166f. / Submitted by Suelen Reis (suziy.ellen@gmail.com) on 2013-04-10T19:35:07Z No. of bitstreams: 1 Luciana Pacheco seg.pdf: 3529890 bytes, checksum: 13857ac04543f1bbc9fd4d7ed9849eba (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Meirelles(rodrigomei@ufba.br) on 2013-05-11T15:30:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Luciana Pacheco seg.pdf: 3529890 bytes, checksum: 13857ac04543f1bbc9fd4d7ed9849eba (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-11T15:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luciana Pacheco seg.pdf: 3529890 bytes, checksum: 13857ac04543f1bbc9fd4d7ed9849eba (MD5) Previous issue date: 2011 / Em sistemas industriais automatizados, a inatividade provocada pela escassez não planejada de recursos, ou por falhas de processo, tem grande influência no desempenho dos sistemas por conta das descontinuidades e instabilidades geradas. Sistemas de controle distribuídos e autônomos podem ajudar a lidar com esses tipos de problemas devido à melhoria de desempenho possibilitada. Entretanto, aspectos relativos à segurança e ao tempo de resposta devem ser bem tratados nesses sistemas devido aos riscos envolvidos (humanos, financeiros e ambientais). A proposta de sistemas autônomos e distribuídos visa a que decisões de controle sejam tomadas mais próximas do objeto controlado, reduzindo assim o tempo de atuação no processo e sistematizando algumas decisões, antes tomadas de forma empírica. Consequentemente, se espera aumentar a disponibilidade e a continuidade do processo, bem como garantir os aspectos de confiabilidade. Entretanto, quando tais sistemas se tornam mais autônomos e distribuídos, podem tender ao comportamento global caótico, caso suas interações não estejam bem definidas. Assim, é importante que seja avaliado e dimensionado o acoplamento entre os sistemas autônomos relacionados. O grau de inteligência de um sistema pode variar de uma entidade completamente controlada a entidades completamente autônomas. O primeiro nível de inteligência é verificado quando um sistema é capaz de gerenciar suas próprias informações, obtidas por meio de sensores e demais técnicas e dispositivos, e não somente manipular informações. Em um segundo nível, o sistema pode notificar o seu gestor quando há um problema. Em um terceiro nível, o sistema já é capaz de tomar decisões e se autogerenciar, mesmo sem intervenção externa. Neste caso, o sistema tem controle total sobre suas tarefas e não há nenhum controle externo a ele. A alternativa proposta pelo GCAD visa a que Sistemas Industriais Automatizados atinjam até o terceiro nível de inteligência, sendo que intervenções externas podem ser admitidas nos casos em que uma ação puramente local e autônoma de fato não é recomendável ou não é possível, por exemplo, havendo necessidade de substituição de equipamentos ou dispositivos. O GCAD propõe um módulo de controle inteligente instanciado predominantemente em nível local que visa a permitir que cada Sistema Industrial Automatizado, distribuído em células, tome decisões críticas de uma forma autônoma. Adicionalmente, um módulo remoto deve gerenciar situações mais complexas que estão além da capacidade de decisão ou atuação do sistema de controle local. O modelo proposto visa a permitir ajustes automáticos e autônomos no sistema, a fim de melhorar seu desempenho, e prevenir ou tratar as falhas inesperadas,assegurando a continuidade da operação. / Salvador

Este trabalho apresentará estudos referentes a uma proposta de arquitetura para ambientes computacionais de suporte à colaboração para auxiliar o ensino e o treinamento em áreas multidisciplinares de engenharia de controle e automação. A motivação provém de evoluções de tecnologias da Web, redes sociais, ambientes virtuais, e mundos virtuais 3D que proporcionam sucessivas possibilidades inovadoras de emprego de tecnologia no ensino. Estas tecnologias podem ser usadas no ensino à distância ou de forma complementar (ensino híbrido) ao ensino-aprendizagem tradicional. O emprego de ambientes computacionais virtuais como incubadores para o desenvolvimento e criação de uma infinidade de materiais educacionais e didáticos torna-se crescentemente frequente na comunidade científica ao passo que instituições de ensino percebem o potencial desta iniciativa. A colaboração virtual entre estudantes dispersos geograficamente e a cooperação entre instituições de ensino diversas são indicadores do avanço destas metodologias. À medida que ambientes virtuais evoluem, podem-se empregar cada vez mais funcionalidades e tecnologias a este complemento ou ferramenta de ensino. É sabido que a prática laboratorial é de suma importância para aprendizagem de áreas tecnológicas, como a engenharia elétrica. Maneiras de expandir esta prática