Thesis (Ph. D.)--Oregon Graduate Center, 1987.

[pt] As simulações de redes elétricas são atualmente fundamentais para o setor elétrico. Uma de suas principais utilidades é permitir a análise de falhas e ocorrências, que eventualmente passariam despercebidas. Existe atualmente, uma grande variedade de algoritmos para realizar simulações de redes lineares, que correspondem à grande maioria dos testes realizados em uma rede elétrica típica, quando submetidos a situações usuais. Contudo, existem consumidores de grande porte que possuem cargas não-lineares com uma grande influência na rede que a alimenta. Sendo assim, torna-se necessário modelar esta carga não-linear para que possa ser inserida no simulador da rede elétrica. Este trabalho propõe um método para a formulação das equações de estado de redes não-lineares de forma sistemática. A formulação do problema é, neste caso, parte fundamental da sua solução, já que atualmente existem, comercialmente, algoritmos capazes de resolver equações diferenciais não-lineares, como as que serão abordadas. Este trabalho apresenta a simulação de uma rede elétrica contendo sub-redes lineares e sub-redes não-lineares, utilizando um modelo de linhas de transmissão a parâmetros distribuídos através de filtros digitais, permitindo a simulação da subrede linear em taxas mais baixas. / [en] Electrical network simulations are currently very important to the electricity sector. A major benefit from simulations is to permit a deeper insight into faulty network situations, that otherwise could eventually pass unnoticed. Currently, there are many algorithms that simulate linear networks, which comprise the majority of the tests done in a typical network, when subject to normal situations. However, there are large consumers, whose loads are nonlinear. These loads represent large influences to their power feeding network. Thus, it becomes necessary to model this nonlinear sub network so it can be inserted into the electrical network simulator. The purpose of this work is to develop a formulation approach for the nonlinear state equations that represents a nonlinear electrical network. The formulation of the network is, in this case, an essential part of the solution, since there are currently algorithms capable of solving nonlinear differential equations, like the ones that will be studied in this work.

[pt] O objetivo deste trabalho é apresentar alguns resultados referentes ao estudo da sensibilidade da reposta impulsional de sistemas lineares, causais, a tempo discreto e monovariáveis a aproximações nos coeficientes das equações a diferenças finitas que os representam. São estudados primeiramente sistemas variantes no tempo representados por matrizes de estado nas formas canônicas diagonal e de Jordan, sendo analisado o caso invariante como uma particularização. Tais formas canônicas permitem obter diretamente a sensibilidade da resposta impulsional do sistema em relação aos autovalores, que são, no caso de invariância, os pólos do mesmo. A seguir são tratados sistemas variantes no tempo com equações de diferenças finitas de forma qualquer, explorando-se funções de dependência entre os diversos coeficientes. Todo o estudo é baseado em técnicas do domínio do tempo e álgebra matricial. A impossibilidade de se trabalhar de modo simples no domínio da freqüência com sistemas variantes, fez com que este não fosse utilizado nem nos casas particulares da classe mais geral dos sistemas variantes. / [en] The objective of this work is to present some results on the sensitivity of the weighting sequence (impulse response) of linear, causal, monovariable, discrete-time systems to approximations of the coefficients of the difference equations that model them. The first part of the work is devoted to systems represented in canonical representations diagonal and Jordan forms; the time-invariant case is studied as a particularization. These canonical forms allow the sensitivity to be determined as a function of the model eigenvalues and, in the time-invariant case, of the poles of the transfer function. The second part addresses systems represented in general forms. The whole work is based on time-domain techniques. Frequency-domain techniques were not used due to the fact that they are more difficult than in the time-invariant case.

