Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC
URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2316
O Mestrado Acadêmico inicou-se em 1986 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).
Navegar
Submissões Recentes
Dissertação Acesso aberto (Open Access) Uso de materiais eletrocerâmicos multifásicos em antena ressonadora dielétrica multifuncional: simulação e implementação(Universidade Federal do Pará, 2025-06-06) SANTOS, Marcos Gabriel Fernandes dos; PASCHOAL JÚNIOR, Waldomiro Gomes; http://lattes.cnpq.br/8021271825437480; https://orcid.org/0000-0002-2348-1244; COSTA, Marcos Benedito Caldas; http://lattes.cnpq.br/7636226766852440; ******; DEL NERO, Jordan; OLIVEIRA, Lélis Araújo de; http://lattes.cnpq.br/5168545718455899; http://lattes.cnpq.br/9001133154793053; https://orcid.org/0000-0001-8087-8427; https://orcid.org/0000-0001-6577-2800Esta dissertação propõe uma investigação sobre o papel de alguns materiais Compósitos poliméricos-cerâmicos e eletrocerâmicos em antenas ressonadoras dielétricas (DRA). Utilizando uma abordagem integrada de simulação computacional, o estudo visa avaliar a resposta e os resultados desses materiais como subcomponentes essenciais das antenas DRA. Softwares eletromagnéticos serão empregados para a avaliação desses materiais, priorizando desempenho, viabilidade e aplicação. A metodologia inclui fases de avaliação computacional, na qual os materiais serão implementados em bibliotecas de software como modelos computacionais para simulação eletromagnética. Esses modelos buscarão emular as características reais dos materiais, garantindo uma representação fiel de seu comportamento. Espera-se que esta pesquisa forneça insights significativos sobre o desempenho dessas classes de materiais em antenas ressonadoras, consolidando a importância da simulação computacional na fase inicial de implementação de novos materiais para aplicações em comunicações sem fio e RF. As potenciais áreas de aplicação incluem tecnologias de comunicação sem fio como 5G e 6G, bem como em antenas, sensores e dispositivos móveis.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Mitigating concept drifts in proactive mobile core scaling via online learning models(Universidade Federal do Pará, 2025-07-28) FERREIRA, Abrahão Leite; BOTH, Cristiano Bonato; http://lattes.cnpq.br/2658002010026792; https://orcid.org/0000-0002-9776-4888; GONÇALVES, Glauco Estácio; http://lattes.cnpq.br/6157118581200722; https://orcid.org/0000-0003-1341-5339; CARDOSO, Diego Lisboa; CARDOSO, Kleber Vieira; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734; http://lattes.cnpq.br/0268732896111424; https://orcid.org/0000-0002-5971-3668; https://orcid.org/0000-0001-5152-5323As redes móveis passam por constantes mudanças e, a cada geração, novos casos de uso surgem para desafiar a tecnologia atual. Os casos de uso atuais do 5G e do futuro 6G exigem que a rede móvel ofereça maior confiabilidade e baixa latência, desafiando assim toda a rede e, em particular, o núcleo da rede móvel. Para atender a esses requisitos rigorosos, a tecnologia de rede central atual incorpora técnicas de escalabilidade baseadas em modelos de aprendizado de máquina, que permitem antecipar as demandas de tráfego e ajustar proativamente os recursos da rede antes que ocorra qualquer degradação na qualidade do serviço. No entanto, mudanças nos hábitos dos usuários, aplicativos e protocolos de rede podem levar a alterações nos padrões estatísticos do tráfego móvel, um fenômeno conhecido como desvios de conceito. Consequentemente, modelos convencionais de aprendizado de máquina, treinados em dados antigos, tendem a perder precisão ao longo do tempo, o que pode comprometer a adoção de casos de uso com requisitos rigorosos de desempenho. Para superar essa limitação, este estudo avalia o uso de modelos de aprendizado online para o escalabilidade proativa de funções de rede no núcleo de redes móveis. Essa abordagem busca empregar modelos que possam se adaptar continuamente às mudanças na distribuição de tráfego, mantendo previsões consistentes mesmo em