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)
Algoritmos culturais com abordagem memética e multipopulacional aplicados a problemas de otimização
(Universidade Federal do Pará, 2012-04-20) SILVA, Deam James Azevedo da; OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de; http://lattes.cnpq.br/4497607460894318
Em muitos problemas de otimização há dificuldades em alcançar um resultado ótimo ou mesmo um resultado próximo ao valor ótimo em um tempo viável, principalmente quando se trabalha em grande escala. Por isso muitos desses problemas são abordados por heurísticas ou metaheurísticas que executam buscas por melhores soluções dentro do espaço de busca definido. Dentro da computação natural estão os Algoritmos Culturais e os Algoritmos Genéticos, que são considerados metaheurísticas evolutivas que se complementam devido ao mecanismo dual de herança cultura/genética. A proposta do presente trabalho é estudar e utilizar tais mecanismos acrescentando tanto heurísticas de busca local como multipopulações aplicados em problemas de otimização combinatória (caixeiro viajante e mochila), funções multimodais e em problemas restritos. Serão executados alguns experimentos para efetuar uma avaliação em relação ao desempenho desses mecanismos híbridos e multipopulacionais com outros mecanismos dispostos na literatura de acordo com cada problema de otimização aqui abordado.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de desempenho de algoritmos para classificação de sequências representando faltas do tipo curto-circuito em linhas de transmissão de energia elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2019-12-05) FREIRE, Jean Carlos Arouche; MORAIS, Jefferson Magalhães de; http://lattes.cnpq.br/5219735119295290; CASTRO, Adriana Rosa Garcez; http://lattes.cnpq.br/5273686389382860
A manutenção da qualidade de energia em sistemas elétricos de potência depende do tratamento dos principais distúrbios que possam surgir em sua geração, transmissão e distribuição. Dentro deste contexto, muitos estudos vêm sendo desenvolvidos com o objetivo de realizar a detecção e classificação de faltas do tipo curto-circuito em sistemas elétricos através da análise do comportamento do sinal elétrico. Os sistemas de classificação de faltas em linha de transmissão podem ser divididos em dois tipos: sistemas de classificação on-line e pós-falta. No cenário pósfalta as sequências do sinal a serem avaliadas para a classificação possuem comprimento (duração) variável. Na classificação de sequências é possível utilizar classificadores convencionais tais como Redes Neurais Artificiais, Máquinas de Vetores de Suporte, K-vizinhos mais próximos e Árvore de Decisão (Floresta aleatória). Nestes casos, o processo de classificação geralmente requer um pré-processamento das sequências ou um estágio de front end que converta os dados bruto em parâmetros sensíveis para alimentar o classificador, o que pode aumentar o custo computacional do sistema de classificação. Uma alternativa para este problema é a arquitetura de classificação de sequências baseada em quadros (FBSC - Frame Based Sequence Classification). O problema da arquitetura FBSC é que esta possui muitos graus de liberdade na concepção do modelo (front end mais classificador) devendo este ser avaliado usando um conjunto de dados completo e uma metodologia rigorosa para evitar conclusões tendenciosas. Considerando a importância do uso de metodologias para classificação de faltas do tipo curto-circuito eficientes e principalmente com baixo custo computacional, este trabalho apresenta os resultados do estudo desenvolvido de análise do algoritmo KNN (K-vizinhos mais próximo) associado a medida de similaridade de Alinhamento Temporal Dinâmico (DTW) e do algoritmo HMM (Modelo Oculto de Markov) para a tarefa de classificação de faltas. Estas duas técnicas permitem o uso direto dos dados sem a necessidade de utilização de front ends, além de possuírem a capacidade de poder tratar séries temporais multivariadas e de tamanho variável, que é o caso das sequências de sinais para o caso pós-falta. Para desenvolvimento dos dois sistemas propostos para classificação foram utilizados dados simulados de faltas do tipo curto-circuito oriundos da base de dados pública UFPAFaults. Para comparação de resultados com metodologias já apresentadas na literatura para o problema, foi também avaliada, para o mesmo banco de dados, a arquitetura FBSC. No caso da arquitetura FBSC, diferentes front ends e classificadores foram utilizados. A avaliação comparativa foi realizada a partir da medida de taxa de erro, custo computacional e testes estatísticos. Os resultados obtidos mostraram que o classificador baseado no HMM se mostrou mais adequado para o problema de classificação de faltas do tipo curto-circuito em linhas de transmissão.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de fanets e ca-markov para captura de imagens para o estudo de uso e cobertura da terra em projetos de assentamentos na amazônia
(Universidade Federal do Pará, 2019-12-06) SOUZA, Jorge Antonio Moraes de; FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa; http://lattes.cnpq.br/7458287841862567