aliada a outras técnicas altamente defendidas na comunidade científica serão abordadas neste estudo, que sucede a um trabalho anterior do autor, no qual é proposto a conjunção de componentes de automação simulados com reais de forma a expandir cenários didáticos. A automação destes ambientes voltados ao ensino passa a se tornar real através de técnicas computacionais relacionadas a gerenciamento, monitoração e adaptação de conteúdo. Dentre as tecnologias e características englobadas pela arquitetura proposta estão: ambientes sociais, ambientes imersivos com visualização tridimensional (metaversos), tutoriamento virtual autônomo baseado em coleta de informações de interação, auxílio à colaboração de usuários, experimentos com componentes intercambiáveis de realidade mista e outras funcionalidades afins. De forma a propor uma implementação viável para este nicho de pesquisa foram desenvolvidos vários estudos de caso e um protótipo, chamado de 3D AutoSysLab, um ambiente imersivo virtual otimizado com ligações a experimentos de realidade mista, visualização de materiais educacionais e mídias interativas, auxílio à colaboração, e suporte à tutoriamento autônomo. Tanto testes do protótipo quanto a utilização dos estudos de caso serviram de validação experimental do trabalho. A validação da utilização ainda não se encontra completa embora resultados preliminares apontem a queda do índice de reprovação de estudantes da Engenharia Elétrica na UFRGS em uma determinada unidade curricular. O emprego de técnicas de acesso remoto além de proporcionar que instituições de ensino cooperem compartilhando recursos materiais/equipamentos também abre horizontes para a colaboração de estudantes entre instituições. Isso alavanca uma melhoria na qualidade do conjunto ensino-aprendizagem e também no emprego de recursos tecnológicos, o que pode, inclusive, representar uma alternativa econômica viável para a prática laboratorial. / This work will present studies towards a proposal of architecture for computer supported collaborative environments applied to enhance learning and training of multidisciplinary areas linked to automation and control engineering. Recent evolutions of Web technologies, social networks, virtual environments, and 3D virtual worlds motivate the adoption of new technologies in education, opening successive innovative possibilities. These technologies or tools can be used in distance education scenarios and/or can also enhance traditional learning-teaching (blended or hybrid learning scenario). The use of virtual environments as breeding grounds for creation and display of learning and didactical materials is a trend among educational institutes since they realized the potential of this endeavor. Physically dispersed and geographically distant students can collaborate in virtual learning environments as well as educational institutions, proving the advance of learning methodologies involving technology. New functionalities to this teaching and learning complementary tool can be added as virtual environments continually evolve. It is known and a wide advocated issue that laboratorial practice is essential to technical education, foremost in engineering. Expanding and obtaining the optimal results from this practice allied to other tools can be seen as the natural continuation of previous work from the author, in which is described a strategy to use mixed reality interchangeable components applied in didactic experiments to broaden learning scenarios. The automation of virtual learning environments is beginning to mature through computational techniques related to management, monitoring and content adaptation. In order to develop a feasible implementation to this research area, several case studies and a prototype were elaborated, the last called 3D AutoSysLab, in which a metaverse is used as interface, experiments are linked to virtual objects representations, learning objects are displayed in a simple way with interactive medias and simple collaboration and feedback is given through an autonomous tutoring system. The experimental validation was based on the use and evaluation of the prototype and his separated modules (case studies). Preliminary results showed that the failure rate, in a determined curriculum unit from the Electrical Engineering of UFRGS, has dropped and the student’s acceptance was very high in a blended learning scenario. The remote experimentation brings up the possibility to narrow different learning institutions in cooperation, this way sharing material resources (equipments) and closing up students. From cooperation and collaboration is expected a leveling and optimization of quality of the pair teaching-learning, as well as a better employment of economical resources.

