Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE/ITEC

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O Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA) foi o primeiro e é considerado o melhor programa de pós-graduação em Engenharia Elétrica da Região Amazônica. As atividades acadêmicas regulares dos cursos de mestrado e doutorado são desenvolvidas principalmente nas Faculdades de Engenharia Elétrica e Engenharia de Computação, supervisionadas pela Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (CPPGEE).

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Acesso aberto (Open Access)
Uma abordagem para otimização do período de sensoriamento em rádio cognitivo com algoritmo genético multiobjetivo
(Universidade Federal do Pará, 2011-08-25) YOSHIOKA, Peterson Marcelo Santos; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
A eficiência espectral em redes baseadas na tecnologia de Rádio Cognitivo (RC) pode ser comprometida caso o rádio seja utilizado por muito tempo para a detecção em vez da transmissão de dados. Por isso, tornam-se necessários esquemas de sensoriamento que tenham o objetivo de obter o máximo possível de utilização do espectro, evitando sensoriamento desnecessário, bem como, obtendo o mínimo de interferência na transmissão do usuário primário decorrente de detecção incorreta de sua transmissão. Neste trabalho, propomos a utilização de Algoritmos Genéticos para realizar a adaptação do período de sensoriamento. O objetivo é obter um período de sensoriamento ótimo para os canais com vistas a maximizar a descoberta de oportunidades no espectro e minimizar o overhead decorrente do sensoriamento. A maioria dos trabalhos relacionados a este assunto considera que o overhead de sensoriamento é fixo, não levando em conta que alguns canais podem ter menor tolerância à interferência que outros. A proposta apresentada neste trabalho pode adaptar-se aos requisitos de tolerância à interferência no canal licenciado por meio da determinação de um período de sensoriamento que otimize as oportunidades para qualquer valor de overhead definido. Nossa proposta consegue obter um ganho de até 90% em relação às técnicas não otimizadas no número de oportunidades encontradas, até 40,9% no ganho de transmissão útil e obteve uma redução no tempo de interferência de 66,83%, bem como resultados similares aos obtidos por uma proposta otimizada presente na literatura, com a vantagem de permitir a adaptação do overhead de sensoriamento.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de sistemas não-lineares e síntese de operadores inversos por séries de volterra diagonais
(Universidade Federal do Pará, 2019-08-22) TEIXEIRA, Raphael Barros; BAYMA, Rafael Suzuki; http://lattes.cnpq.br/6240525080111166; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Este trabalho propõe estratégias inovadoras de análise de sistemas não-lineares e de síntese de operadores inversos por meio das séries de Volterra diagonais. Ao expressar a saída explicitamente a partir da entrada as séries de Volterra possibilitam a análise não-linear no domínio da frequência. Contudo, a natureza multidimensional do modelo confere diversas dificuldades ao seu uso sistemático. Este trabalho lança um novo olhar sobre as chamadas séries de Volterra em coordenadas diagonais, com as quais operadores Volterra são expressos como um conjunto de filtros lineares e unidimensionais que processam termos polinomiais não lineares da entrada. A proposição da forma racional para estes filtros conduz a modelos Volterra exatos e compactos, que exibem uma conexão direta com formalismos não-lineares modernos, notadamente os modelos estruturados em blocos, de Wiener e de Hammerstein, e os modelos polinomiais não-lineares auto-regressivos com entrada (NARX). Em particular, propõe-se uma estratégia para a obtenção de modelos Volterra diagonais a partir dos NARX polinomiais. A estratégia é denominada de método derivativo, em razão de depender apenas de resultados consagrados do cálculo diferencial. Isso é importante porque um modelo NARX pode se ajustar relativamente bem a dados experimentais para descrever uma ampla variedade de sistemas. O estudo subsequente da série de Volterra surge como um passo adicional natural de análise. Este resultado abre possibilidades também para a síntese não-linear. Um problema que tem recebido atenção crescente na engenharia de sistemas é o da síntese de operadores não-lineares inversos, pelos quais se busca reverter distorções geradas pelo sistema, preservando a integridade da informação de interesse. Neste caso propõe-se uma estratégia de síntese de operadores Volterra diagonais inversos, na topologia de pós-inversão, para classes particulares de modelos polinomiais não-lineares. Trata-se de uma abordagem numérica onde a síntese é conduzida por um problema de otimização que se inspira no clássico operador inverso de ordem p. Palavras Chave: Sistemas não-lineares, série Volterra diagonais, identificação de sistemas, análise não-linear, inversão dinâmica.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de um regulador de velocidade digital para a Usina Hidroelétrica de Curuá-Una