Projetos de assentamentos de reforma agrária são uma das medidas adotadas pelo governo na tentativa de criar um relacionamento sustentável com a natureza. Como a área de assentamentos cobre mais de 77.483.317,86 hectares da Amazônia Legal, é essencial compreender as causas da degradação ambiental desses espaços. Isto posto, foram utilizados, de forma combinada, cadeias de Markov e autômatos celulares (CA-Markov) para, a partir de duas imagens classificadas, prever cenários de mudanças no uso e cobertura da terra (LULC). Esta tese apresenta uma metodologia inovadora que difere daquelas usualmente utilizadas em CA-Markov, pois os aspectos de tempo e espaço são observados pela cadeia de Markov e servem como base para a função de transição do autômato celular (CA). A metodologia também contempla a aquisição de imagens, nesse sentido, como a região de interesse permanece, em boa parte do ano, com uma cobertura de nuvens significativa, a obtenção de imagens por sensores ópticos, fica prejudicada, por conta disso, foi imperativa a busca por uma alternativa. As Flying Ad-hoc Networks (FANETs) podem ser utilizadas para complementar informações da região de estudo, capturando imagens de alta qualidade, sem o inconveniente das nuvens. Por outro lado, os nós da rede precisam manter, pelo maior tempo possível, a conexão entre eles, o que é dificultado pela mobilidade e autonomia de voo dos drones. Por esse motivo, é imprescindível a utilização de um protocolo de roteamento que seja capaz de adaptar-se à dinâmica da rede. Além disso, também foi desenvolvido um algoritmo de roteamento baseado em sistema Fuzzy. Testes e simulações foram realizadas com o intuito de validar tanto a metodologia geral MAPS, quanto o protocolo de roteamento.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicações de controle preventivo baseadas em árvore de decisão para aumentar a capacidade de sobrevivência a afundamentos de tensão dos geradores de indução duplamente excitados em sistemas de potência
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-21) VIEIRA, Dione Jose Abreu; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de controle preventivo com o objetivo de aumentar a capacidade de recuperação a afundamentos de tensão (FRTC) dos geradores de indução duplamente excitados (DFIG) integrados à rede elétrica. A metodologia, baseada em árvore de decisão (DT), auxilia na monitoração e no suporte à segurança e ao controle preventivo, garantindo que os sistemas eólicos permaneçam conectados após a ocorrência de perturbações na rede elétrica. Com base em estudos off-line, a DT é utilizada com o intuito de descobrir atributos inerentes ao sistema elétrico relacionado à FRTC, fornecendo um modelo de predição rápido para aplicações em tempo real. A partir dos resultados obtidos, é possível verificar que o DFIG contribui neste contexto para a segurança da operação através da disponibilidade de despacho de potência e participação no controle de tensão. Verifica-se também que o uso da DT, além de classificar com boa precisão o estado operacional do sistema, facilita de maneira significativa a tarefa do operador, uma vez que o mesmo vai estar direcionado ao acompanhamento das variáveis realmente críticas de operação para uma determinada configuração topológica do sistema elétrico.
Acesso aberto (Open Access)
Aprovisionamento dinâmico de recursos em redes ópticas elásticas multiplexadas por divisão de espaço considerando limitações de camada física
(Universidade Federal do Pará, 2019-06-07) LOBATO, Fabricio Rossy de Lima; CARTAXO, Adolfo da Visitação Tregeira; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
Em redes ópticas elásticas (EONs), empregando fibra multi-núcleo (MCF) com núcleos monomodo fracamente acoplados, a diafonia entre os núcleos (XT) pode afetar significativamente o desempenho da rede, particularmente com o aumento do número de núcleos e o comprimento da rota. Portanto, em nível de rede, o problema de roteamento e atribuição de núcleo e espectro (RSCA) consciente de limitações de camada física (IA) é um importante desafio de pesquisa de MCF-EONs. Nesta tese, uma metodologia de aprovisionamento dinâmico é proposta para resolver de forma independente o problema IARSCA levando em conta limitações de camada física. Para obter a minimização do impacto da XT, decompõe-se o problema IA-RSCA em dois subproblemas: o subproblema de roteamento IA e o subproblema de atribuição de núcleo e espectro (IA-SCA). Para a solução de roteamento, um método de pré-computação baseado no k caminhos mais curtos é usado, e uma fase de verificação de limitação de camada física é realizada levando em consideração a relação sinal ruído óptica requerida. Para o subproblema IA-SCA, o novo algoritmo guloso XT-aware é proposto para minimizar o impacto da XT no desempenho das MCF-EONs da seguinte maneira: para cada nova conexão, o nível de potência da XT detectada da nova conexão e conexões interferentes em relação ao limite de potência da XT de cada conexão é minimizado na média sobre todas essas conexões. Essa minimização é obtida escolhendo o núcleo e o intervalo de frequência da nova conexão. De modo a ter em conta a extensão de sobreposição espectral das conexões novas e interferentes na potência da XT detectada, um novo índice de sobreposição de intervalos de frequência é introduzido. O desempenho do algoritmo proposto é avaliado por meio de simulações computacionais. Os resultados mostram que a probabilidade de bloqueio total e a utilização média da rede obtida pelo algoritmo proposto são melhores que as obtidas pelas estratégias de priorização de núcleo, aleatória e first-fit, para diferentes cenários de nível da XT e fragmentação do espectro.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da segurança de sistemas de potência para múltiplas contingências usando árvore de decisão multicaminhos
