O crescimento da demanda por eletricidade tem promovido a diversificação da matriz energética em termos de fontes primárias, porte de geração e alocação dos geradores. Neste cenário, a inserção de geradores de pequeno porte nos sistemas de distribuição tem causado a descentralização da produção de energia elétrica e, no contexto nacional, o alto potencial para geração de eletricidade através de pequenas centrais hidrelétricas e usinas de cogeração tem dado destaque aos geradores síncronos distribuídos. Contudo, é necessário avaliar as implicações da presença dos geradores síncronos em sistemas de distribuição e avaliar se as metodologias já consagradas de análises, operação e normalização técnica estão adequadas. Dentre as principais peculiaridades dos sistemas de distribuição estão a proximidade dos geradores às cargas e a presença de eventos aleatórios de maior amplitude, tais como variações de carga que ocorrem natural e intermitentemente no sistema. Além disso, problemas relacionados a oscilações eletromecânica mal amortecidas podem agora ocorrer em níveis de distribuição e deve-se estabelecer um procedimento para identificação destes modos. Entretanto, o procedimento usual para o estudo de estabilidade a pequenas perturbações pode se tornar inviável, pois a construção do modelo completo é de extrema complexidade e os parâmetros dos elementos em níveis de distribuição são de difícil obtenção. Para reverter estes problemas citados, esta pesquisa oferece um procedimento alternativo para a obtenção dos modos de oscilação eletromecânica em sistemas de distribuição, sugerindo a estimação modal através de dados ambiente. / The electricity demand increase has promoted the energy matrix diversification in terms of primary sources, generation size and allocation of generators. In this scenario, the insertion of small sized generators in distribution systems has caused the power production decentralization and, in the national context, a high potential for generating electricity through small hydroelectric power plants and cogeneration plants has drawn attention to distributed synchronous generators. However, it is necessary to assess the implications of synchronous generators presence in distribution systems and evaluate if the current methodologies of analysis, operation and technical standards are appropriate to this context. Among the main distribution systems particularities, there are the proximity of generators to loads and more significant random perturbations conceptualized as load switching. In addition, problems related to lightly damped modes can occur in distribution and there is a need to establish a procedure for modal identification. However, the usual procedure for the small-signal stability analysis is not adequate to this problem, because the model construction is very complex and the parameters in distribution are very difficult to obtain. To face the challenges, this research provides an alternative procedure for obtaining electromechanical modes in distribution systems, suggesting modal estimation techniques that use measured ambient data.

O crescimento da demanda por eletricidade tem promovido a diversificação da matriz energética em termos de fontes primárias, porte de geração e alocação dos geradores. Neste cenário, a inserção de geradores de pequeno porte nos sistemas de distribuição tem causado a descentralização da produção de energia elétrica e, no contexto nacional, o alto potencial para geração de eletricidade através de pequenas centrais hidrelétricas e usinas de cogeração tem dado destaque aos geradores síncronos distribuídos. Contudo, é necessário avaliar as implicações da presença dos geradores síncronos em sistemas de distribuição e avaliar se as metodologias já consagradas de análises, operação e normalização técnica estão adequadas. Dentre as principais peculiaridades dos sistemas de distribuição estão a proximidade dos geradores às cargas e a presença de eventos aleatórios de maior amplitude, tais como variações de carga que ocorrem natural e intermitentemente no sistema. Além disso, problemas relacionados a oscilações eletromecânica mal amortecidas podem agora ocorrer em níveis de distribuição e deve-se estabelecer um procedimento para identificação destes modos. Entretanto, o procedimento usual para o estudo de estabilidade a pequenas perturbações pode se tornar inviável, pois a construção do modelo completo é de extrema complexidade e os parâmetros dos elementos em níveis de distribuição são de difícil obtenção. Para reverter estes problemas citados, esta pesquisa oferece um procedimento alternativo para a obtenção dos modos de oscilação eletromecânica em sistemas de distribuição, sugerindo a estimação modal através de dados ambiente. / The electricity demand increase has promoted the energy matrix diversification in terms of primary sources, generation size and allocation of generators. In this scenario, the insertion of small sized generators in distribution systems has caused the power production decentralization and, in the national context, a high potential for generating electricity through small hydroelectric power plants and cogeneration plants has drawn attention to distributed synchronous generators. However, it is necessary to assess the implications of synchronous generators presence in distribution systems and evaluate if the current methodologies of analysis, operation and technical standards are appropriate to this context. Among the main distribution systems particularities, there are the proximity of generators to loads and more significant random perturbations conceptualized as load switching. In addition, problems related to lightly damped modes can occur in distribution and there is a need to establish a procedure for modal identification. However, the usual procedure for the small-signal stability analysis is not adequate to this problem, because the model construction is very complex and the parameters in distribution are very difficult to obtain. To face the challenges, this research provides an alternative procedure for obtaining electromechanical modes in distribution systems, suggesting modal estimation techniques that use measured ambient data.