(Universidade Federal do Pará, 2011-01-21) ARAGON, Luis David Gonçalves; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Analisa uma proposta de um controlador digital para o regulador de velocidade da Usina Hidroelétrica de Curuá-Una, utilizando duas estratégias de projeto, a estratégia indireta com o projeto do controlador sendo feito no plano contínuo e depois discretizado e a estratégia direta, em que o controlador é projetado inteiramente no plano discreto. O conhecimento gerado no simulador é de grande importância, pois é uma das grandes ferramentas para avaliar o comportamento dos controladores digitais propostos, em ambiente seguro. O estudo dos controladores também permite uma substituição de equipamentos antigos, com produção descontinuada, por equipamentos novos que permitem a confecção de controladores modernos, digitais e inteligentes, que proporcionam uma substituição de técnicas antigas de controle por estratégias avançadas de controle, maximizando o rendimento do sistema em condições adversas de operação. O trabalho levanta as diferenças, vantagens e desvantagens de cada controlador, com o objetivo de auxiliar na escolha do controlador mais adequado para projetos de controladores avançados: tipo um controle adaptativo, controle fuzzy ou controle neural. As dificuldades de projeto e os resultados das simulações foram os principais indicadores na avaliações dos dois RV digitais projetados. De uma forma geral o RV digital direto apresentou melhor desempenho, estabilidade e menor esforço computacional, entretanto, o RV digital indireto mostrou desempenho similar, menor degradação devido às não linearidades e ao menor esforço de projeto.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de filtro harmônico em sistemas elétricos de baixa tensão utilizando Lógica Fuzzy
(Universidade Federal do Pará, 2010-09-02) CIRINO, Weverson dos Santos; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Em um sistema elétrico existem vários circuitos e equipamentos industriais que se comportam como dispositivos não-lineares. Esse comportamento geram sinais que causam distorções dentro desse sistema. Essas distorções são chamadas de Harmônicas, que calculada de forma ampla nos fornece o valor do THD (do inglês Total Harmonic Distortion ou Distorção Harmônica Total). Este trabalho apresenta uma das várias soluções para minimizar esse indicador através da detecção por um algoritmo computacional instalado no medidor de THD apropriado e pela utilização de filtros harmônicos passivos. Este algoritmo computacional detecta e calcula em quais frequências o valor do THD está elevado em comparação a um índice normativo definido utilizando para isso a Lógica Fuzzy. Uma vez definido a necessidade da aplicação do filtro harmônico esse será projetado pelo algoritmo computacional. O filtro harmônico entregado neste trabalho será o filtro passivo devido a sua fácil instalação e ao seu baixo custo. Dessa forma, o algoritmo computacional proposto funciona no início da medição do THD, no equipamento medidor, indicando uma faixa classificatória de THD medido, utilizando para isso a Lógica Fuzzy, identifica a necessidade ou não da instalação do filtro harmônico passivo e seu projeto, e finaliza efetuando um novo cálculo de THD.
Acesso aberto (Open Access)
Controle de exaustão de fornos de cozimento de anodos baseado em lógica fuzzy
(Universidade Federal do Pará, 2011-01-14) CARNEIRO, Cleber Miralha; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
A legislação ambiental cada vez mais rigorosa tem forçado as indústrias a investirem em soluções de controle inovadoras buscando diminuir as emissões de gases poluentes pelas fontes móveis e fixas, exercendo melhor controle e tratamento desses poluentes como forma de atender os limites impostos pela lei. Apresenta-se neste trabalho, a implementação de uma melhoria no sistema de controle de exaustão de fornos de cozimento de anodos da indústria de alumínio ALBRAS-Alumínio Brasileiro S.A., localizada em Barcarena no estado do Pará, visando minimizar a poluição causada pela queima de combustíveis nos fornos sem comprometer a eficiência do processo. Para isso foi utilizado um sistema baseado em lógica fuzzy, buscando na experiência de engenheiros, técnicos e operadores de processo, uma forma de se obter um melhor controle e confiabilidade na gestão das emissões de gases poluentes.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento a eventos discretos de um controlador de balanceamento de fases para sistemas legados de baixa tensão e microgrids