(Universidade Federal do Pará, 2017-09-15) OLIVEIRA, Werbeston Douglas de; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
A busca de formas eficazes para promover a operação segura de sistemas de potência e aumentar a compreensão dos operadores tem encorajado a pesquisa contínua de novas técnicas e métodos que possam ajudar nessa tarefa. Nesta tese, propõe-se uma abordagem para avaliar a segurança da operação de sistemas de potência para múltiplas contingências usando a técnica árvore de decisão multi-caminhos ou (MDT, do inglês “Multiway Decision Tree”). A MDT difere de outras técnicas de árvore de decisão por estabelecer, na etapa de treinamento, um valor de atributo categórico por ramo. Essa abordagem propõe o uso de topologias (contingências) como atributos categóricos. Desta forma, a MDT melhora a interpretabilidade em relação ao estado operacional do sistema de potência, pois o operador pode ver claramente as variáveis críticas para cada topologia, de modo que as regras da MDT possam ser usadas no auxílio à tomada de decisão. Essa abordagem proposta foi utilizada para avaliação da segurança em dois sistemas testes, o sistema IEEE 39 barras e o sistema da parte do Norte do Sistema Interligado Nacional (SIN), sendo que este último foi testado com dados reais de um dia de operação. A técnica proposta baseada em MDT demonstrou bom desempenho, utiliando um conjunto de regras simples e claras. Também foi realizada uma comparação dos resultados obtidos com outras técnicas baseadas em árvores de decisão e verificou-se que o MDT resultou em um procedimento mais simples para a classificação de segurança dos sistemas com boa precisão.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação probabilística do impacto da recarga rápida de veículos elétricos nos sistemas de distribuição de energia elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2024-11-13) HERNÁNDEZ GÓMEZ, Oscar Maurício; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
A adoção em massa de veículos elétricos (VEs) está transformando o setor automotivo, impulsionada por preocupações ambientais e avanços tecnológicos. Governos e empresas estão investindo na expansão das redes de recarga, com foco na recarga rápida para atender à crescente demanda. O desenvolvimento de uma infraestrutura sólida de estações de recarga é essencial para eliminar a "ansiedade de autonomia" e incentivar a transição para os VEs. A recarga rápida é fundamental para o sucesso da eletrificação veicular. Com ela, as baterias podem ser carregadas muito mais rapidamente do que com a recarga convencional, o que aumenta a conveniência para os usuários e melhora a experiência geral de uso. À medida que mais estações de recarga rápida são instaladas, a confiança dos consumidores nos VEs cresce, desenvolvendo o caminho para um futuro mais sustentável. Com uma rede de recarga rápida bem distribuída, os VEs se tornam uma alternativa prática aos veículos movidos a combustíveis fósseis, acelerando a transição para uma mobilidade mais verde. Entretanto, a recarga rápida de VEs pode causar impactos técnicos nas redes de média tensão. A alta demanda de corrente pode resultar em quedas de tensão, especialmente em áreas com infraestrutura de distribuição mais frágil. Transformadores podem ser sobrecarregados, o que diminui sua vida útil e aumenta o risco de falhas. O aquecimento excessivo dos condutores devido à corrente elevada também pode causar perdas e danificar os cabos. Esses desafios ressaltam a necessidade de um planejamento adequado e investimentos na infraestrutura elétrica para suportar o aumento da recarga rápida. Uma análise probabilística do impacto da recarga rápida nas redes de média tensão é crucial. A demanda por energia varia ao longo do ano devido a fatores sazonais, como o uso de ar-condicionado no verão e aquecedores no inverno. A recarga rápida adiciona uma carga considerável à rede, que pode coincidir com esses picos de demanda, agravando os desafios de gestão. A instalação de vários pontos de recarga pode causar flutuações de tensão e sobrecargas. A análise probabilística ajuda a prever esses impactos e desenvolver estratégias de mitigação, simulando cenários de recarga e comportamentos de usuários. Isso permite um planejamento mais preciso da infraestrutura, incluindo reforços na rede e melhorias para garantir a confiabilidade do fornecimento. Esta tese propõe uma metodologia probabilística para avaliar o impacto da recarga rápida de veículos elétricos em redes de distribuição de média tensão, considerando quedas de tensão, carregamento de elementos da rede e comutações do tape do regulador de tensão. Utilizando o software Power Factory da DIgSILENT©, simula-se um alimentador real no Brasil, analisando diferentes casos de estudo. São conectados três eletropostos (EP), cada um com seis pontos de recarga de 100 kVA, totalizando 600KVA por cada EP. O perfil de recarga dos EP é programado com variáveis estocásticas. Por fim, apresenta-se uma estratégia de controle Volt/Var para mitigar o impacto na queda de tensão e nas comutações do tape do regulador, permitindo a injeção de potência reativa sem necessidade de comunicação entre os pontos de recarga.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização e desenvolvimento de sensores ópticos de corrente elétrica para aplicações em linhas de alta tensão
(Universidade Federal do Pará, 2017-04-03) SANTA BRÍGIDA, Angela Costa; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