cenários sujeitos a desvios de conceito. Como um estudo de caso, esta dissertação de mestrado discute como modelos de aprendizagem online podem ser empregados para aprimorar a escalabilidade da Função de Gerenciamento de Acesso e Mobilidade (AMF) sob diferentes tipos de desvio de conceito. Utilizando tráfego de dados real de uma operadora de telecomunicações, diversos cenários de desvio de conceito foram delineados e uma simulação abrangente de treze estratégias de aprendizagem online foi realizada em um núcleo móvel simulado. Os resultados mostram como as previsões precisas dos modelos online impactam métricas de serviço, como o número de solicitações perdidas e a taxa de ocupação da função. Além disso, o estudo aponta que nem todos os modelos online mantêm boa precisão preditiva sob desvios de conceito no tráfego, o que confirma a importância de testar diferentes modelos.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Metodologia e síntese de controladores híbridos clássico-neurais aplicados a sistemas mimo não lineares: estudo de caso em helicóptero 2-dof(Universidade Federal do Pará, 2025-09-11) SILVA, Matheus Morais da; SILVEIRA, Antonio da Silva; http://lattes.cnpq.br/1828468407562753; https://orcid.org/0000-0002-2698-2677; OLIVEIRA, Roberto Célio Limão de; BARRA JÚNIOR, Walter; FONSECA NETO, João Viana da; ARAÚJO, Rejane Barros; http://lattes.cnpq.br/4497607460894318; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608; http://lattes.cnpq.br/0029055473709795; http://lattes.cnpq.br/8760830024389437; https://orcid.org/0000-0002-6640-3182; xxx; https://orcid.org/0000-0003-4606-7510; xxxEsta dissertação apresenta um estudo de caso no desenvolvimento e aplicação de uma metodologia de controle híbrido baseada na integração entre estruturas clássicas descentralizadas do tipo RST-PI por redes neurais artificiais do tipo Perceptron Multicamadas (MLP), aplicada ao controle de posição de um helicóptero didático com dois graus de liberdade (H2DOF). A planta estudada possui características de um sistema multivariável (MIMO) não linear com acoplamentos dinâmicos entre os eixos de guinada e arfagem, sujeito a perturbações e variações paramétricas que dificultam a obtenção de modelos analíticos precisos e a sintonia eficiente de controladores convencionais locais. Visando superar essas limitações, primeiramente é realizada a identificação do sistema por meio do algoritmo de Mínimos Quadrados Recursivos (MQR) em espaço de estados, possibilitando a obtenção de modelos lineares aproximados para diferentes regiões operacionais, onde é efetuada a seleção do melhor modelo estimado por uma proposta de algoritmo de busca pela função custo do método MQR. A partir desse modelo estimado linearizado e médio, são projetados os controladores clássicos nas estruturas RST-PI e RST-PID por meio da técnica de alocação de polos, com os quais são realizados testes em simulação e no protótipo físico, avaliando-se os resultados das respostas de trajetória por métricas de desempenho como a Integral do Erro Médio Quadrático (ISE), Integral do Sinal de Controle Quadrático (ISU) e as variâncias dos sinais de erro e controle, além dos índices de robustez gerados pela análise das curvas de sensibilidade. Com base nos dados coletados dos experimentos no processo real, a rede neural é treinada de maneira offline com o objetivo de identificar, a cada instante, a região de operação da planta e adaptar dinamicamente os ganhos dos controladores, promovendo uma predição de melhoria no desempenho transitório e com menor esforço de controle. Os resultados experimentais indicaram que a abordagem híbrida proposta é capaz de reduzir oscilações, suavizar o sinal de controle e melhorar a resposta em malhas sujeitas a variações abrupta se efeitos de acoplamento. A metodologia desenvolvida demonstra viabilidade prática e técnica, indicando uma direção de como a aplicação de inteligência artificial pode otimizar estratégias de controle clássico em sistemas multivariáveis não lineares com características incertas e variantes.