(Universidade Federal do Pará, 2019-06-10) VILCHEZ, José Ruben Sicchar; SILVA, José Reinaldo; http://lattes.cnpq.br/9317869378701106; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Na modernização do sistema legado de baixa tensão como microgrids urbanas, o desenvolvimento de algoritmos de balanceamento de fases torna-se útil e importante para garantir o equilíbrio robusto e confiável de carga, estabelecer um fluxo de automação eficiente entre os consumidores, a rede legada secundária e o centro de supervisão do sistema de distribuição de energia elétrica. Isso pode se constituir num sistema de controle alternativo de balanceamento de fases (via comutação dinâmica de unidades consumidoras) ao método de injeção de corrente na rede por microgrids. Modelos formais de automação desses algoritmos se tornam um marco interessante para a avaliação do desempenho e de propriedades para a validação da sua inserção na nova arquitetura de microgrids urbanas. Eles podem avaliar o desempenho confiável do sistema, quando da verificação de propriedades dinâmicas que garantam soluções unívocas para transferência de carga e a robustez da estabilidade de carga na rede secundária, sem paradas na operação, nem eventos conflitantes. Este trabalho propõe um novo sistema de controle de balanceamento de fases, baseado em algoritmos combinados resultantes de um modelo em redes de Petri hierárquicas. A través desse modelo, foi obtido um fluxo de operações automatizado, ótimo e confiável de balanceamento de carga nas fases da rede secundária, com seleção eficaz das unidades consumidoras, para o processo de comutação, visando obter um estado de equilíbrio de carga robusto a desbalanceamentos entre as fases, e com corrente de neutro minimizada. A partir do modelo obtido, denominado “Controlador de Balanceamento de Fases do Transformador” (CBF-T) foram desenvolvidos quatro algoritmos combinados: o Algoritmo de Transferência de Carga, que calcula o nível de desbalanceamento e a potência a ser transferida nas fases do transformador; o Algoritmo de Diagnóstico de Consumo, que identifica a margem de concentração de carga no consumidor; o Algoritmo de Previsão de Consumo, que prediz os estados futuros de energia mensais no consumidor; e o Algoritmo de Seleção de Comutação, que seleciona os consumidores para comutação, em função do estado futuro de consumo de energia, margem de concentração de carga e da média dos estados futuros de energia. Baseado nos resultados obtidos, notou-se a diminuição eficiente da corrente de neutro e do desbalanceamento médio de carga nas fases da rede secundária, com robustez de estabilidade de carga para três meses, tornando-se um sistema eficiente para a solução de desbalanceamentos tanto na rede secundária legada, como também em microgrids.
Acesso aberto (Open Access)
Uma estratégia baseada em rede neural de base radial aplicada ao gerenciamento da produção de petróleo e gás natural
(Universidade Federal do Pará, 2008-03-03) SILVA, Cleison Daniel; BARREIROS, José Augusto Lima; http://lattes.cnpq.br/1246564618922453; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
O objetivo geral desta dissertação foi aprimorar o Separador Lógico Programável (SLP), desenvolvido em Silva (2006), utilizando a técnica de inteligência computacional de Redes Neurais de Base Radial , podendo este SLP ser integrado a um sistema de automação de poços de petróleo. Este programa objetiva o acompanhamento em tempo real das vazões de óleo, gás e água dos poços, bem como a predição da vazão em vasos separadores de um sistema de escoamento da produção de campos petrolíferos, neste caso o do Leste de Urucu – LUC, operacionalizado a partir da Base de Operações Geólogo Pedro de Moura, na Unidade de Negócios da Bacia do Solimões (UNBSOL) da Petrobras, município de COARI, estado do Amazonas. Desta forma, esta dissertação consistiu na realização de uma modelagem Neural para estimar a relação entre as variáveis de superfície de cabeça de poço e as vazões multifásicas dos vasos separadores de teste, no campo petrolífero de LUC no estado do Amazonas. Esta relação é obtida, na prática, quando cada poço produtor é alinhado a um separador de teste para medição da produção. Os dados, obtidos quando o poço está alinhado a um separador de teste, são utilizados para treinamento de uma Rede Neural de Base Radial (RBF). Após o treinamento, a RBF reconhece padrões das variáveis de cabeça de poço (entrada da RBF) e das vazões das fases no separador (saída da RBF). O treinamento é efetuado através de um método de aprendizado híbrido, onde padrões obtidos durante os testes de produção realizados no passado são utilizados para adaptar os parâmetros da rede RBF. Os resultados obtidos nos testes mostram que a rede RBF consegue predizer os resultados dentro da um faixa de tolerância aceitável.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégia de redução de consumo de energia em redes de sensores sem fio heterogêneas utilizando lógica fuzzy
(Universidade Federal do Pará, 2012-10-26) MACIEL, Christiano do Carmo de Oliveira; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