Esta tese, intitulada “Caracterização e desenvolvimento de sensores ópticos de corrente elétrica para aplicações em linhas de alta tensão” foi desenvolvida no âmbito de um programa de doutorado em Engenharia Elétrica. Foram implementados e caracterizados sensores de corrente magneto-óptico, para aplicações de medição e proteção em sistemas de alta potência, nomeadamente, prisma sensor e sensor com fibra de cristal fotônico (PCF). Ambos, são baseados no efeito Faraday, utilizando uma configuração polarimétrica em dupla quadratura. Este trabalho foi, então, dividido, em dois momentos. No primeiro, um prisma sensor, constituído de uma cabeça sensora portátil para ancoragem na linha de transmissão foi desenvolvido, em Portugal, para uma aplicação industrial. Neste caso, no protótipo do prisma sensor foi utilizado um prisma de vidro Schott SF57 de 8cm de comprimento com alta constante de Verdet e baixa birrefringência. Ele foi incorporado em um invólucro de Nylon adequado para aplicações de fixação na linha de alimentação. A operação do sensor é caracterizada e comparada usando Diodos Super Luminescentes (SLD) distintos como fontes ópticas, com emissão a 650, 830 e 1550 nm. O sensor demonstrou precisão de classe 1, para correntes nominais iguais ou superiores a 900 ARMS e classes 0,1 e 0,2 para correntes nominais de 1,2 kARMS e 0,3 kARMS, respectivamente, e a possibilidade de detectar impulsos na rede abaixo dos 10 μs. Em um segundo momento, outra configuração envolveu o uso de fibras ópticas como elemento transdutor, empregando, fibras torcidas altamente birrefringente com 4,5, 6, 9, e 11 rotações por segundo, desenvolvidas pelo grupo do Laboratório de Fibras Especiais & Materiais Fotônico – LaFE, do Instituto de Física Gleb Wataghin da UNICAMP, no Brasil. Em particular, estas fibras foram testadas enrolando-as em torno de um condutor elétrico utilizando três tamanhos de enrolamento de 6, 12 e 18 cm de diâmetros com diferentes voltas, com correntes de até 800 ARMS usando uma fonte SLD a 650 nm. Parâmetros, tais como a sensibilidade e a linearidade do sensor, foram investigados. Uma simulação também foi realizada para analisar quantitavamente o valor da sensibilidade das fibras com relação ao número de voltas e com relação ao diâmetro do suporte, no qual foi concluído que deve haver um compromisso entre estes dois parâmetros afim de obter uma melhor resposta no sinal de saída do sensor.
Acesso aberto (Open Access)
Cenário de redes de acesso para integração de redes ópticas e sem fio baseadas em sistemas de rádio sobre fibra
(Universidade Federal do Pará, 2016-01-15) OLIVEIRA, Rosinei de Sousa; TEIXEIRA, Antônio Luis Jesus; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
A constante demanda por alta largura de banda principalmente dos usuários finais tem levado as operadoras de telecomunicações a explorar novas soluções para aumentar a capacidade da infraestrutura atual. A combinação das altas taxas disponibilizada pelos enlaces ópticos com a flexibilidade e mobilidade das redes sem fio é vista com uma solução promissora para suportar o alto tráfego, decorrente principalmente de novas aplicações e do aumento de dispositivos móveis, como smartphones e tablets. Nesse contexto, os sistemas de rádio sobre fibra têm sido a solução mais utilizada para prover a real integração fixo-móvel. Tradicionalmente, esses sistemas são baseados na transmissão de sinais analógicos (RoF), entretanto as altas degradações originadas principalmente no domínio óptico impõem limites na real aplicação desse tipo de sistema. Esse problema tem sido contornado com uso de sinais digitalizados (DRoF) que minimizam os efeitos que limitam o desempenho das transmissões analógicas, visto que o enlace, do emissor ao receptor é realizado no domínio digital. Por outro lado, os sistemas digitais apresentam como desafio a necessidade de enlaces ópticos com maior largura de banda em função do processo de digitalização que aumenta significativamente a taxa de dados a ser transmitida no enlace óptico.. A utilização de sistemas de rádio sobre fibra tem modificado a infraestrutura tradicional móvel com a adição de arquiteturas baseadas na centralização das funcionalidades mais complexas do sistema na central office, deixando na antena apenas funções mais básicas, o que possibilita diminuição dos custos, principalmente do consumo de energia. Tais arquiteturas são denominadas C-RAN (Cloud/Centralized Remote Access Network). Em contrapartida, essa descentralização requer redes ópticas de acesso de alta capacidade para conexão entre a central office e antena no segmento denominado fronthaul. Dentro desse contexto, a investigação de cenários que consideram a aplicação de sistemas de rádio sobre fibra enquanto solução para redes de acesso vem sendo explorada, mais intensamente, desde 2010. Todavia em grande parte dos trabalho, o objeto principal de estudo tem sido na análise de desempenho da transmissão de sistemas de rádio sobre fibra, analógico e digitais. Por outro lado, até o momento do desenvolvimento dessa tese, a investigação desses sistemas em cenários considerando a coexistência tanto com sistemas legados (RF-Vídeo, G-PON e XG-PON) quanto com novos padrões (TWDM-PON). Esse tipo de estudo é importante porque visa, principalmente, investigar a compatibilidade dos sistemas de rádio sobre fibra em cenários mais realísticos. Nesse contexto, essa tese propõe investigar cenários de rede de acesso baseado em sistemas de rádio sobre fibra em cenários de coexistência. Inicialmente, os estudos foram conduzidos por meio de simulação, e, adicionalmente, por experimentos realizados em laboratório.
