[pt] O presente trabalho de dissertação de mestrado tem por finalidade contribuir para uma maior dinamização do ensino de engenharia de sistemas de potência através da elaboração de um conjunto de algoritmos interativos para microcomputadores, onde o aluno poderá realizar um processo contínuo de experimentação, questionamento e revisão de conceitos. Para um bom desenvolvimento deste processo de aprendizagem é criado um ambiente amigável onde o usuário tem suas ações amparadas por mensagens explicativas e de monitoração de erros, resultando na redução do tempo gasto em cada seção de estudo e estimulando o mesmo a realizar um número maior de simulações. Foram elaboradas quatro programas de computadores. O primeiro, responsável pela estrutura conversacional e gerenciamento, foi escrito em PASCAL. Os demais foram escritos em FORTRAN77 e se restringem à execução dos cálculos necessários aos estudos de: fluxo de potência, curto-circuito e estabilidade transitória. Estes três últimos programas utilizam técnicas especiais para armazenagem de matrizes esparsas e obtenção do elementos de interesse de suas inversas. Três sistemas de potência foram escolhidos para estar imediatamente disponíveis ao usuário, sendo que um deles é utilizado no texto durante a explanação da estrutura conversacional para os estudos disponíveis. / [en] The present Dissertation aims to provide more dynamism to the teaching and learning process in power system engineering through a set of interactive personal computer algorithms. The student may carry out a continuous process of experimenting, questioning and revision of concepts. In order to better develop the leaining process, a frindly environment is created where the user has his actions supported by explanatory and error monitoring messages. This results in a reduction of the time spent in each study section and, consequently, it estimulates the student to perform a greater number of simulations. Four computer programs have been developed. There is one written in PASCAL language, responsible for the following studies: load flow, slort-circuit and transient stability. These programs use special sparsity techniques and programming. Three power systems have been choosen to be immediately available to the user. One of them is used in the text during the explanation process of the conversational structure of the power system studies.

[pt] É considerado o problema da estabilidade de sistemas dinâmicos bilineares em ambiente estocástico. Após a apresentação de uma coletânea de resultados já existentes, são propostas novas condições de estabilidade para sistemas discretos utilizando o método direto de Lyapunov. Tais resultados são comparados com os já existentes. / [en] The stability of bilinear dynamic systems in a stochastic environment is considered, including a survey on this field. New conditions for stability of discrete systems using the direct method of Lyapunov are proposed. The results developed here are compared with chose in the current literature.

[pt] A avaliação da confiabilidade de geração e transmissão em sistemas de potência, freqüentemente denominada confiabilidade composta, permite a identificação especifica de problemas no atendimento relacionados com a localização dos consumidores na rede de transmissão. Este trabalho apresenta um algoritmo computacional eficiente para o cálculo dos índices de confiabilidade composta utilizando o método da freqüência e duração, o qual está baseado em técnicas de Markov. Os índices obtidos são considerados como uma medida de adequação da disponibilidade de geração e transmissão em relação aos diversos níveis de carga. A avaliação destes índices é realizada após a simulação de duas situações operativas distintas: antes e depois das medidas corretivas (redespacho da geração e corte de carga). As principais contribuições desta dissertação estão concentradas em dois aspectos fundamentais para a avaliação da confiabilidade composta: redução consistente no número de possíveis cenários para a disponibilidade de geração, o que conseqüentemente diminui o tamanho do espaço de estado a ser avaliado, e uma ferramenta eficiente para a análise de desempenho dos estados compostos (geração, transmissão e carga) selecionados. Esta análise é efetuada através de um algoritmo que lineariza as equações de fluxo de potência para determinar divisões do espaço de estado (modelo multilinear). O algoritmo proposto é aplicado ao Sistema Teste de Confiabilidade do IEEE e os resultados são amplamente discutidos. / [en] The evaluation of generation and transmission reliability in power system, usually referred to composite reliability, allows specific identification of problems in power supply related to consumer location in transmission network. This work presents an efficient computational algorithm for calculation of composition of composite reliabillity indices using the frequency and duration method, based on Markov techniques. The obtained indices are considered as an adequacy measure of generation and transmission availability in respect to different load levels. The evaluation of these indices is carried out for two distinct operational situations: before and after remedial actions (generation redispatch and load shedding). The main contributions of this dissertaion are concetrated on two fundamental aspects for the composite reliability evaluation: consistent reduction in the number of possible scenarios for generation avaibility, which consequently reduces the state space sizes to be evaluated, and an efficient tool for the performance analysis of selected composite states (generation, transmission and load demand). This analysis is carried out by na algorithm which linearizes load flow equations for defined state space allocations (multilinear model). The proposed algorithm is applied to IEEE reliability Teste System and the results are fully discussed.