Um dos desafios propostos por pesquisadores em neurociência aos engenheiros biomédicos é a interação cérebro-máquina. O sistema nervoso comunica-se interpretando sinais eletroquímicos, e circuitos implantáveis podem tomar decisões de modo a interagir com o meio biológico. Sabe-se também que a doença de Parkinson está relacionada a um déficit do neurotransmissor dopamina. Para controlar a concentração de dopamina diferentes técnicas tem sido empregadas como estimuladores elétricos, magnéticos e drogas. Neste trabalho obteve-se o controle da concentração do neurotransmissor de maneira automática uma vez que atualmente isto não é realizado. Para tanto, projetou-se e desenvolveu-se quatro sistemas: a estimulação cerebral profunda ou deep brain stimulation (DBS), a estimulação transmagnética ou transmagnetic stimulation (TMS), um controle de bomba de infusão ou infusion pump control (IPC) para a entrega de drogas e um sistema de voltametria cíclica de varredura rápida ou fast scan ciclic voltammetry (FSCV) (circuito que detecta variações de concentração de neurotransmissores como a dopamina - DA). Também foi necessário o desenvolvimento de softwares para a visualização de dados e análises em sincronia com acontecimentos ou experimentos correntes, facilitando a utilização destes dispositivos quando emprega-se bombas de infusão e a sua flexibilidade é tal que a DBS ou a TMS podem ser utilizadas de maneira manual ou automática além de outras técnicas de estimulação como luzes, sons, etc. O sistema desenvolvido permite controlar de forma automática a concentração da DA. A resolução do sistema é de 0.4 µmol/L podendo-se ajustar o tempo para correção da concentração entre 1 e 90 segundos. O sistema permite controlar concentrações entre 1 e 10 µmol/L, com um erro de cerca de +/- 0,8 µmol/L. Embora desenhado para o controle da concentração de dopamina o sistema pode ser utilizado para controlar outros neurotransmissores. Propõe-se continuar o desenvolvimento em malha fechada empregando FSCV e DBS (ou TMS, ou infusão), utilizando modelos animais parkinsonianos. / One of the challenges to biomedical engineers proposed by researchers in neuroscience is brain machine interaction. The nervous system communicates by interpreting electrochemical signals, and implantable circuits make decisions in order to interact with the biological environment. It is well known that Parkinson’s disease is related to a deficit of dopamine (DA). Different methods has been employed to control dopamine concentration like magnetic or electrical stimulators or drugs. In this work was automatically controlled the neurotransmitter concentration since this is not currently employed. To do that, four systems were designed and developed: deep brain stimulation (DBS), transmagnetic stimulation (TMS), Infusion Pump Control (IPC) for drug delivery, and fast scan cyclic voltammetry (FSCV) (sensing circuits which detect varying concentrations of neurotransmitters like dopamine caused by these stimulations). Some softwares also were developed for data display and analysis in synchronously with current events in the experiments. This allowed the use of infusion pumps and their flexibility is such that DBS or TMS can be used in single mode and other stimulation techniques and combinations like lights, sounds, etc. The developed system allows to control automatically the concentration of DA. The resolution of the system is around 0.4 µmol/L with time correction of concentration adjustable between 1 and 90 seconds. The system allows controlling DA concentrations between 1 and 10 µmol/L, with an error about +/- 0.8 µmol/L. Although designed to control DA concentration, the system can be used to control, the concentration of other substances. It is proposed to continue the closed loop development with FSCV and DBS (or TMS, or infusion) using parkinsonian animals models.

Este trabalho insere-se na área de pesquisa de sistemas de transporte inteligente e mobilidade urbana buscando um cenário onde a infraestrutura rodoviária é capaz de monitorar um tráfego exclusivo de veículos inteligentes que não dependem de motoristas para serem guiados. A principal contribuição do trabalho é o desenvolvimento de uma solução matemática para otimizar o gerenciamento microscópico centralizado do tráfego de veículos inteligentes em trechos (segmentos) de rodovia. Para isto é apresentado um modelo de otimização baseado em Programação Linear Inteira Mista (MILP), que determina um plano ótimo de trajetórias individuais dos veículos em uma evolução de tráfego. O objetivo é reduzir o tempo de viagem individualmente e assegurar fluidez do tráfego. O modelo considera componentes essenciais do sistema dinâmico viário como topografia da pista, regras de trânsito e a curva de aceleração máxima de cada veículo. São contempladas várias situações de tráfego, tais como ultrapassagens, inclinação na pista, obstáculos e redutores de velocidade. Os resultados indicaram uma média de 20,5 segundos para o cálculo de um cenário com 6 veículos e 11 intervalos de tempo. Como o modelo MILP não tem solução em tempo computacional aceitável para aplicação real, também é proposto um algoritmo de simulação baseado em heurísticas o qual busca reduzir esse tempo de cálculo em detrimento da otimalidade da solução. O algoritmo reproduz o comportamento de um motorista que tenta manter sempre um valor de velocidade escolhido previamente, e por isso é forçado a ultrapassar outros veículos quando obstruído ao longo do trajeto. O resultado do algoritmo tem importância adicional, pois serve de referência para resolver o problema da prioridade nas ultrapassagens. Também são propostos novos indicadores para a avaliação microscópica de qualidade de tráfego. Finalmente, são apresentados resultados de testes