Orientador: João Marcos Travassos Romano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T07:17:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferrari_Rafael_M.pdf: 3590603 bytes, checksum: 36e018a11a02c47baafbf4b3682e9f1d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Esta tese objetiva o estudo da utilização de fuzzy na equalização supervisionada e não-supervisionada de canais de comunicação digital. O trabalho se divide em basicamente duas partes. Na primeira, é feita uma revisão das técnicas de equalização supervisionada empregando filtros nebulosos mostradas na literatura. Na segunda parte concentramse as principais contribuições originais, voltadas ao estabelecimento de um paradigma sólido para equalização não-linear cega. Primeiramente, demonstramos que o teorema de Benveniste-Goursat-Ruget não garante a equalização quando do uso de não lineares como os fuzzy. Como alternativa, optamos por um critério baseado no erro de predição aliado a estruturas nebulosas, opção esta que se mostra plenamente justificada pela demonstração da equivalência entre os preditores fuzzy e o estimador de mínimo erro quadrático médio. Para efetuar o treinamento desta estrutura foi proposto um algoritmo baseado em clusterização não-supervisionada que combina estratégias evolutivas com técnicas de busca local. Porem, resultados de simulações computacionais são apresentados afim de avaliar e comparar com as soluções clássicas o desempenho dos equalizadores e das técnicas de treinamento descritos no trabalho / Abstract: The objective of this thesis is to study the application of fuzzy to supervised and unsupervised digital channel equalization. Our work is basically divided in two main parts. In the one, we make an extensive review of supervised fuzzy equalization techniques. In the second part, we present original contributions towards the establishment of a solid paradigm for blind nonlinear equalization. In this part, we demonstrate that the Benveniste-Goursat-Ruget theorem is not valid for nonlinear equalizers such as fuzzy liters. As a viable alternative, we propose an approach based on the predictionerror criterion and a fuzzy logic system. The eectiveness of which is cornered by the demonstration of the equivalence between the fuzzy predictor and the minimum eansquare error estimator. Secondly, we propose a training scheme founded on an unsupervised clustering algorithm that combines evolutionary strategies and local search techniques. Lastly, we present results of computational simulations to assess the performance of the equalizers and training techniques introduced in our work / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

A maior parte do sinal propagante para oeste nos oceanos é explicada pelas ondas de Rossby baroclínicas. Porém, vórtices de mesoescala podem interferir na identificação dessas ondas. A maior adversidade em se distinguir o sinal dessas feições é que os vórtices parecem propagar-se com uma velocidade aproximada à velocidade de fase das ondas. Um dos objetivos do presente trabalho é caracterizar os sinais propagantes para oeste em termos da sua velocidade de fase no Atlântico. A análise se baseia em de dados das anomalias da altura da superfície do mar (ASM) e da temperatura de superfície do mar (TSM) derivados dos altímetros TOPEX/Poseidon e Jason-1 e radiômetro TRMM/TMI. As anomalias de ASM e TSM foram filtradas por um conjunto de filtros de resposta impulsiva finita (FIR) para eliminar o sinais sazonais, interanuais e sinais de alta frequência. A análise de correlação cruzada entre as matrizes zonais-temporais de ASM e TSM foi feita para limitar as conclusões aos sinais presentes simultaneamente em ambas as bases de dados. A velocidade de fase das ondas de Rossby foi estimada via transformada de Radon aplicada às matrizes de correlação cruzada. Um máximo local solitário sobre a origem foi observado nos diagramas de correlação e associado à presença de vórtices de mesoescala. Porém este máximo se alonga com a mesma inclinação correspondente à velocidade de fase das ondas de Rossby. Isto sugere que estes vórtices podem propagar-se sobrepostos às ondas. As velocidades de propagação dos vórtices são estimadas através do ajuste de uma função de decaimento exponencial no tempo e na distância zonal. Análises preliminares da transformada de Fourier mostraram que os sinais propagantes para oeste são predominantemente anuais, embora picos de frequências semi-anuais são observadas nestes espectros. Em decorrência da evidência de que os sinais propagantes para oeste são compostos