[pt] A crescente expansão e evolução da Internet têm impulsionado a demanda por aplicações baseadas em agentes e a busca por padrões e ferramentas para dar suporte ao desenvolvimento destas aplicações. MIDAS (Middleware for Intelligent and Distributed Agent-based Systems) define uma arquitetura flexível e adaptativa, fracamente acoplada, orientada a serviços que provê uma plataforma de execução e um framework para facilitar o desenvolvimento de sistemas multiagentes na Internet. A arquitetura do framework adere e estende as especificações da arquitetura de referência WSA (Web Services Architecture), sendo formada por duas estruturas básicas: uma concreta e outra abstrata. A estrutura concreta é composta por um conjunto de agentes intermediários dinâmicos e pró-ativos, que provêem serviços de infraestrutura. Estes serviços possibilitam que os desenvolvedores possam abstrair funcionalidades complexas, tais como comunicação, concorrência, gerenciamento e interoperabilidade. A segunda estrutura é composta por classes abstratas que representam os agentes e componentes de aplicações. As classes abstratas definem os hot-spots a partir dos quais as particularidades específicas das aplicações podem ser implementadas e regulam o fluxo de interação entre a implementação concreta dos agentes e a arquitetura. A abordagem estende os atuais padrões definidos pela arquitetura de referência WSA introduzindo o conceito de agente abstrato, e mecanismos complementares para dar suporte ao workflow e modelo de comunicação dos agentes. / [en] The increasing widespread and evolution of the Internet have stimulated the demand for agent-based applications, and the search for standards and tools to support the development of these applications. MIDAS (Middleware for Intelligent and Distributed Agent-based Systems) defines a flexible, adaptable, and loosely coupled service-oriented architecture, that provides an agent platform and a framework to facilitate the development of multi- agent systems in the Internet. The framework architecture adheres and extends the specifications of the WSA (Web Services Architecture) reference model, being composed by two basic structures: a concrete and an abstract one. The concrete structure is composed by a set of dynamic and pro-actives agents, which provide infrastructure services. These services enable the developer to abstract complex functionalities, such as communication, concurrency, management and interoperability. The second structure is composed by abstract classes, which represent the agents and components of applications. The abstract classes define the hot-spots from which the specific particularities of the applications can be implemented, and regulate the interaction flow between the concrete implementation of the agents and the architecture. The proposed architecture extends the current concepts defined by the WSA reference model, introducing the concept of abstract agent and complementary mechanisms to provide support for the agent´s workflow and communication model.

[pt] Neste trabalho foi desenvolvido um estudo experimental do uso de técnicas de diversidade para combater o efeito de desvanecimento em sistemas de comunicação móveis celulares. Uma revisão da teoria mostrou os principais métodos de diversidade existentes e as técnicas usadas para combinar os diferentes sinais dos braços da diversidade e assim produzir um ganho em relação ao sinal desvanecido. Um laboratório móvel foi montado e uma extensiva campanha de medidas foi realizada numa região urbana da cidade do Rio de Janeiro. Devido às perspectivas de implementação dos sistemas de comunicação pessoal e da terceira geração dos sistemas celulares, neste trabalho usou-se freqüências na faixa de 900 e de 1800 MHz. Deste modo pode se estabelecer uma comparação entre os ganhos de diversidade nestas duas freqüências. Resultados de medidas de diversidade em espaço e em polarização na estação rádio base mostraram que estas técnicas são comparáveis em termos dos ganhos proporcionados. Uma contribuição importante deste trabalho foi na determinação dos efeitos do uso de diversidade combinada entre espaço e polarização. Neste caso, duas portas em polarização cruzada de duas antenas separadas espacialmente foram utilizadas. / [en] This work presentes an experimental study of diversity techniques used to combat the effect of channel fading on mobile cellular systems. A comlete theoretical review have shown the main existent diversity methods and the techniques used to combine the different branches of diversity used. A mobile laboratory was assembled and an extensive measurement campaign was carried out on an urban region of the Rio de Janeiro city. Due to the perspectives of personal communication and third generation cellular systems to be deployed, frequecies on the 900 MHz and 1800 MHz band were used on this work. Hence, a comparision between diversity gain on these frequencies was obtained. Results of space and polarization diversity have shown similar behavior in terms of gain. An important contribution of this work was on the effects of a combined space polarization diversity where the crosspolar ports of two spatially spaced antennae were considered.