em simulações a fim de avaliar e validar o modelo e o algoritmo. / This work focus on the research area of intelligent transportation systems and urban mobility. It considers a scenario where the roadside infrastructure is capable of monitoring traffic composed by 100% of intelligent vehicles that do not rely on drivers to be guided. The main contribution of this work is the development of a mathematical solution to optimize the centralized management of intelligent microscopic vehicular traffic in parts (segments) of highway. Therefore an optimization model based on Mixed Integer Linear Programming (MILP) is presented. The model determines individual trajectories plans of vehicles in a traffic evolution. The objective is to reduce the travel time individually and ensure traffic flow. The model considers essential components of the dynamic highway system, such as, topography of the lane, traffic rules and acceleration curve for each vehicle. Many traffic situations are considered, such as, overtaking, slopes, obstacles and speed reducers. The results indicated an average of 20.5 seconds to calculate a scenario with 6 vehicles and 11 time intervals. As the MILP model has no solution in acceptable computational time for real application, it is proposed an algorithm based on heuristic simulation which seeks to reduce the computation time at the expense of optimality of the solution. The algorithm reproduces the behavior of a driver who always tries to maintain a preselected velocity value, and is therefore forced to overtake other vehicles when blocked along the path. The result of the algorithm has additional importance because it serves as a reference for solving the problem of priority when overtaking. New indicators for microscopic evaluation of quality traffic are also proposed. Finally, test results are presented on simulations to evaluate and validate the model and algorithm.

Um dos desafios propostos por pesquisadores em neurociência aos engenheiros biomédicos é a interação cérebro-máquina. O sistema nervoso comunica-se interpretando sinais eletroquímicos, e circuitos implantáveis podem tomar decisões de modo a interagir com o meio biológico. Sabe-se também que a doença de Parkinson está relacionada a um déficit do neurotransmissor dopamina. Para controlar a concentração de dopamina diferentes técnicas tem sido empregadas como estimuladores elétricos, magnéticos e drogas. Neste trabalho obteve-se o controle da concentração do neurotransmissor de maneira automática uma vez que atualmente isto não é realizado. Para tanto, projetou-se e desenvolveu-se quatro sistemas: a estimulação cerebral profunda ou deep brain stimulation (DBS), a estimulação transmagnética ou transmagnetic stimulation (TMS), um controle de bomba de infusão ou infusion pump control (IPC) para a entrega de drogas e um sistema de voltametria cíclica de varredura rápida ou fast scan ciclic voltammetry (FSCV) (circuito que detecta variações de concentração de neurotransmissores como a dopamina - DA). Também foi necessário o desenvolvimento de softwares para a visualização de dados e análises em sincronia com acontecimentos ou experimentos correntes, facilitando a utilização destes dispositivos quando emprega-se bombas de infusão e a sua flexibilidade é tal que a DBS ou a TMS podem ser utilizadas de maneira manual ou automática além de outras técnicas de estimulação como luzes, sons, etc. O sistema desenvolvido permite controlar de forma automática a concentração da DA. A resolução do sistema é de 0.4 µmol/L podendo-se ajustar o tempo para correção da concentração entre 1 e 90 segundos. O sistema permite controlar concentrações entre 1 e 10 µmol/L, com um erro de cerca de +/- 0,8 µmol/L. Embora desenhado para o controle da concentração de dopamina o sistema pode ser utilizado para controlar outros neurotransmissores. Propõe-se continuar o desenvolvimento em malha fechada empregando FSCV e DBS (ou TMS, ou infusão), utilizando modelos animais parkinsonianos. / One of the challenges to biomedical engineers proposed by researchers in neuroscience is brain machine interaction. The nervous system communicates by interpreting electrochemical signals, and implantable circuits make decisions in order to interact with the biological environment. It is well known that Parkinson’s disease is related to a deficit of dopamine (DA). Different methods has been employed to control dopamine concentration like magnetic or electrical stimulators or drugs. In this work was automatically controlled the neurotransmitter concentration since this is not currently employed. To do that, four systems were designed and developed: deep brain stimulation (DBS), transmagnetic stimulation (TMS), Infusion Pump Control (IPC) for drug delivery, and fast scan cyclic voltammetry (FSCV) (sensing circuits which detect varying concentrations of neurotransmitters like dopamine caused by these stimulations). Some softwares also were developed for data display and analysis in synchronously with current events in the experiments. This allowed the use of infusion pumps and their flexibility is such that DBS or TMS can be used in single mode and other stimulation techniques and combinations like lights, sounds, etc. The developed system allows to control automatically the concentration of DA. The resolution of the system is around 0.4 µmol/L with time correction of concentration adjustable between 1 and 90 seconds. The system allows controlling DA concentrations between 1 and 10 µmol/L, with an error about +/- 0.8 µmol/L. Although designed to control DA concentration, the system can be used to control, the concentration of other substances. It is proposed to continue the closed loop development with FSCV and DBS (or TMS, or infusion) using parkinsonian animals models.