simultaneamente por vórtices e ondas de Rossby, um filtro baseado na transformada de Radon e sua inversa foi desenvolvido para separar o sinal de feições com simetria circular. O filtro de vórtice circular foi aplicado em três áreas onde se localizam a Corrente das Agulhas, Confluências Brasil-Malvinas e Corrente do Golfo. Com base na análise visual pode-se afirmar que o filtro identificou com sucesso vórtices circulares nas três áreas estudadas, tanto nos dados de ASM como nos de TSM. As velocidades de fase das ondas de Rossby foram ligeiramente mais rápidas, em média, que as velocidades dos vórtices em todas as três áreas, cerca de 10% na ASM e 13% na TSM. As velocidades calculadas após a aplicação do filtro de vórtice circular apresentaram um viés positivo em relação as obtidas via correlações cruzadas. A maior diferença na estimativa das velocidades dos vórtices foi de 21% e nas ondas 25%, ambas na região da Corrente das Agulhas. Baseado nas evidências apresentadas é possível afirmar que vórtices podem se propagar com velocidades semelhantes à velocidade das ondas de Rossby do primeiro modo baroclínico. O lag das correlações cruzadas indicaram que o processo físico que relaciona a variabilidade nos dados de ASM à dos TSM é a advecção causada pela passagem de uma onda planet´aria do primeiro modo baroclínico. Esta advecção pode ser horizontal ou vertical dependendo do processo dominante que ocorre numa dada região. / In the oceans, most of the westward propagating signal is explained by baroclinic Rossby waves. However, mesoscale vortices can interfere in the identification of these waves. The main observational issue is to distinguish eddies from the wave-like propagating signals, since the former propagates with a speed that approximately matches the phase speed of baroclinic Rossby waves. The objective of the present study is to characterize the westward propagating signals in terms of their propagation speeds in the Atlantic. The analysis is based on satellite derived sea surface height (SSH) and sea surface temperature (SST) anomalies from the TOPEX/Poseidon and Jason-1 altimeters and TRMM/TMI radiometer records. The SSH and SST anomaly maps were filtered with a set of finite impulse response filters to eliminate the seasonal and interannual cycles and high frequency signals. The cross-correlation analysis between SSH and SST longitude-time matrices was performed to limit the conclusions to the features that appear simultaneously in both datasets. The of Rossby wave phase speed was estimated via Radon transform applied to the longitude-time cross-correlation matrices. A single local maximum was was observed at the origin of the cross-correlation diagrams and associated to mesoscale vortices. However, this maximum spreads along the same slope that characterizes the the westward Rossby wave phase speed. This suggests that vortices propagate superimposed to Rossby waves. The propagating speed of the vortices is estimated from the linear fit of an exponential decay function. A preliminary Fourier analysis show that the westward propagating signals are predominantly annual, yet peaks in the semiannual frequencies are observed. The evidence that the westward propagating signals are composed simultaneously of vortices and Rossby waves motivated the development of a filter based in the Radon transform and its inverse, to isolate the signal associated to circularly symmetric features. This circular vortex filter was applied in three areas that portray the Agulhas Current, the Brazil-Malvinas Confluence, and the Gulf Stream. Based on visual analysis one can affirm that the circular filter sucessfully identified vortices in three areas, both in the SSH and in the SST data. The phase speeds of Rossby waves were, on average, slightly faster than vortices speeds in the three areas, approximately 10% in SSH and 13% in SST. The speeds calculated after the circular vortex filter was applied presented a positive bias in relation to those obtain from cross correlations. The largest difference in the vortices speeds was 21% and in the wave speeds 25%, both in Agulhas Current region. Based on the present evidences it is possible to state that vortices can propagate with speeds similar to those of first-mode baroclinic Rossby waves. The cross-correlation lag suggests that the physical process that links the variability of the SSH to that of the SST is the advection generated by the passage of a first-mode baroclinic planetary wave. This advection can be horizontal or vertical depending of the dominant process in a given region.