O avanço nas áreas de comunicação sem fio e microeletrônica permite o desenvolvimento de equipamentos micro sensores com capacidade de monitorar grandes regiões. Formadas por milhares de nós sensores, trabalhando de forma colaborativa, as Redes de Sensores sem Fio apresentam severas restrições de energia, devido à capacidade limitada das baterias dos nós que compõem a rede. O consumo de energia pode ser minimizado, permitindo que apenas alguns nós especiais, chamados de Cluster Head, sejam responsáveis por receber os dados dos nós que formam seu cluster e propagar estes dados para um ponto de coleta denominado Estação Base. A escolha do Cluster Head ideal influencia no aumento do período de estabilidade da rede, maximizando seu tempo de vida útil. A proposta, apresentada nesta dissertação, utiliza Lógica Fuzzy e algoritmo k-means com base em informações centralizadas na Estação Base para eleição do Cluster Head ideal em Redes de Sensores sem Fio heterogêneas. Os critérios usados para seleção do Cluster Head são baseados na centralidade do nó, nível de energia e proximidade para a Estação Base. Esta dissertação apresenta as desvantagens de utilização de informações locais para eleição do líder do cluster e a importância do tratamento discriminatório sobre as discrepâncias energéticas dos nós que formam a rede. Esta proposta é comparada com os algoritmos Low Energy Adaptative Clustering Hierarchy (LEACH) e Distributed energy-efficient clustering algorithm for heterogeneous Wireless sensor networks (DEEC). Esta comparação é feita, utilizando o final do período de estabilidade, como também, o tempo de vida útil da rede.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégias de controle digital a parâmetros fixos e supervisionados por lógica fuzzy aplicadas na melhoria do desempenho de sistemas elétricos de potência: resultados simulados e com experimentação em um micro gerador de energia
(Universidade Federal do Pará, 2014-04-30) MOUTINHO, Marcelo Nascimento; BARRA JÚNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Este trabalho apresenta os resultados, simulados e com experimentação, obtidos nos estudos relacionados ao projeto e à implementação de estratégias avançadas de controle digital preditivo do tipo Generalized Predictive Control e supervisionado por lógica fuzzy, aplicadas ao controle e auxílio na melhoria da estabilidade de sistemas elétricos de potência. Uma das principais contribuições deste trabalho é de natureza prática já que a avaliação de uma parte das estratégias de controle preditivo propostas será realizada por meio de testes em um sistema de potência real e de escala reduzida. Outras contribuições do trabalho incluem: a) o desenvolvimento e a validação de um simulador computacional de sistemas de potência utilizado para avaliar dinamicamente o comportamento das estruturas de controle propostas quando o sistema de potência estudado é submetido a contingências operacionais comumente observadas durante sua operação; b) a montagem de um protótipo de sistema de potência real e de escala reduzida utilizado nos ensaios de avaliação de uma parte das estratégias de controle preditivo propostas. O protótipo de sistema de potência, formado por um motor de corrente contínua acoplado a um gerador síncrono de polos salientes conectado a um sistema de potência de escala comercial por uma pequena linha de transmissão, foi montado no Centro de Tecnologia da ELETROBRAS-ELETRONORTE (LACEN), localizado em Belém, Pará. Com os recursos deste protótipo, é possível avaliar e validar estratégias avançadas de controle, monitoração e manutenção preditiva aplicadas às máquinas elétricas rotativas em operação na ELETROBRAS-ELETRONORTE.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo comparativo de técnicas de inteligência de enxame na redução da ordem de sistemas dinâmicos lineares
(Universidade Federal do Pará, 2019-12-17) SILVA, Marlon John Pinheiro; SILVA, Orlando Fonseca; http://lattes.cnpq.br/7387718587227127; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
A redução de ordem de modelos tem se mostrado um problema bastante recorrente e diversas técnicas surgiram ao longo dos anos, quando, do ponto de vista do projeto de controladores, se tornou inadequada a elaboração e construção destes, visto o alto grau de redundância, que sistemas físicos reais de grande porte podem possuir. No âmbito da matemática determinística, muitos trabalhos, já consagrados na literatura, se propuseram a resolver tal problemática. Recentemente, técnicas que envolvem métodos metaheurísticos em um espaço de busca pré-determinado, utilizando Inteligência de Enxames, vêm sendo utilizados com bastante êxito e tem se mostrado uma nova ferramenta como solução. Com base neste contexto, este trabalho apresenta a compreensão do problema sob o ponto de vista da teoria de sistemas lineares; realizando um estudo comparativo entre as Inteligências de Enxames: Firefly Algorithm, enxame de partículas (PSO do inglês - Particle Swarm Optimization) e SFLA (do inglês - Shuffled Frog Leaping Algorithm).