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Estimativa da força de reação do solo a partir de acelerômetros com redes neurais profundas: um estudo comparativo entre arquiteturas BI-LSTM, TCN e híbrida(Universidade Federal do Pará, 2025-08-12) LIMA JÚNIOR, Sérgio de Nazaré Rodrigues; ZAMPOLO, Ronaldo de Freitas; http://lattes.cnpq.br/9088524620828017; https://orcid.org/0000-0002-2460-3135; PEREIRA JÚNIOR, Antônio; http://lattes.cnpq.br/1402289786010170; https://orcid.org/0000-0002-0808-1058; GOMES, Bruno Duarte; MATOS, Felipe de Oliveira; CARDOSO, Diego Lisboa; ***; ***; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734; ***; ***; https://orcid.org/0000-0002-5971-3668A força de reação do solo (Ground Reaction Force – GRF) é uma variável biomecânica essencial para a análise da marcha humana, amplamente utilizada em contextos clínicos, esportivos e de reabilitação. Tradicionalmente, sua medição precisa depende de plataformas de força ou palmilhas instrumentadas, equipamentos de alto custo e restritos a laboratórios especializados. Este estudo propõe uma alternativa baseada na estimativa da GRF por meio de sinais de acelerômetros processados por redes neurais profundas. Foram comparadas três arquiteturas: Bi-LSTM (Bidirectional Long Short-Term Memory), TCN (Temporal Convolutional Network) e uma arquitetura Híbrida. O pré-processamento envolveu filtragem, normalização por z-score e janelamento, e o treinamento supervisionado foi realizado com validação cruzada. Os resultados demonstraram que o sensor posicionado no pé apresenta a maior similaridade com a GRF, justificando seu uso nos modelos. Entre as arquiteturas, o modelo Híbrido obteve o melhor desempenho em termos de acurácia (RMSE de 103,22 N, rRMSE de 6,90%, R² = 0,87 e correlação cruzada de 0,96), enquanto a Bi-LSTM apresentou resultados próximos, porém com maior custo de treinamento. Já a TCN, apesar de ser a mais eficiente em termos de tempo de processamento (6 minutos e 13 segundos no treinamento e 0,02 segundos por predição), apresentou desempenho inferior (RMSE de 152,05 N, rRMSE de 10,49% e R² = 0,70). Esses achados evidenciam um compromisso entre desempenho e eficiência computacional: o modelo Híbrido destacou-se como a melhor opção para estimativas precisas da GRF. Em todos os casos, os tempos de inferência foram reduzidos e compatíveis com aplicações em tempo real, confirmando a viabilidade da abordagem proposta para monitoramento da marcha fora de ambientes laboratoriais.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Taxas de reacão de geracão de ozônio obtidas a partir de descargas parciais agulha-prato através de dados experimentais e modelagem fluidodinâmica por elementos finitos(Universidade Federal do Pará, 2025-09-26) OLIVEIRA, Caio Bruno Oliveira de; OLIVEIRA, Rodrigo Melo e Silva de; http://lattes.cnpq.br/4768904697900863; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191; https://orcid.org/0000-0002-7715-7300; COSTA, Karlo Queiroz da; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647; https://orcid.org/0000-0003-4393-3217Neste trabalho, uma câmara de reacão para ozônio foi utilizada para fornecer dados experimentais destinados a avaliacão numérica da taxa de reacão de geracão de ozônio em uma configuração prato-agulha com barreira dielétrica operando em alta tensão a 60Hz. O ozônio é, portanto, produzido por descargas parciais. As concentracões de ozônio foram medidas sob condições ambientais controladas, com experimentos realizados em quatro níveis de tensão na faixa de 5,0kVRMS a 6,5 kVRMS e sob quatro níveis de umidade relativa no intervalo de 30% a 70%. Os resultados demonstram que o aumento da umidade relativa dentro dessa faixa causa uma reducão de até 73% na taxa de reacão de producão de ozônio e uma diminuicão de 67% na concentracão de ozônio em 6,5 kVRMS. Além da concentracão de ozônio, a energia média dos pulsos de descarga parcial também foi registrada para cada condicão de teste. Um modelo de fluidodinâmica por elementos finitos foi desenvolvido e utilizado, fornecendo uma estrutura e uma fórmula para o cálculo das taxas de reacão de producão de ozônio com base nos resultados experimentais das concentracões de ozônio.