Este trabalho insere-se na área de pesquisa de sistemas de transporte inteligente e mobilidade urbana buscando um cenário onde a infraestrutura rodoviária é capaz de monitorar um tráfego exclusivo de veículos inteligentes que não dependem de motoristas para serem guiados. A principal contribuição do trabalho é o desenvolvimento de uma solução matemática para otimizar o gerenciamento microscópico centralizado do tráfego de veículos inteligentes em trechos (segmentos) de rodovia. Para isto é apresentado um modelo de otimização baseado em Programação Linear Inteira Mista (MILP), que determina um plano ótimo de trajetórias individuais dos veículos em uma evolução de tráfego. O objetivo é reduzir o tempo de viagem individualmente e assegurar fluidez do tráfego. O modelo considera componentes essenciais do sistema dinâmico viário como topografia da pista, regras de trânsito e a curva de aceleração máxima de cada veículo. São contempladas várias situações de tráfego, tais como ultrapassagens, inclinação na pista, obstáculos e redutores de velocidade. Os resultados indicaram uma média de 20,5 segundos para o cálculo de um cenário com 6 veículos e 11 intervalos de tempo. Como o modelo MILP não tem solução em tempo computacional aceitável para aplicação real, também é proposto um algoritmo de simulação baseado em heurísticas o qual busca reduzir esse tempo de cálculo em detrimento da otimalidade da solução. O algoritmo reproduz o comportamento de um motorista que tenta manter sempre um valor de velocidade escolhido previamente, e por isso é forçado a ultrapassar outros veículos quando obstruído ao longo do trajeto. O resultado do algoritmo tem importância adicional, pois serve de referência para resolver o problema da prioridade nas ultrapassagens. Também são propostos novos indicadores para a avaliação microscópica de qualidade de tráfego. Finalmente, são apresentados resultados de testes em simulações a fim de avaliar e validar o modelo e o algoritmo. / This work focus on the research area of intelligent transportation systems and urban mobility. It considers a scenario where the roadside infrastructure is capable of monitoring traffic composed by 100% of intelligent vehicles that do not rely on drivers to be guided. The main contribution of this work is the development of a mathematical solution to optimize the centralized management of intelligent microscopic vehicular traffic in parts (segments) of highway. Therefore an optimization model based on Mixed Integer Linear Programming (MILP) is presented. The model determines individual trajectories plans of vehicles in a traffic evolution. The objective is to reduce the travel time individually and ensure traffic flow. The model considers essential components of the dynamic highway system, such as, topography of the lane, traffic rules and acceleration curve for each vehicle. Many traffic situations are considered, such as, overtaking, slopes, obstacles and speed reducers. The results indicated an average of 20.5 seconds to calculate a scenario with 6 vehicles and 11 time intervals. As the MILP model has no solution in acceptable computational time for real application, it is proposed an algorithm based on heuristic simulation which seeks to reduce the computation time at the expense of optimality of the solution. The algorithm reproduces the behavior of a driver who always tries to maintain a preselected velocity value, and is therefore forced to overtake other vehicles when blocked along the path. The result of the algorithm has additional importance because it serves as a reference for solving the problem of priority when overtaking. New indicators for microscopic evaluation of quality traffic are also proposed. Finally, test results are presented on simulations to evaluate and validate the model and algorithm.