Acesso aberto (Open Access)
Estudo e desenvolvimento de um protótipo para redução da interferência de modo comum usando balanceamento dinâmico de impedância aplicado em biosensores e sensores eletroresistivos
(Universidade Federal do Pará, 2013-10-25) NEGRÃO, João Francisco Ribeiro; ARAÚJO, Guilherme Augusto Limeira; http://lattes.cnpq.br/8261564685433904; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
A interferência eletromagnética causada pela linha de energia elétrica afeta negativamente os sinais de instrumentos eletrônicos, especialmente aqueles com baixos níveis de amplitude. Este tipo de interferência é conhecida como interferência de modo comum. Existem muitos métodos e arquiteturas utilizadas para minimizar a influência deste fenômeno de interferência em instrumentos eletrônicos, o mais comum dos quais é a utilização de filtros rejeita banda. Este trabalho apresenta: a análise, desenvolvimento, protótipo e teste de uma nova arquitetura de filtro com característica reconfigurável para instrumentos biomédicos e medição de dados de fluxo em fluido de alta complexidade, com objetivo de reduzir a interferência de modo comum e preservar as componentes do sinal útil na mesma faixa de frequência do ruído, utilizando a técnica de equilíbrio dinâmico de impedância. Além disso, este trabalho pode ser usado em qualquer sistema de medição que também sofra interferência na frequência da linha de alimentação (50/60 Hz, no Brasil e na França, 60 Hz nos Estados Unidos da América). Os blocos de circuitos foram modelados matematicamente e a função de transferência global do circuito fechado foi gerada. Em seguida, o projeto foi descrito e simulado na língua VHDL_AMS e também em um software de simulação eletrônica, usando blocos de componentes discretos, com e sem realimentação. Após análise teórica dos resultados da simulação, um circuito protótipo foi construído e testado usando como entrada um sinal obtido a partir de eletrodos de ECG e Eletrodos Eletroresistivos. Os resultados experimentais do circuito condizem com os da simulação: uma redução de ruído de 98,7% foi obtida em simulações utilizando um sinal sinusoidal, e uma redução de 92% foi realizada utilizando eletrodos de ECG em testes experimentais. Os mesmos testes em eletrodos Eletroresistivos, obtendo o maior valor de 80,3% de redução (durante análise de 3 casos). Em ambos os casos, o sinal útil foi preservado. O método e a sua arquitetura pode ser aplicado para atenuar as interferências que ocorrem na mesma banda de frequência das componentes do sinal útil, preservando ao mesmo tempo estes sinais.
Acesso aberto (Open Access)
Estudos de estratégias de identificação paramétrica para detecção e diagnóstico de faltas em um processo industrial do tipo tanques comunicantes
(Universidade Federal do Pará, 2012-04-22) SILVA, Raphael Diego Comesanha e; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Esta dissertação apresenta uma técnica para detecção e diagnósticos de faltas incipientes. Tais faltas provocam mudanças no comportamento do sistema sob investigação, o que se reflete em alterações nos valores dos parâmetros do seu modelo matemático representativo. Como plataforma de testes, foi elaborado um modelo de um sistema industrial em ambiente computacional Matlab/Simulink, o qual consiste em uma planta dinâmica composta de dois tanques comunicantes entre si. A modelagem dessa planta foi realizada através das equações físicas que descrevem a dinâmica do sistema. A falta, a que o sistema foi submetido, representa um estrangulamento gradual na tubulação de saída de um dos tanques. Esse estrangulamento provoca uma redução lenta, de até 20 %, na seção desse tubo. A técnica de detecção de falta foi realizada através da estimação em tempo real dos parâmetros de modelos Auto-regressivos com Entradas Exógenas (ARX) com estimadores Fuzzy e de Mínimos Quadrados Recursivos. Já, o diagnóstico do percentual de entupimento da tubulação foi obtido por um sistema fuzzy de rastreamento de parâmetro, realimentado pela integral do resíduo de detecção. Ao utilizar essa metodologia, foi possível detectar e diagnosticar a falta simulada em três pontos de operação diferentes do sistema. Em ambas as técnicas testadas, o método de MQR teve um bom desempenho, apenas para detectar a falta. Já, o método que utilizou estimação com supervisão fuzzy obteve melhor desempenho, em detectar e diagnosticar as faltas aplicadas ao sistema, constatando a proposta do trabalho.
Acesso aberto (Open Access)
Handoff de espectro em redes baseadas em rádio cognitivo utilizando redes neurais artificiais
(Universidade Federal do Pará, 2011-02-03) BALIEIRO, Andson Marreiros; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Hoje, o espectro de rádio é um dos mais importantes recursos naturais no mundo. Segundo relatórios da FCC (do inglês, Federal Communications Commission), as bandas licenciadas, apesar de abundantes, são pobremente utilizadas. A tecnologia de rádio cognitivo visa melhorar a eficiência espectral através do acesso oportunista ao espectro. Permite que novas aplicações baseadas em comunicação sem fio sejam suportadas, sem interferir na comunicação licenciada e buscando garantir a qualidade de serviço das aplicações que a utilizam. Neste âmbito, o handoff de espectro é um dos requisitos essenciais e críticos na adoção desta tecnologia. Este trabalho realiza uma discussão da tecnologia de rádio cognitivo, propõe e avalia uma estratégia proativa para handoff de espectro em redes baseadas em rádio cognitivo utilizando Redes Neurais Artificiais. O desempenho da proposta em termos de nível de interferência ao usuário primário, número de handoffs de espectro realizado pelo usuário secundário e utilização espectral, é comparado com o obtido por um esquema reativo. Diferentemente de outras propostas que se baseiam em modelos estocásticos pré-definidos, utilizaram-se medidas reais de sensoriamento disponibilizados pelo IEEE Dyspan 2008 para avaliar a proposta. Resultados numéricos mostram a superioridade do esquema proposto.