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Descargas parciais no interior do sistema de isolação de uma barra estatórica: avaliação de criticidade e simulação dinâmica utilizando método de elementos finitos(Universidade Federal do Pará, 2025-10-02) RIBEIRO, Alander Rocha; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447; https://orcid.org/0000-0001-5079-4126; BEZERRA , Ubiratan Holanda; LEITE, Reinaldo Corrêa; MORAIS, André Melo de; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; http://lattes.cnpq.br/9074937300119812; http://lattes.cnpq.br/5792416999752902; XXX; XXX; https://orcid.org/0000-0003-3663-872XDescargas parciais no interior de cavidades na isolação de barras estatóricas são as principais causas de falhas em geradores elétricos. Por isso, é de extrema importância que se conheça o processo que rege este fenômeno. Atualmente, modelos computacionais são desenvolvidos com o intuito de se obter um entendimento profundo sobre as descargas parciais, utilizando-se assim de ferramentas digitais como suporte para evitar prejuízos grandiosos. Dessa forma, neste trabalho, um software de Método de Elementos Finitos será utilizado para estudar o processo de descargas parciais no interior de uma cavidade presente em uma barra estatórica. Primeiramente, uma das condições para que este fenômeno ocorra é que o campo elétrico no interior da cavidade atinja um valor mínimo conhecido como campo elétrico de ruptura. Este último será utilizado como referência para uma metodologia que será proposta com o objetivo de avaliar o tamanho crítico da cavidade, ou seja, a partir de qual tamanho de cavidade na isolação da barra estatórica torna-se possível a existência de descargas parciais. Esta metodologia consiste em utilizar o campo elétrico de ruptura, juntamente com o campo elétrico calculado numericamente no interior da cavidade e dados experimentais, para refinar os resultados. Após isso, um modelo dinâmico de descargas parciais, que leva em consideração a característica probabilística do fenômeno, e que já é consolidado na literatura, será adaptado com o objetivo de otimização de tempo e implementado em uma barra estatórica. A proposta é avaliar os níveis de magnitude de carga gerados a partir de uma cavidade de tamanho geralmente encontrada em geradores elétricos recém-fabricados.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Método de análise e tomada de decisão pela teoria de sistema de controle e lógica fuzzy(Universidade Federal do Pará, 2025-09-24) MAGALHÃES, Marcus Vinicius da Silva; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122; PEREIRA JÚNIOR, Antônio; BARRA JÚNIOR , Walter; COELHO, Maria do Socorro da Costa; http://lattes.cnpq.br/1402289786010170; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608; http://lattes.cnpq.br/0901233719385285; https://orcid.org/0000-0002-0808-1058; xxx; xxxEsta dissertação, intitulada Método de Análise e Tomada de Decisão pela Teoria de Sistema de Controle e Lógica Fuzzy, tem como problema de pesquisa: Como aplicar a teoria de controle, com auxílio da lógica fuzzy, em contextos que envolvem relações puramente humanas? Seu objetivo geral é de comprovar essa aplicabilidade e ilustrá-la em dois estudos de caso: um no campo da educação e outro na área da saúde. Propõe-se uma abordagem interdisciplinar ao articular a teoria clássica de controle com elementos das ciências humanas, especialmente no contexto da tomada de decisão em relações humanas, com ênfase nos campos da educação e da saúde. Por meio de revisão bibliográfica, inicialmente, são apresentados os fundamentos da teoria de controle, na medida em que a pesquisa parte da analogia entre os elementos de um sistema de controle, como sinal de referência, planta, sensor e controlador, e os componentes da ação humana, incluindo propósitos, percepções, crenças e decisões. Como aplicação prática, foi desenvolvido um sistema fuzzy capaz de sugerir recomendações de dieta e exercício físico a partir