Orientadores: Roberto de Alencar Lotufo, Letícia Rittner / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T05:00:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RobertoMedeirosde_M.pdf: 27462483 bytes, checksum: fd6e6b42169addd0201eeda81c058aea (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A Árvore de Componentes é uma estrutura de dados que representa uma imagem através da relação de hierarquia de seus componentes conexos. Ela é uma estrutura adequada para a implementação de filtros conexos e que foi utilizada com sucesso em muitas aplicações. A Árvore Máxima é uma estrutura compacta para a representação da Árvore de Componentes. A principal contribuiçãoo deste trabalho é a proposta do filtro de Simplificação Maximal da Árvore Máxima (MMS) com dois possíveis critérios para efetuar o seu cálculo: um critério de limiarização normalizada (MMS-T) e um critério de Regiões Extremais Maximamente Estáveis (MMS-MSER). Uma metodologia para aplicar o filtro MMS em associação com o filtro de Extinção, que é formalmente definido nesse trabalho, é apresentada. É mostrado que após a aplicação da metodologia de simplificação, a qual escolhe o número de máximos relevantes a serem mantidos na imagem, o número de nós da Árvore Máxima simplificada é no máximo duas vezes o número de máximos mantidos. Para definir o filtro MMS, novos conceitos, como nó composto e sub-ramo são apresentados. Esses conceitos são importantes para definir muitos algoritmos da Árvore Máxima, e eles possuem interpretações interessantes em termos de processamento de imagem. Possíveis aplicações da metodologia proposta, tais como localização de texto, simplificação/segmentação de imagens e reconhecimento de objetos são ilustrados para mostrar o potencial da metodologia. Também, estudos explortatórios de detecção de regiões salientes em imagens e análise da robustez da topologia da Árvore Máxima são apresentados / Abstract: The Component Tree is a data structure that represents an image through the hierarchical relationship of its connected components. It is an adequate structure to implement connected filters, and it has been successfully used in many applications. The Max-Tree is a compact structure for the Component Tree representation. The main contribution of this work is the proposal of the Maximal Max-Tree Simplification (MMS) filter with two possible criteria to compute the filter: a normalized threshold criterion (MMS-T) and a Maximally Stable Extremal Regions (MSER) criterion (MMS-MSER). A methodology to apply the MMS filter in association to the Extinction filter, which is formally defined in this work, is presented. It is shown that after applying our simplification methodology, which sets the number of relevant maxima in the image to be kept, the number of nodes in the simplified Max-Tree is at most twice this number. In order to define the MMS filter, new concepts, such as composite node and sub-branches are introduced. These concepts are important to define many Max-Tree algorithms, and they have interesting interpretations in terms of image processing. Possible applications of the methodology proposed, such as text location, object recognition, and image simplification/segmentation are illustrated to demonstrate the potential of this methodology. Also, exploratory studies, such as detection of distinguished regions in the image, and analysis of the robustness of the Max-tree topology are presented / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

[pt] Esse trabalho apresenta o desenvolvimento de uma interface cérebro-máquina (Brain Machine Interface - BMI) como um meio alternativo de comunicação para uso na robótica. O trabalho engloba o projeto e construção de um eletroencefalógrafo (EEG), assim como o desenvolvimento de todos os algoritmos computacionais e demais técnicas necessárias para o reconhecimento de atividades mentais. A interface cérebro-máquina desenvolvida é utilizada para comandar os movimentos de um manipulador robótico MA2000, associando quatro atividades mentais distintas a quatro movimentos do manipulador. A interface baseia-se na análise de sinais eletroencefalográficos, extraindo desses, características que podem ser classificadas como uma atividade mental específica. Primeiramente os sinais EEG são pré-processados, filtrando-se os ruídos indesejados, utilizando filtros espaciais para o aumento da resolução espacial do escalpe, e extraindo-se características relevantes à classificação das atividades mentais. Em seguida, diferentes modelos de classificadores são propostos, avaliados e comparados. Por último, duas implementações dos classificadores são propostas para aumentar o índice de comandos corretos para o manipulador. Em uma das implementações, obtiveram-se taxas de acerto de até 91% dos comandos, enquanto a taxa de