Acesso aberto (Open Access)
Investigação de estratégias de controle de ordem fracionárias aplicadas a sistemas elétricos e industriais
(Universidade Federal do Pará, 2018-11-14) AYRES JÚNIOR, Florindo Antonio de Carvalho; LENZI, Marcelo Kaminski; http://lattes.cnpq.br/8471869055654497; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
O uso de técnicas de controle é de grande importância para manter desempenhos competitivos, para sistemas elétricos e industriais, tendo em vista um rastreamento de pontos de ajuste de comportamento tão próximo quanto possível de um ponto de ajuste de operação desejado, visando a um desvio e oscilação reduzidos. Neste trabalho, são investigadas técnicas de controle automático fracionário para melhoria do desempenho de sistemas industriais. Duas técnicas de controle de ordem fracionária são estudadas. Primeiramente, um do tipo Lead-Lag de ordem fracionária (FOLL, do inglês), baseada no método de resposta em frequência e aplicada à melhoria de estabilizadores de sistemas de potência (ESP). As leis de controle são implementadas sob a forma de controle digital em um sistema embarcado em um microcontrolador. O desempenho dos compensadores é avaliado através da realização de vários testes experimentais em um sistema de potência em escala reduzida, de 10 kVA, localizado no Laboratório de Engenharia Elétrica da UFPA. São realizados testes de variação a um impulso na referência de tensão do gerador em diversos pontos de operação de potência do sistema micro gerador, além da análise de robustez do sistema utilizando uma ferramenta de plot robusto do diagrama de Bode, conhecida como RBode. Em um segundo momento, há a investigação de uma técnica de alocação de polos fracionária (FOPP) que leva em consideração critérios de resposta temporal de sistemas fracionários a três termos que, no caso deste trabalho, são o sobressinal e tempo de assentamento, aplicados em um sistema de dois tanques acoplados, e em um conversor CC/CC Buck. A técnica de controle (FOPP) é comparada com outras duas técnicas: sendo elas a técnica clássica de alocação de polos de ordem inteira (IOPP), e uma técnica de sintonia de controladores FOPID baseadas em Margens de Ganho e Margens Fase (GMPM). Os resultados são corroborados por simulações em Ambiente Matlab/Simulink. Os resultados apresentam uma redução de pelo menos, aproximadamente, 15% nos valores dos índices ITAE e ISE relacionados aos desempenhos dinâmicos dos sistemas abordados neste estudo relacionado à variável controlada, com a inserção dos controladores fracionários baseados tanto na topologia utilizando o FOLL quanto utilizando as técnicas FOPP e GMPM, comparados aos valores obtidos desses índices dos controladores sintonizados pelas técnicas de ordem inteira convencional.
Acesso aberto (Open Access)
LABEXP - Laboratório de experimentação remota em tempo real
(Universidade Federal do Pará, 2009-08-14) SANTOS, Diego Lima; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Este trabalho apresenta o processo de desenvolvimento e implementação do Laboratório de Experimentação Remota em Tempo Real (LabExp), atualmente em funcionamento na Universidade Federal do Pará, com o objetivo de funcionar como uma plataforma auxiliar para ensino e aprendizagem das disciplinas de sistemas de controle. O ensino e aprendizagem foram contemplados através da disponibilização de experimentos, onde os usuários poderão interagir com os mesmos, alterando parâmetros e observando o resultado desta interação. Além dos experimentos disponíveis, acredita-se que em ambientes de educação online é interessante disponibilizar aos alunos ferramentas que proporcionem maior interação entre alunos e professores e com o próprio laboratório remoto, proporcionando uma metodologia de aprendizado mais colaborativo, estimulando o aluno. Desta forma, são disponibilizadas aos alunos três aplicações: uma para envio de seus próprios experimentos; outra para interação com outros alunos, através de um fórum; e outra para o envio de suas opiniões/críticas. Antes do processo de desenvolvimento e implementação do LabExp, foi realizada uma análise sucinta sobre educação online, tendo em vista ser esta a finalidade do laboratório. Esta análise proporcionou maior conhecimento sobre esta metodologia de educação, orientando no restante do desenvolvimento do LabExp. Compreende-se que as tecnologias utilizadas não são determinantes para o desenvolvimento de um laboratório remoto, voltado para a educação online, entretanto experimentos remotos de sistemas de controle possuem uma restrição temporal, ou seja, necessitam obedecer a limites de tempo restritos, funcionando em tempo real. Para conseguir este comportamento foi utilizada a Real-Time Application Interface (RTAI), com o componente RTAI-XML. Além das tecnologias utilizadas, neste trabalho também é apresentado o processo de modelagem do LabExp, de acordo com padrões, princípios e recursos da Unified Modeling Language (UML) aplicada a aplicações web. Este processo de modelagem foi de fundamental importância, pois facilitou e orientou o desenvolvimento do laboratório.