de dados laboratoriais (glicemia, colesterol total e triglicerídeos), validando a utilidade do modelo em contextos de saúde. No estudo de caso referente à educação, o processo de ensino-aprendizagem é interpretado como um sistema em malha fechada, onde o professor atua como mediador ao ajustar sua metodologia com base no desempenho dos alunos, que são a saída do sistema. Os resultados demonstram que a analogia entre controle automático e ação humana é fecunda para refletir sobre o equilíbrio entre autonomia, estrutura e adaptação no comportamento humano. Ao integrar técnica e subjetividade, este trabalho propõe novas possibilidades para o uso de modelos de controle em contextos educacionais, clínicos e sociais.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Desempenho energético em edificações públicas: diagnóstico e transformação em edificação de energia quase zero(Universidade Federal do Pará, 2026-07-18) CORRÊA, Bianca Beatriz Silva; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148; ******; GALHARDO, Marcos André Barros; SOARES, Thiago Mota; CARVALHO, Carminda Célia Moura de Moura; http://lattes.cnpq.br/6672470707462259; http://lattes.cnpq.br/0156338796116154; http://lattes.cnpq.br/1778332169942633; https://orcid.org/0000-0001-6248-5187; ******; https://orcid.org/0000-0001-8554-2076O desenvolvimento sustentável busca o equilíbrio ambiental, econômico e social de forma que sejam satisfeitas as necessidades presentes sem comprometer a capacidade das gerações futuras de suprir suas próprias necessidades. Ações visando o atendimento dos Objetivos de desenvolvimento Sustentável (ODS) permitem promover mudanças estruturais significativas. Nesse contexto, o setor de edificações assume um papel de protagonismo, sendo responsável por uma parcela expressiva do consumo de energia final no país. Tendo em vista esse cenário surge a necessidade de implementar ações de eficiência energética para redução do consumo energético e melhoria do conforto ambiental em edificações. A etiquetagem através do Programa Brasileiro de Etiquetagem de Edificações (PBE EDIFICA) é uma das medidas utilizadas para se atingir níveis de eficiência em edificações, além disso, edificação de Energia Quase Zero (NZEB) surge como uma promissora estratégia para acelerar a descarbonização do setor, alinhando-se diretamente às metas climáticas nacionais e globais. A presente dissertação dedica-se à análise de uma edificação pública para a classificação do nível de eficiência energética, empregando o método de simulação termoenergética baseado na INI-C de 2022. Após o direcionamento das Medidas de Eficiência Energética (MEE), é abordado o dimensionamento de um sistema fotovoltaico, para suprimento da demanda restante, com o propósito de converter a edificação em uma NZEB. A implementação das MEE’s possibilitou a redução do consumo anual em 56,74% (161.415,99 kWh) comparando com a edificação real. O sistema fotovoltaico possibilitou a redução em 100% da demanda anual restante com um sistema de 154,33 kWp. As MEE’s possibilitaram tanto a redução do consumo anual quanto aumento do conforto dentro da edificação. Dessa forma, a abordagem contribui diretamente para os ODS 7 (Energia limpa e acessível), 11 (Cidades e comunidades sustentáveis) e 13 (Ação contra a mudança global do clima)Dissertação Acesso aberto (Open Access) Desenvolvimento de uma metodologia de despacho de energia elétrica de um sistema de geração fotovoltaica com armazenamento de energia híbrido para sistemas isolados(Universidade Federal do Pará, 2025-07-16) LIMA, Jaine Feijão de; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148; ******; SOARES, Thiago Mota; http://lattes.cnpq.br/0156338796116154; ******; BEZERRA, Ubiratan Holanda; MANITO, Allan Rodrigo Arrifano; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; http://lattes.cnpq.br/2508736747609374; ******; ******A busca por soluções sustentáveis para o fornecimento de energia em regiões isoladas tem se tornado um desafio crescente, especialmente diante da necessidade de reduzir a dependência de combustíveis