[pt] Soluções que utilizam a abordagem multiagentes para sistemas distribuídos e heterogêneos de grande porte têm como característica a coexistência de agentes e objetos. Assim, para acomodar e combinar objetos e agentes pode-seutilizar extensões de linguagens de modelagem orientadas a objetos a fim de representar as novas abstrações associadas aos agentes, tais como papéis, organizações e ambiente. Porém, se já é difícil analisar e estabelecer a boa formação de diagramas descritos em uma linguagem de modelagem orientada a objetos, mais difícil se torna esta tarefa quando a linguagem considerada é uma extensão da primeira, a partir da adição de abstrações que descrevem as características de agência. Esta tese apresenta um método para estruturação e análise de modelos de sistemas multiagentes (SMAs) baseado em ontologias. O método propõe a análise de modelos de projeto de SMAs usando uma abordagem bifásica, onde cada fase analisa diferentes propriedades de projeto de SMA. Os diagramas são analisados isoladamente, em suas propriedades internas, e, posteriormente, aos pares, quando são analisadas as propriedades de interdependência entre os diagramas. Além disso o método também provê meios para indicar ao projetista sugestões de boas práticas de projeto, que podem melhorar sua qualidade final. / [en] Agents are becoming a popular technology for the development of distributed, heterogeneous and always available systems. The application of agent technologies requires extensions to the existing object-oriented modeling languages to accommodate agent-related abstractions such as roles, organizations and environments. If it is difficult to analyze and establish the wellformedness of a set of diagrams of a UML-like object-oriented modeling language, it gets far more complex when the language is extended to add a set of agency related abstractions. This thesis presents an ontology-based method for structuring and analyzing multiagent systems (MAS) design models. The method proposes the analyses of MAS designs based on a two-phase approach that covers different sets of MAS design properties. These properties are the ones related to each individual diagram and the ones associated with pairs of diagrams. The later take into consideration the interdependencies between diagrams. The method also provides features that allow the suggestion of some design guidelines which may improve the design quality.

[pt] Este trabalho apresenta um método geral e prático, baseado em técnicas de convolução discreta, para avaliar o valor esperado e a variância dos índices de freqüência e duração (FeD) da perda de carga de um sistema de geração. O método proposto modela sem qualquer restrição unidades geradoras com estados operativos de capacidade reduzida simultaneamente com todos possíveis estados de carga. O valor esperado e a variância dos índices de freqüência e duração da perda de carga são calculados, tratando as taxas de transição entre estados de geração e os picos de carga previstos como variáveis aleatórias. Técnicas de agregação são utilizadas para modelar as incertezas das disponibilidades da capacidade de geração das unidades hidráulicas. Sob este aspecto, os índices de confiabilidade são também variáveis aleatórias. A determinação da expansão da capacidade de geração na presença de incertezas é a proposta sob um novo enfoque. Este método avalia limites de confiança ( ou percentis) não só para os índices de perda de carga, mas também para os índices de Freqüência e Duração da falha. Assim, a expansão da capacidade de geração é reutilizada utilizando os percentis dos índices de risco em vez de se utilizar apenas seus valores médios. O método FeD proposto é utilizado para avaliar o impacto das incertezas nos parâmetros dos geradores e da carga, em sistemas típicos da geração, incluindo o Sistema Teste da confiabilidade do IEEE e uma configuração planejada para 1991 do Sistema Sul-Sudeste Brasileiro. / [en] This work presents a practical and general method base on discrete convolution techniques for evaluating the expectation and variance of the frequency and duration (FeD) reliability indices, for a single area system. The proposed method models simultaneously and without any restriction, derated generating capacity generation units with all possible load levels. The expectation and variance of Frequency and duration reability indices are evaluated based on discrete convolution, treating the the generating unit transition rates and forecast peak loads as random variables. Clustering techniques are used to model the incertainties in the output capacities of hydraulic units. Under this interpretation, the reliability indices are also random variables. The generation capacity expansion problem under uncertainties, for a single-area system, is addressed from a new point of view. This method determines confidence limits (or percenties) not only for the loss of load indices but also for the frequency and duration failure indices. The generating capacity expansion is then calculated through risk indices percenties instead of the usual expected values. The proposed FeD method is then used for evaluating the impact of load and generating parameter uncertainties on typical systems including the IEEE Reliability Test System, and the Brazlian South/Southeastern Generating System.

[pt] Este trabalho visa estudar a teoria das bifurcações associada a sistemas de equações diferenciais não lineares com aplicação aos estudos de estabilidade em sistemas elétricos de potência. Como aplicação desta teoria analisamos o problema de operação ótima em sistemas de potência. Novas restrições são derivadas desta teoria que, incluídas às restrições tradicionais de um fluxo de potência ótimo, garantem a estabilidade do ponto de operação obtido. / [en] This work aims at studying bufurcation theory associated to non-linear differential equations systems with application on stability of electrical power systems. As an application of this theory, the problem of optimal operation in power systems is analyzed. New restriction to optimum power flow are found and together with traditional ones, assure the stability of the operation point.