Este trabalho apresentará estudos referentes a uma proposta de arquitetura para ambientes computacionais de suporte à colaboração para auxiliar o ensino e o treinamento em áreas multidisciplinares de engenharia de controle e automação. A motivação provém de evoluções de tecnologias da Web, redes sociais, ambientes virtuais, e mundos virtuais 3D que proporcionam sucessivas possibilidades inovadoras de emprego de tecnologia no ensino. Estas tecnologias podem ser usadas no ensino à distância ou de forma complementar (ensino híbrido) ao ensino-aprendizagem tradicional. O emprego de ambientes computacionais virtuais como incubadores para o desenvolvimento e criação de uma infinidade de materiais educacionais e didáticos torna-se crescentemente frequente na comunidade científica ao passo que instituições de ensino percebem o potencial desta iniciativa. A colaboração virtual entre estudantes dispersos geograficamente e a cooperação entre instituições de ensino diversas são indicadores do avanço destas metodologias. À medida que ambientes virtuais evoluem, podem-se empregar cada vez mais funcionalidades e tecnologias a este complemento ou ferramenta de ensino. É sabido que a prática laboratorial é de suma importância para aprendizagem de áreas tecnológicas, como a engenharia elétrica. Maneiras de expandir esta prática aliada a outras técnicas altamente defendidas na comunidade científica serão abordadas neste estudo, que sucede a um trabalho anterior do autor, no qual é proposto a conjunção de componentes de automação simulados com reais de forma a expandir cenários didáticos. A automação destes ambientes voltados ao ensino passa a se tornar real através de técnicas computacionais relacionadas a gerenciamento, monitoração e adaptação de conteúdo. Dentre as tecnologias e características englobadas pela arquitetura proposta estão: ambientes sociais, ambientes imersivos com visualização tridimensional (metaversos), tutoriamento virtual autônomo baseado em coleta de informações de interação, auxílio à colaboração de usuários, experimentos com componentes intercambiáveis de realidade mista e outras funcionalidades afins. De forma a propor uma implementação viável para este nicho de pesquisa foram desenvolvidos vários estudos de caso e um protótipo, chamado de 3D AutoSysLab, um ambiente imersivo virtual otimizado com ligações a experimentos de realidade mista, visualização de materiais educacionais e mídias interativas, auxílio à colaboração, e suporte à tutoriamento autônomo. Tanto testes do protótipo quanto a utilização dos estudos de caso serviram de validação experimental do trabalho. A validação da utilização ainda não se encontra completa embora resultados preliminares apontem a queda do índice de reprovação de estudantes da Engenharia Elétrica na UFRGS em uma determinada unidade curricular. O emprego de técnicas de acesso remoto além de proporcionar que instituições de ensino cooperem compartilhando recursos materiais/equipamentos também abre horizontes para a colaboração de estudantes entre instituições. Isso alavanca uma melhoria na qualidade do conjunto ensino-aprendizagem e também no emprego de recursos tecnológicos, o que pode, inclusive, representar uma alternativa econômica viável para a prática laboratorial. / This work will present studies towards a proposal of architecture for computer supported collaborative environments applied to enhance learning and training of multidisciplinary areas linked to automation and control engineering. Recent evolutions of Web technologies, social networks, virtual environments, and 3D virtual worlds motivate the adoption of new technologies in education, opening successive innovative possibilities. These technologies or tools can be used in distance education scenarios and/or can also enhance traditional learning-teaching (blended or hybrid learning scenario). The use of virtual environments as breeding grounds for creation and display of learning and didactical materials is a trend among educational institutes since they realized the potential of this endeavor. Physically dispersed and geographically distant students can collaborate in virtual learning environments as well as educational institutions, proving the advance of learning methodologies involving technology. New functionalities to this teaching and learning complementary tool can be added as virtual environments continually evolve. It is known and a wide advocated issue that laboratorial practice is essential to technical education, foremost in engineering. Expanding and obtaining the optimal results from this practice allied to other tools can be seen as the natural continuation of previous work from the author, in which is described a strategy to use mixed reality interchangeable components applied in didactic experiments to broaden learning scenarios. The automation of virtual learning environments is beginning to mature through computational techniques related to management, monitoring and content adaptation. In order to develop a feasible implementation to this research area, several case studies and a prototype were elaborated, the last called 3D AutoSysLab, in which a metaverse is used as interface, experiments are linked to virtual objects representations, learning objects are displayed in a simple way with interactive medias and simple collaboration and feedback is given through an autonomous tutoring system. The experimental validation was based on the use and evaluation of the prototype and his separated modules (case studies). Preliminary results showed that the failure rate, in a determined curriculum unit from the Electrical Engineering of UFRGS, has dropped and the student’s acceptance was very high in a blended learning scenario. The remote experimentation brings up the possibility to narrow different learning institutions in cooperation, this way sharing material resources (equipments) and closing up students. From cooperation and collaboration is expected a leveling and optimization of quality of the pair teaching-learning, as well as a better employment of economical resources.