâmetros calculados e obtidos experimentalmente. Para levar o pêndulo até a vizinhança do ponto de equilíbrio instável, foi aplicado um método inspirado no controle de energia, desenvolvendo um movimento denominado swing up. O controlador linear empregado para estabilizar o pêndulo sobre um ponto de um equilíbrio instável consiste de um controle por realimentação de estados. Para a troca de controladores em suas regiões de atuação, foi desenvolvida uma estratégia de chaveamento. A estratégia de chaveamento foi implementada por um microcontrolador, sendo o motor da roda de reação alimentado a partir de uma ponte H. Um software de supervisão e aquisição de dados foi implementado no modelo experimental, com qual é possível, em tempo real, ajustar os ganhos dos controladores e analisar as respostas em gráficos.
Desenvolvimento de um sistema embarcado para ciclismo assistido por eletroestimulação - FES-cycling
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-01-27) Portilla Hernández, Pablo Mauricio; Sanches, Marcelo Augusto Assunção [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Para pessoas com paralisia dos membros inferiores por lesão medular espinhal (LME), a estimulação elétrica funcional (FES, acrônimo de Functional Electrical Stimulation) é apresentada como uma técnica de reabilitação que aplica correntes elétricas para ativar os nervos que inervam os membros afetados pelo paralisia. O ciclismo assistido por FES demonstrou fornecer diferentes benefícios clínicos. Esta metodologia baseia-se na estimulação sequencial dos músculos dos membros inferiores para produzir movimentos cíclicos das pernas. Na maioria dos estúdios e dispositivos comerciais apresentam limitações quanto à eficiência, desempenho, implementação e outros aspectos. Com base nessas premissas, este trabalho apresenta um sistema de eletroestimulação embarcado simplificado e inovador para uso em ciclismo. A sequência de estimulação é baseada em um sensor inercial (IMU, acrônimo de Inertial Measure Unit) localizado no pedivela de um ergômetro vertical. Um algoritmo é responsável pelo processamento da informação do sensor para determinar a sequência e posteriormente essa informação é enviada para um eletroestimulador que é responsável pela eletroestimulação muscular. Os parâmetros elétricos são previamente definidos com base nas condições físicas do usuário, porém o ergômetro vertical possui um acelerador que permite ao usuário modificar os parâmetros elétricos com base em suas condições. Esta metodologia fornece uma forma de implementação mais simples e versátil que pode ser adaptada a diferentes tipos de ergômetros verticais ou morfologias de usuários.
Comparação de variáveis de estabilometria entre dois baropodômetros e uma plataforma de força
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-02-02) Silva, Rafael José Ginuino da; Carvalho, Aparecido Augusto de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O campo de estudos envolvendo o equilíbrio corporal possui diferentes instrumentos que foram desenvolvidos com o objetivo de realizar medições biomecânicas, sendo um deles a plataforma de força. Esse trabalho teve como objetivo realizar a comparação entre dois baropodômetros e uma plataforma de força, averiguando se esses equipamentos com características construtivas diferentes podem obter resultados próximos. Os testes foram realizados em duas etapas principais: na primeira foram comparados os centros de pressão e para isso utilizadas o acréscimo de massas conhecidas sobre locais demarcados nos equipamentos e também um conjunto de massas leves posicionadas nos vértices de um triângulo equilátero, na segunda etapa foi utilizado os dados coletados do grupo de 10 voluntários com foco na análise das variáveis estabilométricas. Das análises estáticas realizadas com as massas foram obtidos valores diferentes entre a plataforma de força da empresa Kistler e o baropodômetro LiebScan desenvolvido no LIEB, o que indicou que a acuraria tende a aumentar em relação a quantidade de massa sobre os equipamentos. Para as análises com os voluntários foram aplicadas diferentes técnicas estatísticas que resultaram em uma relação alta e moderada entre alguns conjuntos de variáveis da plataforma de força e o baropodômetro BaroScan da empresa HS technology. Quando utilizada testes de comparação entre grupos e equipamentos, foi constatado os valores médios das variáveis são estatisticamente semelhantes entre a plataforma de força e baropodômetro LiebScan.