Acesso aberto (Open Access)
Controle de qualidade de experiência para disseminação de vídeos em tempo real sobre redes ad hoc veiculares
(Universidade Federal do Pará, 2017-03-24) QUADROS, Carlos Jean Ferreira de; SANTOS, Aldri Luis dos; CERQUEIRA, Eduardo Coelho; http://lattes.cnpq.br/1028151705135221
A disseminação de vídeos em tempo real sobre Redes Veiculares (do Inglês, Vehicular Ad hoc Networks - VANETs) é fundamental para inúmeros serviços, como: vídeos de emergência, anúncios, monitoramento inteligente etc. Essas aplicações enfrentam muitos desa fios devido os requisitos de qualidade de vídeo, topologia dinâmica e ambiente das VANETs. Para lidar com esses desafios e reduzir a sobrecarga de roteamento na rede, protocolos de roteamento estatásticos (do Inglês, Statistical Routing Protocols - SRPs) tem sido propostos para a distribuição de fluxos de vídeo em VANETs, normalmente usando parâmetros de posicionamento e Qualidade de Serviço. Porém, além desses parâmetros, a disseminação de vídeo, considerando a perspectiva dos usuários, também exige a preocupação com questões relacionadas a aceitação pelo Sistema Visual Humano (SVH). Devido aos diferentes requisitos e a estrutura hierárquica de vídeos, apenas parâmetros de posição e do nível de rede não são sufi cientes para disseminação de vídeo com níveis satisfatórios de Qualidade de Experiência (do Inglês Quality of Experience - QoE) e alcançabilidade. Esta tese foca na melhoria do QoE dos vídeos em tempo real disseminados em VANETs. Assim, propõe-se um mecanismo cross-layer para Broadcast baseado em Receptor dirigido a QoE (BRQ), modularmente acoplado em SRPs para oferecer parâmetros relacionados a vídeo no processo de seleção de nodos encaminhadores dos fluxos de vídeo e manutenção de rotas. A partir do BRQ, os nodos da rede decidem por eles mesmos, se devem retransmitir as sequências de vídeo ou não, melhorando a capacidade do sistema em distribuir vídeos com melhor QoE. No topo dessa arquitetura, uma técnica para Correção de Erros, nomeadamente Entrelaçamento (do Inglês, Interleaving), foi adicionada, permitindo mitigar ainda mais os efeitos de perdas em rajadas de quadros relativos ao ambiente de conexão inseguro de VANETs. Para validação, o mecanismo BRQ foi adicionado a um SRP projetado usando a estratégia de encaminhamento baseada em Distância, chamado de protocolo DBRQ (Distance BRQ). Os resultados mostram que os ganhos do protocolo DBRQ comparado a outros atuais SRPs, forneceram disseminação de vídeo com maior suporte da QoE, menos sobrecarga de roteamento e alcançabilidade satisfatória.