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Marcos_Carneiro2.pdf: 1611954 bytes, checksum: 3a2f117c1f5e722726a65bedea74ac76 (MD5) Previous issue date: 2009-05-29 / This research proposes the application of an artificial intelligence technique called genetic programming (GP) to make easier the programming of programmable logical devices (PLC) by the automatic generation of Ladder and Instruction List programs. The system data input can be done by not-specialized people using scenarios composed by time lines. These time lines demonstrate graphically the sequencing details of the PLC input and output permitting the programming of systems that uses memory like inter-locking contacts and the use of timers. Since GP is great dependent of its initial simulation parameters, thousand of simulations have been done to determine the better kind of configuration of cross-over and mutation / Essa pesquisa propõe a aplicação da técnica de inteligência artificial programação genética (PG) para facilitar o trabalho de programação de controladores lógico programáveis (CLP) através da geração automática de programas Ladder e Instruction List. A entrada de dados do sistema de automação é feita de forma leiga a partir de cenários compostos por linhas do tempo. Essas linhas do tempo demonstram graficamente os detalhes do seqüenciamento dos acionamentos das entradas e saídas do CLP permitindo a programação de sistemas que utilizam memória como os inter-travamentos e o uso de temporizadores. Como a PG é altamente dependente dos parâmetros iniciais de simulação, foram feitas milhares de simulações para determinação das melhores formas de configuração dos parâmetros de reprodução por cross-over (cruzamento) e mutação

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-01T14:29:29Z No. of bitstreams: 1 paulaoliveiralagatta.pdf: 1917786 bytes, checksum: 627585584595873c205fcbcf5c79980f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T16:01:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 paulaoliveiralagatta.pdf: 1917786 bytes, checksum: 627585584595873c205fcbcf5c79980f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T16:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paulaoliveiralagatta.pdf: 1917786 bytes, checksum: 627585584595873c205fcbcf5c79980f (MD5) Previous issue date: 2012-03-05 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho são propostas duas formulações de importantes ferramentas para análise de redes em regime permanente, onde são consideradas equações que descrevem o comportamento do controle primário e secundário de frequência em sistemas elétricos de potência. A primeira proposta é baseada em uma formulação do problema de fluxo de potência convencional e a segunda uma formulação do fluxo de potência ótimo. A formulação de fluxo de potência proposta é desenvolvida a partir de uma metodologia genérica de representação de dispositivos de controle. Esta metodologia consiste em incorporar as equações que modelam dispositivos de controle ao problema básico de fluxo de potência em coordenadas polares, formando um sistema de equações de ordem (2nb+nc). O fluxo de potência desenvolvido é capaz de estimar os desvios de frequência do sistema devido a uma perturbação da carga. Por outro lado, o fluxo de potência ótimo proposto é capaz de identificar montantes e locais de corte carga, de forma a manter a frequência do sistema em uma faixa aceitável de operação. A formulação proposta de FPO consiste em incluir no problema equações de igualdade e desigualdade associadas com o controle primário de frequência e geração de potência ativa. Os desenvolvimentos propostos para o fluxo de potência convencional foram implementados no ambiente MatLab®. Para solução do fluxo de potência ótimo utilizou-se um pacote comercial de otimização, denominado LINGO®. A avaliação do fluxo de potência e fluxo de potência ótimo propostos é feita através do estudo de sistemas tutoriais e do sistema New England. A validação da análise de desvios de frequência é feita através da utilização do programa ANATEM, desenvolvido pelo CEPEL. Os resultados obtidos mostram as vantagens da utilização das formulações propostas. / This work proposes a new formulation for both the conventional power flow and the optimal power flow formulation, in which the steady-state equations describing the primary and secondary frequency control in electrical power systems are included. The proposed power flow formulation is based on a flexible methodology for the representation of control devices. Such methodology incorporates equations that model control devices into the basic power flow formulation in polar coordinates, generating an augmented system of equations having order (2nb + nc). The developed power flow is able to estimate the system frequency deviation due to a load disturbance. On other hand, the proposed optimum power flow formulation is able to identify the minimum load shedding necessary to maintain the system frequency in an acceptable range of operation. The proposed OPF formulation includes additional equality and inequality constraints to represent the steady state primary frequency control as a function of the active power generation. The proposed development for the conventional power flow was made using the MATLAB® environment. The optimal power flow solution used a commercial optimization package called LINGO®. The evaluation of the proposed power flow and optimal power flow formulations were made through the study of small test systems and the New England test system. Validations of the frequency deviation analysis were made using the program ANATEM, developed by CEPEL. The results obtained show the advantages of using the proposed formulations.