Acesso aberto (Open Access)
Métododos de identificação fuzzy para modelos autoregressivos sazonais madiante a função de autocorrelação estendida
(Universidade Federal do Pará, 2016-12-13) CARVALHO JÚNIOR, José Gracildo de; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Neste estudo, é proposta uma estrategia baseada na metodologia fuzzy para a melhoria do desempenho das previsões de dados mediante um modelo de série temporal. Esta metodologia é concebida para modelagem de processos autoregressivos sazonais de média móvel e pode ser adotada sobre diversas aplicações no mundo real. Por meio da abordagem híbrida, baseada em uma versão da função de autocorrelação fuzzy, a interpolação e as capacidades de generalização de sistemas fuzzy foram exploradas para se obter uma previsão robusta, mesmo considerando séries de curta ou longa duração. A fim de aumentar a precisão do algoritmo de identicação proposto, vários parâmetros de desempenho foram testados e otimizados por simulações computacionais. Os seguintes parâmetros foram considerados nesse processo: o comprimento de trajetória da série histórica, o número de conjuntos fuzzy, e o limite para ativação do suporte dos conjuntos fuzzy triangulares. Observou-se que a função de pertinência triangular contribuiu para a melhoria do desempenho no modelo de previsão. Para demonstrar a eficácia da metodologia proposta, foram implementados quatro estudos de caso a partir de dados disponíveis na literatura. Os resultados confirmaram o bom desempenho do algoritmo proposto, permitindo a obtencão de um erro de previsão pequeno, sobretudo, em comparação com metodologias de identificação parametrica consolidadas na literatura. As projeções produzidas pelo novo método proposto, quando submetidas ao conceito de intervalo de confianca fuzzy, demonstraram uma precisão satisfatoria.
Acesso aberto (Open Access)
Metodologia para diagnosticar a qualidade de energia elétrica referente à distorção harmônica em sistema trifásico de baixa tensão utilizando lógica fuzzy
(Universidade Federal do Pará, 2010-09-02) GONÇALVES, Benevaldo Pereira; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Este trabalho ressalta a importância de monitorar e diagnosticar a qualidade de energia elétrica sob a ótica das distorções harmônicas presente nas instalações elétricas em sistema trifásico de baixa tensão através de uma proposta metodológica para analisar e diagnosticar o nível dos distúrbios harmônico avaliando o indicador total de distorção harmônica (THD), apoiado por um sistema especialista baseado em um sistema de inferência Fuzzy.
Acesso aberto (Open Access)
Previsão da demanda de energia elétrica utilizando lógica fuzzy e função de autocorrelação estendida- um estudo de caso aplicado ao Estado de Rondônia
(Universidade Federal do Pará, 2018-04-12) OLIVEIRA, Paulo de Tarso Carvalho de; MACEDO, Valquíria Gusmão; http://lattes.cnpq.br/4288739747304808; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
O estudo da previsão de demanda correlato a séries temporais de energia elétrica desenvolve um processo de otimização para o atendimento de energia elétrica, com o objetivo de aprimorar a rotina de previsão. No presente trabalho, é apresentada uma comparação de três modelos autorregressivos utilizados para a otimização mencionada, com o modelo de lógica fuzzy, dimensionado por meio da função de autocorrelação estendida. Os dados de consumo de energia elétrica presentam uma estrutura de série temporal sazonal, suscitando um recorte histórico com as características de consumo de energia elétrica do Estado de Rondônia, e neste objeto foi implementada uma metodologia de previsão por meio de modelos já sedimentados e em comparativo a um novo modelo, apresentado em Métodos de Identificação Fuzzy Para Modelos Autorregressivos Sazonais Mediante a Função de Autocorrelação Estendida. Analisa-se, então, as performances dos modelos e aplicação para previsão de demanda de energia elétrica a curto prazo, 5 (cinco) dias úteis da semana, para fins de contratação de pacotes de energia elétrica junto as concessionárias distribuidoras de energia elétrica, obedecendo a legislação vigente sobre leilões e contratos de compra. No decorrer do trabalho, foram analisados os resultados de previsão de energia elétrica, pelos modelos apresentados, o modelo proposto em Sistema Fuzzy relacionado a Autocorrelação Estendida, sendo o mais satisfatório confirmado por erros de previsão em relação a demanda de energia elétrica para o Estado de Rondônia, e atendendo legislação sobre previsão e demanda de energia elétrica no Brasil.