Acesso aberto (Open Access)
Controle inteligente LQR neuro-genético para alocação de autoestrutura em sistemas dinâmicos multivariáveis
(Universidade Federal do Pará, 2008-08-30) ABREU, Ivanildo Silva; FONSECA NETO, João Viana da; http://lattes.cnpq.br/0029055473709795
Nesta tese é apresentado um modelo neuro-genético, orientado a síntese de controladores no espaço de estado baseado no projeto do Regulador Linear Quadrático, para alocação de autoestrutura em sistemas dinâmicos multivariáveis. O modelo neuro-genético representa uma fusão de um algoritmo genético e uma rede neural recorrente para realizar a seleção das matrizes de ponderação e resolver a equação algébrica de Riccati, respectivamente. Um modelo de 6a ordem de uma aeronave, um modelo de 6a ordem de um gerador de indução duplamente alimentado de uma planta eólica e um modelo de 4a ordem de um circuito elétrico, são usados para avaliar a fusão dos paradigmas de inteligência computacional e o desempenho da metodologia do projeto de controle. O desempenho dos modelos neuro-genéticos são avaliados por momentos estatísticos de primeira e segunda ordem para o algoritmo genético, enquanto que a rede neural é avaliada por superfícies da função energia e da norma do infinito da equação algébrica de Riccati. São feitas comparações com o método de Schur.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de sensores baseados em fibra óptica afunilada para monitoramento ambiental
(Universidade Federal do Pará, 2015-02-06) SILVEIRA, Clenilson Rodrigues da; GIRALDI, Maria Thereza Miranda Rocco; http://lattes.cnpq.br/0270661833822671; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
O monitoramento de parâmetros ambientais é importante na preservação do meio ambiente. O desenvolvimento de sistemas tecnologicamente avançados para a medição de parâmetros físicos pode permitir a detecção antecipada de fatores nocivos ao meio ambiente. Por exemplo, sistemas de medição de índice de refração e temperatura permitem detectar poluição térmica e química na água de rios. Medição de curvatura ou inclinação é importante na previsão de fenômenos naturais que possam causar danos ao ser humano, tais como deslizamentos de encostas e sismos. Essa tese investiga sensores baseados em fibra óptica afunilada para monitoramento de parâmetros ambientais. A tecnologia investigada é baseada em fibra óptica monomodo padrão com seção afunilada que faz uso do campo evanescente para detectar alterações no ambiente externo, tais como índice de refração, temperatura e curvatura. Esse tipo de dispositivo é analisado através de simulações numéricas e medidas experimentais. A modelagem numérica é feita através do método de propagação de feixe por diferenças finitas (FD-BPM, finite difference beam propagation method). É comprovado numérica e experimentalmente que o interferômetro de Michelson em fibra óptica afunilada submetida à curvatura apresenta uma intensificação na sensibilidade à variação de índice de refração em comparação com o dispositivo não curvado. Medidas experimentais indicam que esse tipo de dispositivo tem também grande potencial como sensor de temperatura. Resultados numéricos, baseados no FD-BPM, indicam que é possível otimizar os parâmetros do afunilamento na fibra óptica para melhorar sua sensibilidade à curvatura em termos de potência transmitida.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de sensores baseados em fibra óptica para monitoramento estrutural
(Universidade Federal do Pará, 2016-04-01) FERNANDES, Cindy Stella; GIRALDI, Maria Thereza Miranda Rocco; http://lattes.cnpq.br/0270661833822671; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
A investigação e o desenvolvimento de sistemas para a medição de parâmetros físicos e mecânicos de integridade estrutural, pode permitir a prévia detecção de colapsos, processos de deterioração e outros fatores naturais e/ou provocados pelo homem. Nesse caso, a medida desses parâmetros em tempo real é crucial para a identificação, localização e quantificação de danos, e também para melhorar a manutenção e segurança dessas estruturas. Medições de curvatura e vibração são importantes para o monitoramento estrutural devido a sua relação com as respostas dinâmicas de estruturas de engenharia. Nessa tese, estruturas de descasamento de diâmetro de núcleo são propostas e experimentalmente investigadas para sensoriamento de curvatura e vibração. Entre as análises, duas configurações exibiram um melhor desempenho, uma abordagem usa uma estrutura formada pela emenda de uma pequena seção de fibra multimodo não revestida entre duas fibras monomodo padrão (SMS), combinada com um espelho óptico em fibra na sua extremidade, e a outra abordagem é formada pelo sanduíche de uma seção de fibra monomodo entre duas pequenas seções de fibra multimodo, emendadas entre duas fibras monomodo padrão (SMSMS). O dispositivo SMS é analisado através de medidas experimentais e simulações numéricas. Na análise experimental de curvatura, o sensor SMS proposto gera padrões de interferência destrutiva e aumenta a perda óptica se é curvado, variando somente a atenuação do sinal óptico sem variação do comprimento de onda. A modelagem numérica é feita com o método de propagação de feixe por diferenças finitas através da utilização do software BeamProp 9.0 da empresa RSoft. O sensor SMSMS possui duas seções MMF que agem como acoplador e reacoplador de modos de núcleo-casca, e a seção SMF ao meio atua como o “braço” de interferência. Assim os modos da casca que se propagam na seção SMF do meio tornam-se sensíveis às frequências aplicadas. Este dispositivo foi analisado experimentalmente como sensor de vibração e provou ser adequado para monitorar frequências tão baixas como 0.1 Hz. As configurações de sensores propostos apresentam várias características interessantes, tais como fácil fabricação, baixo custo, alta eficiência e alta sensibilidade. Embora o processo de fabricação das estruturas não seja muito preciso, o que afeta sua reprodutibilidade, esses sensores são muito úteis numa vasta variedade de aplicações, tais como monitoramento de integridade estrutural.