Orientador: Douglas Domingues Bueno / Resumo: A busca por uma melhor compreensão das regiões do cérebro e suas funções nas ações humanas tem sido uma tarefa árdua, porém muito útil, principalmente para aplicações da engenharia de interface cérebro-máquina (ICM), bem como para o auxílio a diagnósticos médicos a partir de sinais obtidos dos pacientes em avaliação. No contexto do presente trabalho, destacam-se os trabalhos de interface cérebro-máquina (ICM) pela abrangência no envolvimento de técnicas, métodos e ferramentas comumente estudadas nos cursos de engenharia. Em particular, análises envolvendo técnicas de processamento de sinais de eletroencefalograma (EEG) têm se mostrado de significativa importância para o desenvolvimento dessa área. Uma abordagem amplamente utilizada nesse contexto é a ICM usando Potenciais Visuais Evocados de Estados Estacionários (SSVEP, do inglês Steady-State Visual Evoked Potentials), que, de forma geral, são sinais caracterizados pela resposta evocada do cérebro a estímulos visuais modulados em uma frequência específica. Assim, este trabalho tem o objetivo de propor uma generalização do coeficiente de correlação, conceito-base da análise de correlação canônica (CCA), técnica que tem se mostrado robusta e eficiente no reconhecimento de padrões, especialmente no caso dos SSVEP, e detalhar seu comportamento em função dos parâmetros relevantes para se estabelecer melhores práticas de uso em aplicações de ICM, incluindo fatores fisiológicos, técnicos e operacionais. / Abstract: The search for a better understanding of the brain's anatomy and its functions on human actions has been a harsh yet very useful task, especially for brain-computer interface engineering applications, as well as for medical diagnosis using signals from patients. In the context of this work, brain-computer interface (BCI) applications are highlighted due to their compreehensiveness related to techniques, methods and tools commonly studied in engineering. In particular, analyses involving eletroencephalogram (EEG) signals processing have proven to be of great significance for developing this field of study. A widely used approach is Steady State Visual Evoked Potentials (SSVEP) based BCI, which, in general, are signals characterized by the brain’s evoked response to visual stimuli modulated at a certain frequency. This work aims thus to propose a generalization of the correlation coefficient, which entails Canonical Correlation Analysis (CCA), a technique that has presented robustness and efficiency for pattern recognition, especially in SSVEP-based BCIs, and describe its behavior under relevant varying parameters to stablish better use practices in BCI applications, comprising physiological, technical and operational factors. / Mestre

Diversas propostas para o desenvolvimento de novos produtos vêm sendo elaboradas com o objetivo de acelerar a homologação final e permitir o lançamento com a confiabilidade necessária para minimizar danos à sociedade e à empresa. Este trabalho explora de forma objetiva o contexto de projeto para um componente estrutural de suspensão, de elevado nível de segurança, propondo uma metodologia para sistematização de planejamento enxuto das fases, considerando as atividades técnicas que geram valor ao processo, aplicando as ferramentas disponíveis de engenharia desde a definição de uma arquitetura ótima, e a partir desta, realizar o detalhamento nas fases de projeto, protótipo e testes finais. O objetivo principal foi liberar a confecção de um ferramental definitivo de forma antecipada ao desenvolvimento tradicional, e, portanto foram avaliados os resultados fundamentais que podem ser entregues, por meio de modelagem, simulação e ensaios experimentais, de cunho tecnológico, manufatura e econômico, para servirem de informações em uma tomada de decisão que envolve grande quantia monetária. Adicionalmente, uma proposta de homologação da integridade estrutural para um novo produto foi explorada por meio da seleção de materiais, influência do processo de fabricação nas propriedades mecânicas, caracterização do novo material e ensaios de fadiga em amostras do componente submetidos aos carregamentos medidos em condições de serviço. Os resultados foram validados com dados de falhas em componente similar validado, e assim, a confiabilidade para o novo produto pôde ser verificada e aprovada dispensando testes adicionais em trechos de durabilidade. / Product development proposals have been proposed aiming to accelerate the final homologations and sign off the launch with the required reliability for minimizing the risks of damages for society and industry. This work explores a project context for a suspension structural component with high safety requirements in an objective manner, proposing a systematic lean planning approach, considering the value added thecnical deliverables, using available engineering tools from best architecture definition throughout the detailing design, prototype and testing phases. With the goal for releasing the final manufacturing tool production earlier as the traditional development method, all modeling, simulation and testing results for technological, manufacturing and economics purposes were evaluated to be used as information for a decision that must consider a high amount of monetary value. Also, a homologation proposal was explored for accessing the structural integrity for a new component considering materials selection, influence of manufacturing in the mechanical properties, characterization and fatigue testing on samples subjected to measured service loads, The results were validated with data from similar component evaluation and the reliability for the new product could be accessed and approved by dismissing additional on-road durability tests.