fósseis e ampliar o uso de fontes renováveis. Nesse contexto, este trabalho propõe uma metodologia de despacho ótimo de energia elétrica para sistemas isolados, considerando a operação conjunta de geração a diesel, sistema fotovoltaico e armazenamento híbrido composto por baterias de íon-lítio e supercapacitores. A estratégia visa otimizar o uso dos recursos energéticos disponíveis, promovendo uma operação mais eficiente, confiável e ambientalmente responsável, com foco na redução do uso de combustíveis fósseis. A modelagem do sistema foi baseada na rede IEEE 33 barras, adaptada para representar as características de microrredes isoladas. Foram utilizados perfis horários de carga e geração solar, representando o comportamento típico de sistemas residenciais em regiões remotas. A formulação matemática do problema de otimização foi desenvolvida na linguagem Python, com o uso integrado das bibliotecas Pyomo e pandapower, além do apoio da ferramenta OpenDSS para análise e validação elétrica complementar. A metodologia proposta contempla diferentes cenários operacionais, com funções de custo específicas atribuídas a cada recurso, além da verificação das restrições técnicas da rede, como limites de tensão e capacidade de corrente nas linhas. A abordagem foi avaliada por meio de simulações iterativas, integrando o modelo de otimização ao ambiente de simulação elétrica, com vistas a garantir coerência entre o despacho energético e o comportamento físico da rede. Os resultados demonstraram significativa redução no custo de operação e nas emissões de carbono, com maior aproveitamento da energia renovável e atuação estratégica dos sistemas de armazenamento.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Sistema SCADA integrando digital twins para gestão de armazenamento de energia(Universidade Federal do Pará, 2025-08-01) COUTO, Paulo Antonio Jordão; FONSECA, Wellington da Silva; http://lattes.cnpq.br/5066230825214516; https://orcid.org/0000-0002-2602-1964; SERUFFO, Marcos César da Rocha; SOARES, Thiago Mota; SOUSA, Antonio Roniel Marques de; http://lattes.cnpq.br/3794198610723464; http://lattes.cnpq.br/0156338796116154; http://lattes.cnpq.br/6653575772349445; https://orcid.org/0000-0002-8106-0560; ******; https://orcid.org/0009-0002-0298-486XA expansão do acesso à energia elétrica em regiões remotas é um desafio significativo para o desenvolvimento sustentável de comunidades isoladas. A dificuldade de integração dessas localidades à rede elétrica nacional, seja por questões geográficas, logísticas ou econômicas, tem impulsionado a busca por soluções tecnológicas que garantam um fornecimento de energia confiável, eficiente e ambientalmente responsável. Nesse contexto, microrredes híbridas com fontes renováveis, como a fotovoltaica, associadas a sistemas de armazenamento de energia, representam uma alternativa para esse cenário. Contudo, a gestão eficiente dessas microrredes ainda enfrenta obstáculos relevantes. Entre eles, destaca-se a escassez de ferramentas digitais que permitam o monitorar, controlar e prever seu desempenho on-line, especialmente com os desafios técnicos e estruturais característicos de regiões isoladas. Além disso, há uma lacuna significativa quanto à adoção de tecnologias como Gêmeos Digitais e sistemas SCADA atuais emaplicações práticas voltadas a esse contexto, o que limita o aproveitamento pleno do potencial dessas soluções. Motivado por essa realidade, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma plataforma de software livre, denominada SIGDEE– Sistema Inteligente de Gestão e Despacho de Energia Elétrica. A aplicação busca integrar tecnologias como Gêmeos Digitais, Internet das Coisas (IoT) e sistemas SCADA, com uma solução robusta, escalável e acessível para supervisão e controle de sistemas energéticos distribuídos. A aplicação em desenvolvimento visa possibilitar o acompanhamento de simulações e análises de desempenho de sistemas de armazenamento de energia, apoiar a tomada de decisão e contribuir para a melhoria da eficiência energética em comunidades de infraestrutura limitada.