Acesso aberto (Open Access)
Eletrônica molecular via método híbrido DFT/FGNE em anéis fenilas acoplados a eletrodos metálicos de nanotubos de carbono: a regra de conformação e quiralidade molecular
(Universidade Federal do Pará, 2011-11-11) SILVA JÚNIOR, Carlos Alberto Brito da; DEL NERO, Jordan; http://lattes.cnpq.br/5168545718455899
Nesta tese, investigamos detalhadamente as propriedades de transporte eletrônico, conformacional e de simetria de estruturas de Nanotubos de Carbono de Parede Simples zigzag (9,0), NCPS zz9, acopladas a anéis fenilas (2, 3, 4 e 5) sob influência de campo elétrico externo (voltagem) via método híbrido da Teoria do Funcional Densidade (DFT) do tipo B3LYP 6-311G(d,p) combinado com Função de Green de Não Equilíbrio (FGNE) e Teoria de Grupo. Verificamos uma boa relação entre: 1- o índice quiral () por Teoria de Grupo e a lei do cos2 (, ângulo diedral) por geometria sob a influência de campo elétrico externo, pois  só depende das posições atômicas (), das conformações, e também está fortemente correlacionada a corrente que passa através do sistema; 2- a condutância normalizada (G/Go) é proporcional a cos2 na região do gap (EHOMO-ELUMO), isto é, nas regiões onde ocorre a ressonância e a resistência diferencial negativa (RDN); 3- o gráfico Fowler-Northeim (FN) exibe mínimo de voltagem (Vmin) que ocorre sempre que a cauda de um pico de transmissão ressonante entra na janela de voltagem, isto é, quando nessas estruturas ocorre uma RDN, pois o número de RDN na curva I-V está associado ao número de Vmin no gráfico FN e pode ser explicado pelo modelo de transporte molecular coerente; 4- a altura da barreira (EF - EHOMO e ELUMO - EF) como função do comprimento molecular; 5- Vmin como função da altura da barreira (EF - EHOMO) e do comprimento molecular. Assim, 1 implica que a conformação molecular desempenha um papel preponderante na determinação das propriedades de transporte da junção; 2 sugere que a lei do cos2 tem uma aplicabilidade mais geral independentemente da natureza dos eletrodos; 3 serve como um instrumento espectroscópico e também para identificar a molécula na junção; 4 e 5 a medida que o comprimento molecular atinge um certo valor (1,3nm) o Vmin permanece praticamente inalterado. Os resultados mostraram que as propriedades estruturais sofrem alterações significativas com o aumento da voltagem que estão em boa concordância com os valores encontrados na literatura. O comportamento das curvas IxV e G/GoxV perdem sua dependência linear para dar origem a um comportamento não linear com aparecimento de RDN. Tal ponto revela a modificação estrutural sofrida pelo sistema. A curva IxV confirmou as afirmações que foram feitas através da análise estrutural para o sistema considerado e mostrou como se dá o fluxo de carga nos sistemas analisados.
Acesso aberto (Open Access)
Estados ligados de Majorana em nanodispositivo com ponto quântico acoplado à cadeia de átomos em zigue zague sobre supercondutor topológico.
(Universidade Federal do Pará, 2018-10-11) BEIRÃO, Antonio Thiago Madeira; SILVA, Shirsley Joany dos Santos da; http://lattes.cnpq.br/6060351208361634; DEL NERO, Jordan; http://lattes.cnpq.br/5168545718455899
A pesquisa em física da matéria condensada com isolantes e supercondutores topológicos tem contribuído muito para a caracterização das propriedades de superfície e de modos zero em nanofios. Investigamos teoricamente o transporte de elétrons através do ponto quântico em forma de T (PQ) com um único nível e spinless, conectado a uma cadeia em zigue zague e acoplado a um supercondutor p-wave, utilizando o método analítico recursivo de funções de green no equilíbrio. Este modelo é uma extensão da cadeia de Kitaev para uma rede triangular de tamanho finito com três, quatro e cinco sitios. Observamos que modos zero de Majorana podem ser sintonizados através dos parâmetros de acoplamento do dispositivo e a condutância linear mostra ambos os Estados Ligados de Majorana (MBS) na fase topológica e na fase topológica geral maximamente robusta. Este modelo mais realista permite a detecção de MBS através do controle dos parâmetros que governam o tunelamento eletrônico e pode ser útil para experimentos relevantes.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégia de planejamento e otimização do handover em redes móveis densificadas
(Universidade Federal do Pará, 2018-06-29) SILVA, Ketyllen da Costa; ARAÚJO, Jasmine Priscyla Leite de; FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa; http://lattes.cnpq.br/7458287841862567
O crescente aumento no uso de dispositivos e aplicações móveis nos últimos anos, tem levado a uma sobrecarga da infraestrutura da rede responsável pelo escoamento desse tráfego, afetando tanto o desempenho da rede quanto a experiência do usuário. As redes móveis heterogêneas já são realidade e sua densificação tem sido apontada como uma das soluções propostas para atendimento das demandas esperadas para as redes celulares de quinta geração (5G). Nas redes atuais, no entanto, ainda é comum o uso de parâmetros fixos na configuração da rede, mas esta estratégia nem sempre se mostra eficiente. É dentro deste contexto que se consolida o conceito de redes auto organizáveis nas quais os vários parâmetros da rede são ajustados automaticamente com base em medições em tempo real e sistemas inteligentes. Esta tese apresenta uma estratégia para otimização de handover em redes LTE com densa implantação de small cells. Com base em medições e lógica fuzzy são propostos algoritmos para o auto ajuste de parâmetros da rede. A partir de simulação discreta utilizando o MATLAB, os resultados são obtidos e apresentados através das principais métricas de avalição de desempenho de handover.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégia de projeto de atribuição de comprimento de onda com restrição de camada física em redes WDM
(Universidade Federal do Pará, 2014-03-28) MIRANDA, André Moacir Lage; SEGATTO, Marcelo Eduardo Vieira; http://lattes.cnpq.br/2379169013108798; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
O sistema WDM (Wavelength Division Multiplexing) é considerado como uma tecnologia madura para ser usada no backbone de redes ópticas. Entretanto, encontrar uma solução ótima para o algoritmo de atribuição de comprimento de onda no projeto e operação destas redes, ainda é uma questão em aberto. A pesquisa realizada nesta tese aborda os principais aspectos relacionados ao processo de atribuição de comprimento de onda em sistemas WDM, e como resultado foi proposta uma metodologia que minimiza a degradação do sinal óptico gerada pela modulação de fase cruzada (XPM – Cross-Phase Modulation). Esta proposta é composta por uma metodologia híbrida baseada em Coloração de Grafo e Algoritmo Genético (AG), sendo que o primeiro tem a função de reduzir o número de comprimentos de onda necessários para atender a matriz de tráfego (que é fornecida a priori) e o último tem a função de encontrar a ordem de ativação de canais na grade de comprimentos de onda, com o objetivo de reduzir o efeito XPM. A proposta foi comparada com o algoritmo First-Fit em diferentes cenários e topologias de redes, e demonstrou uma considerável redução na probabilidade de bloqueio.