Esse trabalho propõe uma metodologia de otimização no processo de aprovação de componentes estruturais submetidos a carregamentos cíclicos que já tiveram a primeira rodada de testes físicos e falharam sem atingir os critérios de aprovação previamente estabelecidos. Os estudos de caso utilizados na aplicação do método foram dois componentes de suspensão de veículos comerciais. A metodologia proposta tem em sua base diversos tópicos da engenharia, como o estudo dos materiais dos componentes, análise de tensão e fadiga via elementos finitos, medição e análise de sinal de deformação e força, teste de durabilidade acelerado, além de correlação entre simulação e realidade. No âmbito da fadiga, a análise foi efetuada em ambiente virtual, através de um programa capaz de importar as tensões da simulação numérica e medições estruturais. É utilizada a metodologia S-N (tensão vida), através da criação de curvas S-N locais sintéticas, alteradas da curva original via fatores de influência como gradiente de tensão, tensão média (via diagrama de Haigh), rugosidade superficial e também pela distribuição estatística das propriedades do material. Por se tratar de carregamentos cíclicos aleatórios, uma análise de proporcionalidade do sinal é feita, além da utilização da previsão de vida em fadiga abordando os conceitos da fadiga uniaxial (utilizando tensão principal e von Mises) e também no caso multiaxial (utilizando o método dos planos críticos e tensão normal escalonada). Um grande grau de correlação entre simulação de tensão e testes físicos foi encontrado (pelo menos 90%). A previsão de falha por fadiga para os dois casos teve seus melhores resultados utilizando o método dos planos críticos. Os dois componentes encontram-se homologados por essa metodologia e atualmente são utilizados por veículos comerciais de série sem falhas observadas em campo, mostrando uma tendência de assertividade do método. / This work proposes a methodology to optimize the approval of structural components subjected to cyclic loadings that have had the first round of physical testing and failed to achieve the approval criteria previously established process. The case studies used in the application of the method were two commercial vehicle suspension components. The proposed methodology has its base in various engineering topics such as the study of the component materials, stress analysis and fatigue via finite elements, measurement and signal analysis of deformation and strength, accelerated durability test, and correlation between simulation and reality. Within the fatigue, the analysis was performed in a virtual environment, through a software able to import the stresses of numerical simulation and structural measurements. The S-N method (stress life) is used, through the creation of local synthetic S-N curves. The curve is modified from the original via influence factors such as gradient stress, mean stress (via Haigh diagram), surface roughness and also the statistical distribution of material properties. Because of the random cyclic loading, an analysis of the proportionality sign is made, in addition of the use of the fatigue life prediction by uniaxial fatigue (using principal stress and von Mises) and also in the multiaxial case (using the critical plans method and normal scaled stress). A high degree of correlation between stress and physical simulation tests was found (at least 90%). The prediction of fatigue failure for the two cases had their best results using the critical plans method. The two components are approved by this methodology and are currently used by commercial vehicles series without failures observed in the field, showing an assertiveness trend of the method.