Planejamento ótimo de microrredes usando aritmética afim
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-02-24) Peñaloza Morán, John Eugenio; Padilha, Feltrin Antonio [UNESP]; López Quizhpi, Julio [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Neste trabalho apresenta-se uma formulação matemática baseada na Aritmética Afim para resolver o problema do Sistema de Gerenciamento de Energia para microrredes trifásicas considerando as incertezas na carga e nas fontes de geração renováveis. A formulação matemática resultante é decomposta em dois subproblemas de otimização, sendo o primeiro, um modelo de programação linear inteiro misto que representa o problema Unit Commitment baseado na Aritmética Afim e, o segundo, um modelo de programação não linear que estabelece a formulação para o problema de despacho econômico. O problema de Unit Commitment baseado na Aritmética Afim é resolvido através do solver comercial CPLEX e fornece como resultado os estados para as variáveis binárias, bem como as formas afins das variáveis contínuas para todo o horizonte de otimização. Em seguida, a solução do problema de despacho econômico é calculada com base na determinação dos valores dos símbolos de ruído das formas afins obtidas no problema de Unit Commitment. Os problemas de otimização são escritos na linguagem de modelagem algébrica AMPL, enquanto o processo heurístico, que integra os subproblemas, é resolvido no Matlab2018b através da interface AMPL-API. Finalmente, a eficiência do trabalho proposto é avaliada e analisada num sistema de distribuição IEEE de 19 barras trifásico presente na literatura, onde os resultados obtidos mostraram soluções robustas sem precisar de um grande esforço computacional, atingindo uma operação econômica da micorrede.
Modelo matemático para o dimensionamento ótimo de uma microrrede para suprir a demanda de serviços auxiliares de subestações em períodos de falhas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-02-04) Oliveira, Lucas Ginez Leão; Baquero, John Fredy Franco [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo - As subestações são fundamentais para a operação dos sistemas elétricos de potência, para controle da tensão e do fluxo de potência. É necessário que se mantenha constante a alimentação de seus sistemas auxiliares que por sua vez permitem uma correta operação das subestações. Os sistemas de backup dos sistemas auxiliares das subestações são construídos comumente a partir de grupos geradores a diesel, terciário de transformador e redes de distribuição. Neste trabalho, apresenta-se um sistema de backup alternativo construído a partir de microrredes híbridas compostas por sistemas de geração fotovoltaica e armazenamento por baterias. Devido ao alto custo dos componentes da microrrede, é necessário que seja efetuado um correto dimensionamento da geração (número de painéis fotovoltaicos) e do sistema de armazenamento (número de baterias); além disso, critérios econômicos e de robustez devem ser considerados para diminuir ao máximo a indisponibilidade dos serviços auxiliares. Nesse contexto, este trabalho propõe um modelo de programação linear inteira mista para o dimensionamento ótimo de uma microrrede visando o menor custo de investimento; uma multa é aplicada à indisponibilidade do sistema, calculada avaliando um conjunto de cenários de falha e perfis diferentes de geração fotovoltaica. Testes realizados em um caso de estudo, utilizando diferentes valores de investimento para obter componentes de uma microrrede, permitiram definir o dimensionamento ótimo do número de painéis fotovoltaicos e de baterias. Verificou-se também que, conforme se aumenta o valor disponível para aquisição dos componentes da microrrede, menores são os impactos econômicos por multas. Assim, o aumento do investimento permite a aquisição de mais baterias; portanto, o sistema de backup (ou a microrrede híbrida) tornam-se menos sensíveis à intermitência inerente à geração solar fotovoltaica.