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)
Estratégias baseadas em análise multicritério para seleção de tecnologia de acesso de primeira milha em padrão ISDB-T
(Universidade Federal do Pará, 2012-11-23) SERUFFO, Marcos César da Rocha; FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa; http://lattes.cnpq.br/7458287841862567
Esta Tese propõe o desenvolvimento de uma estratégia de planejamento que combina: caracterização de carga de uma aplicação típica de TV Digital, extração de vetor peso por meio de redes de crença e tomada de decisão multicriterio a partir da aplicação de métodos analíticos (TOPSIS e ELECTRE III), para fornecer suporte a decisão junto a provedores de serviços, objetivando-se permitir optar-se por uma tecnologia para canal de retorno (ADSL2+, PLC, WiMAX e 3G), considerando a carga típica de um cenário de TV Digital interativo, padrão ISDB-T. A estratégia proposta apresenta cinco etapas, sendo estas: definição dos canais de retorno e das métricas de desempenho, realização de medições das tecnologias de acesso em cenários reais, simulação dos dados em ambientes simulados, aplicação de técnicas de correlação de dados para geração do vetor peso e aplicação de métodos analíticos de tomada de decisão para escolha da melhor tecnologia a ser implantada em determinado cenário. Como resultado principal se obteve um modelo genérico e flexível que foi validado através de um estudo de caso que ordenou a preferência das tecnologias avaliadas.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégias evolucionárias para otimização no tratamento de dados ausentes por imputação múltipla de dados
(Universidade Federal do Pará, 2016-02-16) LOBATO, Fábio Manoel França; SANTANA, Ádamo Lima de; http://lattes.cnpq.br/4073088744952858
A análise de dados envolve aquisição e organização de informação com o objetivo de se obter conhecimento a partir deles, propiciando avanços científicos nos mais variados campos, bem como provendo vantagens competitivas às corporações. Neste âmbito, um problema ubíquo na área merece destaque, os valores ausentes, pois a maior parte das técnicas de análise de dados não consegue lidar de forma satisfatória com dados incompletos, impactando negativamente o resultado final. Visando contornar os efeitos danosos desta problemática, diversos trabalhos vêm sendo desenvolvidos nas áreas de análise estatística e aprendizado de máquina, com destaque para o estudo de métodos de Imputação Múltipla de Dados (IMD), que consiste no preenchimento dos dados ausentes por valores plausíveis. Tal metodologia pode ser vista como um problema de otimização combinatória, onde buscam-se valores candidatos à imputação de forma a reduzir o viés imposto por esta problemática. Meta-heurísticas, em especial, métodos baseados em Computação Evolucionária (CE) têm sido aplicadas com sucesso em problemas de otimização combinatórios. Apesar dos recentes avanços na área, percebe-se algumas falhas na modelagem dos métodos de imputação baseados em CE existentes. Visando preencher tais lacunas encontradas na literatura, esta tese apresenta uma descrição da IMD como um problema de otimização combinatória e propõe métodos baseados em CE neste contexto. Além disso, em virtude das falhas encontradas na modelagem dos métodos recentemente propostos na literatura e da necessidade de se adotar diferentes medidas de desempenho para avaliar a eficiência dos métodos de imputação, também é proposto neste projeto de tese um algoritmo genético multiobjetivo para a imputação de dados no contexto de classificação de padrões. Este método mostra-se flexível quanto aos tipos de dados, além de evitar a análise de caso completo. Dado a flexibilidade da abordagem proposta, é possível ainda utilizá-lo em outros cenários como no aprendizado não supervisionado, classificação multirrótulo e em análise de séries temporais.