Acesso aberto (Open Access)
Previsão de raios utilizando técnicas de inteligência computacional e dados de sondagem atmosférica por satélite
(Universidade Federal do Pará, 2017-11-30) ALVES, Elton Rafael; SÁ, José Alberto Silva de; http://lattes.cnpq.br/9459574384403283; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
As descargas atmosféricas oferecem grande risco à população e às atividades que envolvem diferentes sistemas como telecomunicações, transmissão de energia elétrica, transporte e dentre outros. A previsão de ocorrência de raios pode contribuir para minimizar os riscos deste fenômeno natural. Com isso, esta tese apresenta uma proposta de modelo de previsão de raios baseada na utilização de dados de sondagens atmosféricas por satélite, validado com dados históricos de raios para áreas de estudo da região Amazônica no Brasil, mediante um estudo que considerou cinco casos de período de validade de previsão de raios: caso 1 (uma hora), caso 2 (duas horas), caso 3 (três horas), caso 4 (quatro horas) e caso 5 (cinco horas). Foram utilizadas duas metodologias diferentes de previsão: a primeira versão do previsor utilizou os dados de todas as áreas do estudo na formação aleatória dos conjuntos de treinamento, validação e teste. Em uma segunda versão, não se utilizou o critério de aleatoriedade dos dados na formação dos conjuntos de treinamento e teste, e os mesmos foram limitados para cada área do estudo, de forma a criar previsões individualizadas por área geográfica estudada. A ferramenta de engenharia utilizada para previsão foi uma Rede Neural Artificial (RNA) treinada com o algoritmo Levenberg-Marquardt backpropagation com a finalidade de classificar as modelagens preditivas de raios. A classificação consistiu na possibilidade de prever a ocorrência ou ausência de raios a partir do perfil vertical de temperatura do ar (temperatura do ar e temperatura do ponto de orvalho) obtido pelo satélite NOAA-19. Os resultados obtidos pela RNA, na primeira abordagem, foram comparados com metodologias tradicionais estabelecidas na literatura de previsão de raios, na segunda abordagem os resultados obtidos mostraram a saída do previsor para dados reais de teste. Os resultados de ambas abordagens mostraram que a RNA foi capaz de identificar adequadamente a que classe pertence um novo exemplo em relação às categorias de ocorrência ou ausência de raios. Para a primeira abordagem, obteve-se o melhor desempenho para caso 5, com uma acurácia de teste de 95,6%, enquanto que para a segunda abordagem obteve-se uma acurácia geral de teste de 82,04%.
Acesso aberto (Open Access)
Projeto de controlador preditivo: abordagem polinomial e no espaço de estados
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-28) SILVA, Mauro Gomes da; SILVEIRA, Antonio da Silva; http://lattes.cnpq.br/1828468407562753; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122
Nesta pesquisa, são investigados e implementados controladores preditivos do tipo (Generalized Predictive Controller – GPC) e (Model Predictive Controller State Space – MPCSS). O objetivo principal é proporcionar um estudo comparativo de desempenho e estabilidade dinâmica entre essas estruturas de controle, quando aplicados a processos com características dinâmicas distintas e com a presença de perturbação de carga na saída da planta e ruído. O estudo apresenta o projeto dos controladores GPC e MPCSS sem restrições, aplicado a sistemas monovariáveis, empregando o modelo do processo e a função custo na forma incremental. Para o projeto do controlador GPC é utilizado um modelo preditivo para prever a saída do processo ao longo de um horizonte de tempo com a saída sendo composta de sinais medidos das entradas/saídas passadas e do sinal de controle futuro. Já o projeto do MPCSS é desenvolvido no domínio de representação no espaço de estados, com realimentação de estados estimados usando um observador de estados empregando as equações do Filtro de Kalman. O controlador MPCSS tem sua estrutura herdada a partir do modelo de projeto, onde variáveis de estados com comportamento físico, contribuem para a obtenção de uma lei de controle por realimentação de estados estimados. Simulações numéricas são aplicadas para avaliar os projetos dos controladores apresentados.