Projeto de controladores robustos chaveados com custo garantido utilizando realimentação de saída para sistemas não lineares
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-01-27) Fernandes, Daiane Sampaio; Teixeira, Marcelo Carvalho Minhoto [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Nesta dissertação, são propostos projetos de controladores robustos chaveados usando realimentação de saída para sistemas não lineares com parâmetros incertos. Inicialmente, são apresentados os conceitos necessários para a modelagem do sistema através da teoria de modelos fuzzy Takagi-Sugeno (TS), segundo a qual um sistema não linear incerto pode ser exatamente descrito como uma combinação convexa de modelos locais lineares combinados com as funções de pertinências. A análise da estabilização desses sistemas pode ser realizada através de uma função de energia quadrática baseada na teoria de Aleksandr Lyapunov, de modo que o problema de controle pode ser descrito por meio de Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs), possibilitando a resolução computacional. Por se tratar de um sistema incerto e não linear, as funções de pertinência podem depender de termos desconhecidos e/ou incertos, impedindo que sejam utilizadas na formulação do controlador. Dessa forma, técnicas baseadas na Compensação Distribuída Paralela (CDP) não podem ser utilizadas diretamente, tornando o controle chaveado uma alternativa, pois este não exige o conhecimento das funções de pertinência para a composição do sinal de controle. Para o projeto dos controladores chaveados, basta o conhecimento dos modelos locais lineares do sistema. Em aplicações práticas, muitas vezes não é possível mensurar todas as variáveis de estado. Para contornar esse problema, é utilizada a técnica de realimentação de saída, e, mais uma vez, o controlador chaveado se torna um aliado, uma vez que as funções de pertinências podem depender de variáveis de estado que não podem ser mensuradas. Também visando aproximar o comportamento do sistema controlado com a realidade, são consideradas a saturação dos atuadores e a presença de distúrbios persistentes. Com o intuito de melhorar o desempenho do controlador, optou-se pelo índice de performance na forma de um custo garantido. Com isso, três teoremas para o projeto de controladores chaveados foram propostos e dois corolários de controle de ganho único, sendo todos simulados numericamente e implementados. Adicionalmente, foram formulados dois teoremas que provam que se as condições impostas pelo controlador de ganho único são satisfeitas para um sistema, então as condições para o controle chaveado também serão satisfeitas para o mesmo sistema. A partir dos resultados analisados, pode-se comprovar a eficiência das metodologias propostas, uma vez que os controladores chaveados apresentam desempenho igual ou superior aos controladores de ganho único em todos os casos.
Projeto de controlador robusto LQR via desigualdades matriciais lineares
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-01-24) Alves Junior, Dilson Amancio; Assuncao, Edvaldo; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Neste trabalho, é apresentada uma nova abordagem com restrição de taxa de decaimento para a resolução do problema do regulador linear quadrático (do inglês, Linear Quadratic Regulator – LQR) baseada em desigualdades matriciais lineares (do inglês, Linear Matrix Inequalities – LMIs) para sistemas lineares contínuos e invariantes no tempo (do inglês, Linear Time Invariant - LTI) sujeitos a incertezas politópicas no modelo. O projeto de controladores é baseado na realimentação de estados. Para a formulação desta nova abordagem foi utilizada uma função de Lyapunov dependente de parâmetros combinada com o Lema de Finsler, que permitiu o acréscimo de matrizes extras e redução do número de LMIs, encontrando resultados satisfatórios de factibilidade. A abordagem considera uma matriz Q e uma R para cada vértice do politopo 〖(Q〗_i,R_i), além de permitir priorizar o desempenho de cada vértice do conjunto de incertezas. Um conjunto de matrizes de ponderação para cada vértice permite melhorar o comportamento dinâmico do sistema incerto e/ou do sinal de controle. A partir dos controladores projetados e com o auxílio do software Matlab® /Simulink, foram feitas simulações para validar as condições propostas em dois exemplos numéricos, massa-mola-amortecedor e helicóptero 3-DOF, e uma implementação prática em um helicóptero 3-DOF (Degrees Of Freedom - Graus de liberdade) de bancada, produzido pela Quanser®.

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