Universidade Federal de Uberlândia / When the surfaces of two elastic bodies present relative motions under certain amount of contact pressure the mechanical system can be instable. Experiments conducted on elastic bodies under friction forces shown that the dynamical system is self-excited by the non-linear behavior of frictional forces. The main objectives of this thesis are the study of the pressure and stress fields, due to mechanical contact, and the estimation of friction using the vibrations signals measured on a reciprocating wear testing machine using non-linear signal analysis formulation. The finite element methodology is detailed presented to solve stress fields in contact problems. A two input and one output MISO model is proposed to represent the non-linear system dynamics. The global output is the sum of two outputs produced by one linear path associated in parallel with a non-linear path. This last path has a non-linear model that represents the friction force and another linear transfer function connected in series. Since the linear path is identified by traditional signal analysis, the non-linear function can be evaluated by the global input/output relationships, and can be correlated to wear conditions of the contact surfaces. Validation tests are conducted in a tribological system composed by a sphere in contact with a prismatic body witch has an imposed harmonic motion. The global output force is simultaneously measured by piezoresistive and piezoelectric load cells. The sphere and prismatic body vibrations are measured by accelerometers and by a laser Doppler vibrometer. All signals are digitalized with the same time base and the data is transferred to a microcomputer. The non-linear signal analysis technique uses this data to identify the friction force. The estimated friction force and the stress fields are compared to surfaces of bodies after tribological tests to show the efficiency of proposed methodology. / Quando as superfícies de dois corpos elásticos em contato apresentam movimento relativo, o sistema mecânico pode se tornar instável. Experimentos conduzidos com corpos elásticos em contato mostram que o sistema é um sistema auto excitado devido à característica não linear da força de atrito. Os objetivos principais desta tese são o estudo do campo de pressões e tensões, devido ao contato mecânico, e a estimativa da força de atrito com a analise de sinais não lineares aplicada aos sinais de vibração medidos em um tribômetro do tipo alternativo. O método de elementos finitos é apresentado detalhadamente como algoritmo de solução dos campos de pressões e tensões em corpos submetidos ao contato mecânico. Um modelo de duas entradas e uma saída é utilizado para representar um sistema dinâmico não linear. A saída total é composta da soma da parcela devida ao caminho linear da estrutura e da parcela devida ao caminho não linear. Esta ultima parcela possui um modelo não linear, representando a força de atrito, e outra função linear em série. Desde que a função transferência do caminho linear é identificada a partir da análise de sinais tradicional, a parcela não linear é obtida pelas relações globais entre a entrada e a saída do sistema global, sendo posteriormente correlacionada as condições superficiais das amostras. Os testes de validação são realizados em um tribômetro do tipo alternativo com contra corpo esférico e corpo prismático o qual possui um movimento harmônico imposto. A força de reação da estrutura ao atrito entre os corpos é medida simultaneamente por uma célula de carga piezelétrica e por uma célula de carga piezoresistiva. As velocidades do corpo e do contra corpo são medidos por um acelerômetro e um vibrômetro laser respectivamente. Todos os sinais são digitalizados sobre a mesma base de tempo e transferidos a um micro computador. A força de atrito é estimada através da análise de sinais não linear aplicada aos sinais de vibração medidos. As variações da força de atrito estimada são então comparadas às condições superficiais das amostras mostrando a eficiência da metodologia proposta. / Doutor em Engenharia Mecânica

Esse trabalho propõe uma metodologia de otimização no processo de aprovação de componentes estruturais submetidos a carregamentos cíclicos que já tiveram a primeira rodada de testes físicos e falharam sem atingir os critérios de aprovação previamente estabelecidos. Os estudos de caso utilizados na aplicação do método foram dois componentes de suspensão de veículos comerciais. A metodologia proposta tem em sua base diversos tópicos da engenharia, como o estudo dos materiais dos componentes, análise de tensão e fadiga via elementos finitos, medição e análise de sinal de deformação e força, teste de durabilidade acelerado, além de correlação entre simulação e realidade. No âmbito da fadiga, a análise foi efetuada em ambiente virtual, através de um programa capaz de importar as tensões da simulação numérica e medições estruturais. É utilizada a metodologia S-N (tensão vida), através da criação de curvas S-N locais sintéticas, alteradas da curva original via fatores de influência como gradiente de tensão, tensão média (via diagrama de Haigh), rugosidade superficial e também pela distribuição estatística das propriedades do material. Por se tratar de carregamentos cíclicos aleatórios, uma análise de proporcionalidade do sinal é feita, além da utilização da previsão de vida em fadiga abordando os conceitos da fadiga uniaxial (utilizando tensão principal e von Mises) e também no caso multiaxial (utilizando o método dos planos críticos e tensão normal escalonada). Um grande grau de correlação entre simulação de tensão e testes físicos foi encontrado (pelo