[pt] O presente trabalho visa integrar a representação gráfica de dados vetoriais encontrados em Sistemas de Informação Geográfica (SIG) com a visualização de modelos tridimensionais de terrenos em multi-resolução. A multiresolução do terreno implica em dificuldades para a renderização dos dados vetoriais de forma coerente, uma vez que estes dados, em geral, só armazenam informações bi-dimensionais. As soluções mais comumente empregadas usam mapeamento convencional de texturas, trazendo uma qualidade visual baixa. Para melhorar a qualidade da imagem gerada, adotamos o mapeamento de textura com correção perspectiva, similar ao que tem sido empregado para geração de mapas de sombras. Além disso, para obter eficiência na visualização de dados vetoriais complexos, apresentamos um algoritmo de multi-resolução destes dados. Na solução proposta, a simplificação dos dados vetoriais é desacoplada da multi-resolução utilizada no modelo tridimensional do terreno. Com isso, nossa solução pode ser adotada em diferentes visualizadores de terreno. Apresentamos resultados que ilustram a eficiência da solução proposta. / [en] This work aims to integrate the graphical representation of vectorial data found in Geographic Information Systems (GIS) and the visualization for multi-resolution 3D terrain models. The multi-resolution approach on terrain rendering brings some difficulties on the process of rendering the vectorial data in a consistent manner, since these data, in general, only store bi-dimensional information. The solutions most commonly used are based on conventional texture mapping, resulting in low visual quality. In order to improve image quality, we adopt texture mapping with perspective correction, in a way similar to the techniques used for shadow map generation. Besides, willing to obtain efficiency on complex vectorial data visualization, a multi-resolution algorithm of these data is presented. In our proposed solution, vectorial data simplification is decoupled from the multi-resolution technique used on the tri-dimensional terrain model. Thus, our solution can be used with different terrain viewers. We present results that illustrate the efficiency of the proposed solution.

[pt] Nesta dissertação, um transportador pessoal robótico auto-equilibrante (TPRE) foi desenvolvido, consistindo de uma plataforma com duas rodas que funciona a partir do equilíbrio do indivíduo que o utiliza, assemelhando-se ao funcionamento do clássico pêndulo invertido. Entre as características que o TPRE tem, podem-se destacar a rapidez na movimentação, o uso de um espaço reduzido, alta capacidade de carga, e capacidade de fazer curvas de raio nulo. Ao contrário de veículos motorizados tradicionais, o TPRE utiliza alimentação elétrica, portanto não gera emissões poluentes e, além disso, não contribui com poluição sonora. Para a locomoção, são utilizados dois motores de corrente contínua de potências entre 0,7HP e 1,6HP. Para medir o ângulo de inclinação e a velocidade da variação do ângulo de inclinação, é utilizado um acelerômetro de três eixos e um girômetro de um eixo. Para indicar a direção do TPRE, foi utilizado um potenciômetro deslizante. A modelagem dinâmica do sistema foi feita usando o método de Kane, utilizada posteriormente em simulações na plataforma Matlab. O controlador lê os sinais provenientes do acelerômetro, do girômetro e do potenciômetro deslizante, e envia o sinal de controle, em forma de PWM, a placas controladoras de velocidade dos motores, usando a linguagem eLua. Os algoritmos de controle desenvolvidos neste trabalho foram PID, Fuzzy e Robusto, tendo como variáveis de controle o erro e a velocidade da variação do erro do ângulo de inclinação. Experimentos demonstram que os controles Fuzzy e Robusto reduzem significativamente as oscilações do sistema em terrenos planos em relação ao PID. Verifica-se também uma maior estabilidade para terrenos irregulares ou inclinados. / [en] A Self Balancing Personal Transporter (SBPT) is a robotic platform with two wheels that functions from the balance of the individual who uses it, resembling the operation of classic inverted pendulum. In this thesis, a SBPT is designed, built and controlled. Among the features from the developed SBPT, it can be mentioned: relatively high speeds, agility, compact aluminum structure, zero turn radius, and high load capacity, when compared to other SBPT in the market. Unlike traditional motor vehicles, the SBPT uses electric power, so there is no polluent emissions to the environment and no noise pollution. It is powered by two motors with output powers between 0.7HP and 1.6HP. To measure the tilt angle and its rate of change, a three-axis accelerometer and a gyroscope are used. The turning commands to the SBPT are sent through a potentiometer attached to the handle bars. The method of Kane is used to obtain the system dynamic equations, which are then used in Matlab simulations. The controller, programmed in eLua, reads the signals from the accelerometer, gyroscope and potentiometer slider, process them, and then sends PWM output signals to the speed controller of the drive motors. This thesis studies three control implementations: PID, Fuzzy and Robust Control. The control variables are the error and error variation of the tilt angle. It is found that the Fuzzy and Robust controls are more efficient than the PID to stabilize the system on inclined planes and on rough terrain.