Orientador: Luiz Antonio Rossi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-25T02:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_JulianadeSouzaGranja_M.pdf: 1975791 bytes, checksum: 57f688903342bc7bc27950bf884ac3b3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O uso de sistemas de aquecimento em creches suínas é necessário para proporcionar conforto térmico e bem-estar aos animais dentro das instalações. A maioria dos equipamentos de fornecimento de calor utilizados na suinocultura demanda energia elétrica; cujo custo é sempre crescente. Portanto, há a necessidade de ajustes nos sistemas de aquecimento hoje empregados, com o intuito de viabilizar o uso racional de energia elétrica pelo setor. Deste modo, por meio da aplicação de um sistema eletrônico de controle da temperatura dentro das creches é possível manter o bem-estar e o desempenho produtivo do animal, com maior eficiência do uso de energia elétrica, em relação a dispositivos de controle tradicionais, como por exemplo, o termostato. O objetivo deste trabalho foi comparar duas tecnologias de controle de temperatura quanto ao uso racional de energia elétrica, manutenção das condições de conforto térmico e de desempenho produtivo dos animais em fase de creche. Os tratamentos estudados foram: resistências elétricas suspensas controladas por termostato digital simples, que representou a testemunha, e resistências elétricas suspensas controladas por controlador PID (Proporcional, integral e derivativo). Os tratamentos foram analisados quanto ao consumo de energia elétrica (kWh), consumo específico (kWh.kg? ¹), custo específico (R$.kg? ¹), demanda máxima de potência (kW), eficiência elétrica, ganho de peso (kg), conversão alimentar, taxa de mortalidade (%), temperatura de bulbo seco (°C), Índice de Temperatura e Umidade (ITU) e entalpia (kJ.kg? ¹ ar seco). O sistema de aquecimento resistivo com termostato manteve o ambiente mais tempo dentro da zona de conforto de temperatura em comparação ao sistema de aquecimento com controlador PID. No entanto, em relação aos índices de conforto térmico, o sistema de aquecimento com controlador PID proporcionou melhores condições de conforto em comparação ao sistema com termostato. Além disso, o sistema de aquecimento com controlador PID apresentou maiores valores de ganho de peso e menor consumo e custo específico de energia elétrica. Desta forma, concluiu-se que o sistema de aquecimento resistivo com controlador PID foi o que melhor atendeu as condições de conforto térmico dos leitões, foi o mais eficiente quanto ao uso de energia elétrica e o que proporcionou melhor desempenho produtivo aos animais / Abstract: The use of heating systems in nursery pigs is required to provide thermal comfort and welfare of animals within the facility. Most heat supply equipment used in swine electricity demand, whose cost is ever increasing. Thus, there is the need for adjustments to the heating systems used today, in order to facilitate the rational use of energy by industry. Thus, through the application of an electronic temperature control within the nurseries is possible to keep the welfare and the productive performance of the animal, more efficient use of electricity, compared to traditional control, such as example, the thermostat. The objective of this research had to compare two technologies for temperature control regarding the rational use of electricity, maintaining of thermal comfort and productive performance of the animals in the nursery phase. The treatments were: suspended electrical resistances controlled by a simple digital thermostat and suspended electrical resistances controlled by PID controller (proportional, integral and derivative). The treatments were analyzed regarding the electrical energy consumption (kWh), specific consumption (kWh.kg-¹), specific cost (R $.kg-1), maximum demand (kW), electrical efficiency, weight gain (kg), feed conversion, mortality rate (%), dry bulb temperature (° C), Temperature and Humidity Index (THI) and enthalpy (kJ.kg- ¹ dry air). The resistive heating system with thermostat kept more time environment within the comfort zone temperature compared to the heating system with the PID controller. However, regarding to thermal comfort indices, the heating system with PID controller provided better comfort conditions compared to the system with thermostat. Furthermore, the heating system with PID controller showed higher weight gain and lower specific consumption and cost of electricity. The resistive heating system with PID controller was that better provided the conditions for thermal comfort of pigs, was the most efficient regarding the use of electrical energy and which provided better performance for the animals / Mestrado / Construções Rurais e Ambiencia / Mestra em Engenharia Agrícola