menos 90%). A previsão de falha por fadiga para os dois casos teve seus melhores resultados utilizando o método dos planos críticos. Os dois componentes encontram-se homologados por essa metodologia e atualmente são utilizados por veículos comerciais de série sem falhas observadas em campo, mostrando uma tendência de assertividade do método. / This work proposes a methodology to optimize the approval of structural components subjected to cyclic loadings that have had the first round of physical testing and failed to achieve the approval criteria previously established process. The case studies used in the application of the method were two commercial vehicle suspension components. The proposed methodology has its base in various engineering topics such as the study of the component materials, stress analysis and fatigue via finite elements, measurement and signal analysis of deformation and strength, accelerated durability test, and correlation between simulation and reality. Within the fatigue, the analysis was performed in a virtual environment, through a software able to import the stresses of numerical simulation and structural measurements. The S-N method (stress life) is used, through the creation of local synthetic S-N curves. The curve is modified from the original via influence factors such as gradient stress, mean stress (via Haigh diagram), surface roughness and also the statistical distribution of material properties. Because of the random cyclic loading, an analysis of the proportionality sign is made, in addition of the use of the fatigue life prediction by uniaxial fatigue (using principal stress and von Mises) and also in the multiaxial case (using the critical plans method and normal scaled stress). A high degree of correlation between stress and physical simulation tests was found (at least 90%). The prediction of fatigue failure for the two cases had their best results using the critical plans method. The two components are approved by this methodology and are currently used by commercial vehicles series without failures observed in the field, showing an assertiveness trend of the method.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-03T19:45:39Z No. of bitstreams: 1 HIDELGARD PAULINO BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2013..pdf: 11966764 bytes, checksum: 077a69b5088eea2f7109e71871f4e57d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:45:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HIDELGARD PAULINO BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPGCC 2013..pdf: 11966764 bytes, checksum: 077a69b5088eea2f7109e71871f4e57d (MD5) Previous issue date: 2013-08 / A voz é o meio de comunicação mais utilizado pelo ser humano. Porém, o sistema fonador humano é suscetível a diversos tipos de patologias que podem prejudicar a produção da voz e, consequentemente, a comunicação. Alguns tipos de exames têm sido utilizados para detectar estas patologias. Porém, eles apresentam desvantagens referentes à acurácia e ao conforto do paciente durante a aplicação, que podem desestimular a busca por tratamento. Por essa razão, técnicas computacionais têm sido empregadas com o intuito de detectar de modo confortável e preciso a presença e o tipo de patologia apresentada pelo sistema fonador. No entanto, os resultados obtidos ainda não possibilitam sua aplicação nas clínicas, principalmente pelo fato de ainda ser considerado um número reduzido de patologias. Visando a contornar esse problema, esta pesquisa propõe uma abordagem fundamentada em um método ainda não utilizado neste contexto: a Predição por Casamento Parcial (Prediction by Partial Matching - PPM), concebida originalmente com fins à compressão de dados. O modelo criado e mantido a partir deste método é alimentado com características acústicas, temporais e estatísticas extraídas dos sinais de voz e permite sua classificação no que se refere à identificação da presença e do tipo de patologia a um baixo custo computacional (velocidade e recursos de armazenamento). Foram obtidos resultados satisfatórios no tocante à presença de patologias. Quanto à discriminação de patologias, os resultados sugerem um potencial do método, embora a sua aplicação ainda necessite de investigações mais aprofundadas / Voice is the most widely used means of communication of mankind. However, speech organs are susceptible to several sort of pathologies, which may harm voice production and, therefore, communication. Several techniques have been used to detect these pathologies. However, they present drawbacks related to accuracy and comfort of patients during the application, which may discourage search for treatment. Thence, computational techniques have been used in order to detect the presence and type of speech pathology comfortably and accurately. But, results are still not good enough for its application in clinics, due to the fact it is considered a small number of distinct pathologies. Aiming to solve this problem, this research proposes using a method not previously employed in classification of vocal tract diseases: Prediction by Partial Matching (PPM), originally conceived for data compression purposes. The PPM model is fed with acoustical, temporal, and statistical features, ali of them extracted from voice signals. This method allowed a satisfactory classification, concerning presence and type of pathology while requiring a low computational cost (speed and storage resources). It were obtained satisfactory results regarding presence of speech pathologies. With regard to pathologies discrimination, the results suggest that this is a highly promising technique, although its application still needs deeper investigations.