comandos incorretos chegou ao mínimo de 1.25% após 400 tentativas de controle do manipulador. / [en] This work presents the development of a brain machine interface as an alternative communication channel to be used in Robotics. It encompasses the implementation of an electroencephalograph (EEG), as well as the development of all computational methods and necessary techniques to identify mental activities. The developed brain machine interface (BMI) is applied to activate the movements of a MA2000 robotic arm, associating four different mental activities to robotic arm commands. The interface is based on EEG signal analyses, which extract features that can be classified as specific mental activities. First, a signal preprocessing is performed from the EEG data, filtering noise, using a spatial filter to increase the scalp signal resolution, and extracting relevant features. Then, different classifier models are proposed, evaluated and compared. Finally, two implementations of the developed classifiers are proposed to improve the rate of successful commands to the robotic arm. In one of the implementations, a rate of successful commands up to 91% was obtained, with wrong commands as low as 1.25%, after 400 attempts to control the robotic arm.

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An investigation of the non-uniform sampling technique as applied to digital filter designs will be made. The objective of the design is to reduce the interference problems as one would· encounter in using uniform sampling technique in the synthesis. An analysis of the error function which measures the goodness in approximating a desired frequency response will also be undertaken. An algorithm which determines the optimal parameters.for a high pass filter will be developed and used to synthesize the particular high pass filter. The results of this design, the frequency response and its approximation error will be studied and evaluated. / Master of Science

Orientador: João Marcos Travassos Romano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T07:52:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Attux_RomisRibeirodeFaissol_D.pdf: 4889703 bytes, checksum: 022efe9d9ffb4a1629612763bc2c2b3d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O objetivo deste trabalho é investigar a aplicação de estruturas não-lineares e de técnicas de otimização baseadas em computação evolutiva a problemas de equalização e identificação de canal. O relato se divide em duas partes: a primeira voltada à análise dos fundamentos do problema de filtragem, e a segunda, à apresentação de novas abordagens para sua solução. A primeira parte, inaugurada pelas noções primordiais de comunicação, abrange os diferentes aspectos do projeto de um filtro. Permeia toda a exposição uma idéia fundamental: o estabelecimento de um paradigma genérico de filtragem adaptativa. Na segunda parte, apresentamos contribuições originais que se encaixam de diversas formas no espírito desse paradigma. Os problemas abordados são: equalização linear cega, equalização e pré-distorção baseadas em redes neurais, identificação cega, identificação de plantas recursivas, busca cega do receptor de máxima verossimilhança e equalização não-linear cega baseada em predição. Tais propostas, além de possuírem um valor intrínseco, podem ser entendidas como um corpus de evidências da validade das idéias unificadoras pertencentes ao arcabouço teórico erigido / Abstract: The objective of this work is to investigate the use of nonlinear structures and optimization techniques based on evolutionary computation in channel equalization and identification problems. The text is structured according to a twofold division: the first part is dedicated to the analysis of the foundations of the filtering problem, and the second, to the exposition of new approaches to its solution. The first part, whose starting point is the primordial idea of communication, encompasses the various aspects of the design of a signal-processing device. The entire explanation is permeated by a fundamental idea: the constitution of a generic paradigm for adaptive filtering. In the second part, a number of original contributions are presented that are related in various ways to the essence of this paradigm. These contributions involve the problems of blind linear equalization, neural network-based equalization and pre-distortion, blind and supervised identification of feedforward and feedback plants, maximum-likelihood sequence estimation and nonlinear blind equalization based on prediction. Such proposals, apart from possessing an intrinsic value, can also be understood as a corpus of evidences of the validity of the unifying ideas belonging to the established theoretical framework / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica