Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2317

O Doutorado Acadêmico inicio-se em 1998 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Designing cost-efficient transport solutions for fixed and mobile broadband access network
(Universidade Federal do Pará, 2016-03-03) FARIAS, Fabrício de Souza; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
Esta tese se concentra na avaliação técnico econômica de soluções de transporte para acesso banda larga fixa e móvel. Para futuras redes de acesso móvel, propõem-se arquiteturas de backhaul usando fibra e microondas baseado no desenvolvimento de redes de acesso wireless verde e infraestruturas legadas de backhaul baseada em cobre para migração Brownfield, ou seja, usando infraestrutura existente até o limite de capacidade suportada, enquanto para redes de banda larga fixa são propostas implantações de proteção baseadas em esquemas híbridos, ou seja, fiber+wireless. As principais contribuições desta tese estão relacionadas ao campo de pesquisa do custo total de investimento em infraestrutura de transporte banda larga. Em termos de custo total de investimento, são propostos dois conjuntos de modelos para avaliar as despesas de capital e de operação, CAPEX e OPEX respectivamente, de operadoras de redes de acesso banda larga fixa e móvel. Primeiramente, para banda larga móvel, é apresentado um conjunto de modelos condensado em uma metodologia geral que visa fornecer: previsão de tráfego, implantação de rede sem fio, implantação de backhaul móvel e avaliação do custo total. É mostrado que o backhaul baseado em fibra considerando acesso sem fio verde é a opção mais eficiente em termos de energia. Além disso, Brownfield mostra que o backhaul baseado em cobre ainda pode desempenhar um grande papel se utilizado até a exaustão de sua capacidade e reduz drasticamente os custos de investimentos em infraestrutura. Adicionalmente, são apresentadas as principais diferenças de custos e valores de energia entre redes de acesso sem fio verde e Brownfield. Finalmente, para banda larga fixa, é proposta uma metodologia baseada em dimensionamento de rede, custos associados à falha e avaliação do custo total por assinante. Os modelos são utilizados para avaliar cinco modelos que representam diferentes esquemas de proteção para arquiteturas de banda larga fixa. Esta pesquisa revela os benefícios econômicos do uso de esquema de proteção híbrido baseado em arquitetura fiber+wireless comparado com a opção de proteção baseada totalmente em fibra e é também apresentada uma análise de sensibilidade para provar que o investimento adicional em CAPEX para proteger a infraestrutura pode ser recuperado em alguns anos através da economia em OPEX.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégia para análise da concentração de infraestrutura de acesso às tecnologias da informação e comunicação nos municípios da Amazônia legal Brasileira
(Universidade Federal do Pará, 2016-03-31) BRITO, Silvana Rossy de; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434; FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa; http://lattes.cnpq.br/7458287841862567
O acesso à informação é um direito fundamental em sociedades democráticas, considerado essencial para o desenvolvimento econômico, igualdade social, melhoria nos serviços sociais, de saúde, educação e governança. Este estudo está situado sobre a concentração do acesso às Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs) nos municípios da Amazônia legal brasileira. Para isso, nós propomos um modelo conceitual, a partir do qual são identificadas as principais variáveis de infraestrutura de acesso às TICs nos domicílios urbanos e rurais. Nossa estratégia permite: (i) analisar a concentração da infraestrutura de TICs nos domicílios, tomando por base os municípios da Amazônia legal brasileira em relação às demais regiões do país; (ii) analisar a distribuição espacial da concentração da infraestrutura de TICs no domicílios urbanos e rurais por município; e, (iii) investigar as associações entre os parâmetros que descrevem a posse de recursos de TICs nos domicílios urbanos e rurais com indicadores de renda, educação, tamanho populacional e existência de energia elétrica nos municípios. Para entender essas associações, a partir de indicadores municipais, nó propomos uma estratégia que aplica a técnica de Redes Bayesianas para revelar as dependências entre as variáveis do estudo e os indicadores de concentração. Os resultados da aplicação da estratégia proposta mostram que, para domicílios urbanos, a concentração média da posse de computador com acesso à Internet e de telefone fixo nos domicílios é mais baixa nos municípios da Amazônia do que nas demais regiões do país; entretanto, a concentração da posse de telefone móvel e de domicílios sem acesso aos recursos de TICs é maior nos municípios da Amazônia. Para domicílios rurais, a concentração média de computador com acesso à Internet nos domicílios, telefone móvel e telefone fixo é mais baixa nos municípios da Amazônia, enquanto a concentração dos domicílios sem acesso é maior nos municípios da Amazônia. O estudo mostra que os indicadores de educação e renda são determinantes da desigualdade no acesso às TIC nos lares brasileiros. Adicionalmente, a estratégia permitiu avançar para analisar a associação com a concentração da ocorrência de gravidez na adolescência nos municípios, revelando que a posse de computador com acesso à Internet nos domicílios é uma variável de influência sobre esse indicador.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégia para predição de consumo de energia elétrica de curto prazo: uma abordagem baseada em densificação com MEAN SHIFT para tratamento de dias especiais
(Universidade Federal do Pará, 2016-11-04) RÊGO, Liviane Ponte; FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa; http://lattes.cnpq.br/7458287841862567; SANTANA, Ádamo Lima de; http://lattes.cnpq.br/4073088744952858
Estratégias de predição de curto prazo são uma importante ferramenta usada para planejamento e operação de sistemas elétricos, bem como fundamentais para o processo de suporte à decisão para compra e venda de energia elétrica no mercado futuro. Particularmente, em se tratando de mercado de energia, uma componente importante para predição de consumo são os dias especiais (feriados ou dias atípicos, por exemplo). Tratar-se a predição de tais componentes pode ser uma tarefa complexa, dado seu comportamento atípico, quando comparado à predição de consumo em dias comuns. Em adição, via de regra, o número reduzido de amostras dificulta o treino e validação adequados dos algoritmos de predição de consumo em dias especiais. Este trabalho propõe um modelo para predição de consumo de curto prazo que utiliza a técnica Information Theoretic Learning Mean-Shift para clusterização e densificação dos valores de consumo em dias especiais, e algoritmos de Redes Neurais Artificiais e Regressão Linear Múltipla para predição. O modelo foi aplicado em um problema de predição de consumo da concessionária de energia elétrica da região norte do Brasil, o que proporcionou uma melhoria na acurácia dos resultados já obtido pelos métodos utilizados pela concessionária.
Acesso aberto (Open Access)
Imitação da voz humana através do processo de análise-por-síntese utilizando algoritmo genético e sintetizador de voz por formantes
(Universidade Federal do Pará, 2015-12-18) ARAÚJO, Fabiola Pantoja Oliveira; KLAUTAU JÚNIOR, Aldebaro Barreto da Rocha; http://lattes.cnpq.br/1596629769697284
A imitação da voz através do mecanismo de utterance copy consiste em estimar os parâmetros de entrada de um sintetizador de voz para gerar um sinal parecido com o da voz original. Este processo distingue-se da tradicional conversão texto-fala, porém é usado em muitas áreas, especialmente, em Linguística e na Saúde. Imitar a voz humana através deste mecanismo é um problema inverso difícil, pois este mapeamento é não linear e de muitos para um. Por exemplo, existem diferentes combinações dos valores dos parâmetros de entrada do sintetizador que produzem o mesmo sinal de voz sintética. Sendo assim, realizar manualmente a imitação da voz requer uma quantidade considerável de tempo e métodos automáticos, como o proposto aqui, são de interesse. Este trabalho apresenta um arcabouço baseado em algoritmo genético (AG) para estimar automaticamente os valores dos parâmetros de entrada de um sintetizador de voz por formantes, utilizando o processo de análise-por-síntese. Os resultados apresentados compreendem a imitação de vozes sintéticas (geradas por computador) e naturais (geradas por humanos) em inglês americano, para falantes masculinos e femininos. Estes resultados são comparados com os obtidos através do Winsnoori (baseline), o único software disponível atualmente que executa a mesma tarefa. Os experimentos mostraram que o arcabouço desenvolvido (newGASpeech) é uma alternativa eficaz para o trabalhoso processo manual de estimar os valores dos parâmetros de entrada de um sintetizador por formantes, superando a qualidade das vozes geradas pelo baseline em relação à cinco métricas objetivas utilizadas e à avaliação subjetiva aplicada a vinte e sete ouvintes não especialistas na área de voz e nem no idioma adotado.
Acesso aberto (Open Access)
Uma metodologia biologicamente inspirada para projeto automático de redes neurais artificiais usando Sistemas-L paramétricos com memória
(Universidade Federal do Pará, 2016-08-26) CAMPOS, Lidio Mauro Lima de; ROISENBERG, Mauro; http://lattes.cnpq.br/5872119613051645; OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de; http://lattes.cnpq.br/4497607460894318
Essa tese propõe um algoritmo neuro-evolutivo (ANE) que utiliza um esquema de codificação indireto compacto para representar seus genótipos (um conjunto de dez regras de produção de um sistema de lindenmayer com memória), além disso, possui a habilidade de reuso dos genótipos e automaticamente construir redes neurais modulares, hierárquicas e recorrentes. Um algoritmo genético evolui um sistema de lindenmayer (sistema-l) que é usado para projetar a arquitetura de redes neurais. Essa codificação neural proporciona redução de escalabilidade e do espaço de busca em relação a outros métodos, possibilitando uma busca mais eficiente no espaço infinito de arquiteturas de redes neurais. Em adição, o sistema usa um mecanismo de checagem paralelo do genoma que aumenta o paralelismo implícito e a convergência do AG. A função fitness do ANE recompensa redes neurais que são facilmente implementadas. Essa é a primeira tentativa de gerar redes recorrentes a partir dessa combinação de metáforas. O ANE foi testado utilizando cinco bancos de dados do mundo real para classificação e três bens conhecidos para predição de séries temporais (PST). Os resultados são estatisticamente comparados com algoritmos proeminentes citados no estado da arte e com vários métodos de predição (ADANN, ARIMA, UCM e Forecast Pro®). Na maioria dos casos, o ANE superou os outros métodos produzindo classificação e predição de séries temporais mais precisas com um menor esforço computacional. Esses resultados são atribuídos a melhoria da eficácia e eficiência no processo de tomada de decisão. O resultado é uma arquitetura de rede neural otimizada para resolver problemas de classificação e simular problemas dinâmicos.
Acesso aberto (Open Access)
Uma nova solução para a otimização do despacho econômico e ambiental utilizando metaheurísticas da computação bio-inspirada
(Universidade Federal do Pará, 2016) NASCIMENTO, Manoel Henrique Reis; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Devido ao crescimento industrial da Região Norte, principalmente do Polo Industrial de Manaus (PIM) e consequentemente o aumento da necessidade de geração de energia, que nesta região é fornecida em mais de 90% de seu total por Usinas Termoelétricas (UTE), tornou-se necessário a implementação de ferramentas computacionais que propiciem ao especialista, ou operador de sistemas elétricos, tomar decisões sobre o despacho de potência ótima de cada unidade geradora, contemplando não somente a redução de custos, mas também a diminuição dos índices de poluição na atmosfera. O Despacho Econômico (DE), ou despacho ótimo, é uma das tarefas mais antigas e importantes na gestão de usinas de energia elétrica, e atualmente, devido às crescentes preocupações com o meio ambiente, este problema vem sendo estendido para a otimização do Despacho Econômico e Ambiental (DEA). Esta tese tem como objetivo geral analisar uma nova proposta de solução para o antigo problema de otimização do DE e do DEA implementada por diversos métodos Determinísticos (Iteração Lambda, Programação Quadrática e Método de Newton) e métodos Heurísticos (Algoritmos Genéticos, Enxame de Partículas, Evolução Diferencial, Recozimento Simulado, Otimização por Lobo Cinzento e Colônia de Abelhas Artificiais) para o problema do DE e para o problema do DEA (Algoritmo Genético de Classificação Não-dominado, NSGA II e NSGA III), considerando o desligamento dos geradores com maior custo de operação, com a consequente redução no custo dos combustíveis. O método do custo incremental e as perdas de transmissão são utilizados para determinar os valores de potência ativa de cada unidade geradora, assegurando o balanço energético entre a potência total gerada, a demanda do sistema elétrico, as perdas, e minimizando, por outro lado, o custo total do combustível, reduzindo as emissões, e ainda melhorando a eficiência não somente dos geradores, mas também da UTE como um todo. A solução proposta nesta tese tem as seguintes contribuições: contempla o desligamento dos sistemas de geração que apresentam maior custo com combustível, reduz os custos totais permitindo uma manutenção preditiva nestas máquinas; determina soluções ótimas para a potência de saída em vários cenários característicos e não característicos das usinas, considerando variações na geração de potência ativa e na redução das emissões de gases poluentes como, NOx e o CO2. Para analisar a viabilidade da solução proposta por esta tese, utilizou-se um conjunto de dez unidades geradoras térmicas como parâmetros para o estudo de caso e três conjuntos de geradores, descritos na literatura, como sistema de teste para validação da robustez da proposta de solução apresentada. Foram aplicados diversos métodos determinísticos e de computação Bio-inspirada para a otimização mono-objetivo e multiobjetivo. Os resultados apresentados na tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens da nova solução proposta.

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