Nos últimos cinquenta anos, compensadores do tipo proporcional integral (PI) vêm sendo extensivamente estudados, sendo o seu problema já bem entendido e amplamente aplicado na indústria. Este trabalho contribui com as pesquisas de desenvolvimento de sistemas de controle tolerante a falhas em sistemas com compensação PI, usando a técnica de alocação de controle. Uma das principais vantagens de se usar essa técnica é de que as restrições nos atuadores podem ser levadas em conta, além do que se um atuador falha em produzir seu controle efetivo, outro atuador pode ser usado para compensar e manter o sistema nas condições desejadas. São apresentadas diversas simulações em que variáveis da aeronave são rastreadas, e são simulados travamentos de superfícies do ADMIRE, um modelo de simulação de uma aeronave desenvolvido pela Agência de Pesquisa Aeroespacial Sueca (FOI). Os resultados mostram que a alocação de controle é capaz de redistribuir os comandos entre as superfícies remanescentes e manter a aeronave em condições estáveis de voo.

Grande parte das técnicas de navegação utilizadas em Veículos Aéreos Não-Tripulados (VANTs) é baseada na integração de sistemas de navegação por satélites (GNSS - Global Navigation Satellite System) e sistemas de navegação inercial (INS - Inertial Navigation System). Entretanto, a utilização do GNSS oferece um grande desafio para a expansão da utilização de VANTs por estarem sujeitos à degradação intencional ou não dos sinais transmitidos pelos satélites. Assim, técnicas de navegação autônoma com mínima dependência do GNSS têm sido exploradas como um meio alternativo/colaborativo. Nesta dissertação, é utilizada uma técnica de navegação baseada em imagens para auxiliar a navegação de um VANT quando o GNSS não está disponível. Algoritmos como o SIFT (Scale Invariant Features Transform) são capazes de extrair características de imagens que, em combinação com técnicas de estimação e decomposição de homografias, permitem estimar variações de atitude e posição da aeronave de maneira independente. No entanto, essa decomposição pode resultar em duas soluções fisicamente possíveis para a homografia. Contudo, somente uma delas representa as características geométricas reais do objeto em vista. Verifica-se também que o conhecimento do vetor normal ao plano de visada é suficiente para determinar a solução correta. Assim, sob a hipótese de pequena mudança do vetor normal entre duas imagens em sequência, neste trabalho se investiga a determinação da solução correta para a decomposição da homografia, comparando-se os vetores normais estimados entre dois instantes de tempo. Com o intuito de avaliar o desempenho do sistema de navegação utilizando as variações de atitude e posição, obtidas via processamento de imagens, foram realizadas simulações utilizando um modelo de seis graus de liberdade de um VANT. Os resultados mostram baixos erros iniciais, porém devido ao procedimento de propagação de atitude e posição, há erros crescentes com o tempo, sugerindo que a navegação autônoma, isto é, sem auxílio GNSS não é viável por longos períodos, como esperado. Contudo, a existência de leitura eventual GNSS, que é uma hipótese realista, permite limitar esses erros. Para demonstrar o potencial da navegação por imagens e elevar a representatividade dos resultados, as simulações foram realizadas tomando fotografias reais como base para geração das sequências de imagens.

Nesta tese é abordada a utilização de observáveis específicas, formadas pela combinação linear de fases da portadora e pseudodistâncias, obtidas por dois receptores GPS em duas épocas distintas. O objetivo é obter estimativas das alterações no vetor linha-base entre os receptores com o passar do tempo, processo denominado, neste trabalho, de posicionamento relativo no tempo (PRT), balanceando simplicidade, precisão e baixa demanda computacional. Para o método proposto, apesar de ser necessário que ocorra rastreio contínuo da fase durante medidas consecutivas, nenhum procedimento de resolução de ambiguidades é necessário. A abordagem resulta em uma solução mais simples de computar do que as soluções obtidas pelo método Real-Time Kinematic (RTK), um dos mais acurados existentes hoje, com uma pequena deterioração na precisão, num sentido de PRT, para períodos e linhas-base curtos. Isso leva a aplicações em casos onde o deslocamento relativo a partir de uma posição inicial do usuário é de maior interesse do que sua posição absoluta num referencial terrestre, e quando a demanda computacional é restrita, como no caso da determinação e análise, em tempo real, de trajetórias de veículos aéreos não tripulados (VANTs). Para isso, primeiramente é adotada como observável principal uma combinação de fases, com a qual, através de ajustamentos sucessivos pelo método dos mínimos quadrados, se realiza o PRT. Uma análise teórica de erros para a adoção desta observável é realizada, seguida pela validação dos resultados, utilizando dados reais de gravações de receptores GPS. Por fim uma outra observável, baseada também em pseudodistâncias, é proposta e avaliada.

Many schemes that aim to tune the IEEE 802.11e EDCA transmission parameters have been proposed in the literature. Based on them, we notice that the knowledge of the numbers of active transmission queues of each Access Category has an important role in modeling and optimizing the network. In this dissertation, we propose a simple and standard-compliant mechanism that processes easily obtained traffic measurements into a novel Extended Kalman Filter (EKF) to obtain estimates of those numbers. For validating the filter, we simulate an EDCA network that uses a dynamic throughput optimization scheme requiring knowledge of the numbers of active queues of each Access Category. We compare the performance results when the optimizer is fed with estimates of the EKF (practical setting) and when the inputs are the exact numbers of active queues (ideal setting). We find out that the filter is precise and accurate enough to match closely the ideal performance.

Este trabalho apresenta uma técnica para realização do apontamento do feixe de uma rede de antenas utilizando pulsos aplicados ao caminho de RF dos elementos da rede. A proposta de trabalho está em desenvolver aplicações para redes de antenas do tipo phased array. A inserção dos sinais pulsados no caminho de RF é realizada por um circuito de chaveamento com diodos pin, integrado ao circuito de alimentação. Utiliza-se o conceito de uma estrutura convencional com amostragem do sinal recebido pela rede de antenas para a realização do beamforming em micro-ondas, denominada estrutura MSBF. Para demonstração da técnica proposta foram projetados a rede de antenas, o circuito de alimentação e o gerador de sinais de controle, utilizando-se a tecnologia de microfita nos dois primeiros blocos. Com o auxílio do Ansoft Designer e do HFSS, realizaram-se análises dos circuitos projetados em microfita. Foram construídos protótipos da rede de antenas e do circuito de alimentação e os resultados experimentais foram comparados com as análises realizadas. Para os testes integrados foi projetado e construído um equipamento para gerar os pulsos de controle dos elementos da rede, definidos em módulos com saídas independentes. Este equipamento permite programar parâmetros dos pulsos aplicados, responsáveis pelo apontamento da rede. Por fim, com os protótipos integrados, os diagramas de irradiação da rede de antenas foram medidos em Câmara Anecóica. Os resultados obtidos comprovam experimentalmente a técnica proposta neste trabalho.

A seção reta radar (Radar Cross Section - RCS) é uma técnica de identificação de objetos por meio do espalhamento eletromagnético de uma onda incidente. Consequentemente, foram desenvolvidas tecnologias para reduzir este espalhamento, dentre elas a de cancelamento passivo, mais conhecida como técnica de casamento de impedância. Esta técnica é baseada em um cilindro metálico com uma fenda e carregamento central de material dielétrico. A análise do espalhamento deste cilindro pode ser feita com o auxilio de ferramentas computacionais que simulam fenômenos eletromagnéticos. Uma dessas ferramentas utiliza o método de diferenças finitas no domínio do tempo, um método interessante que permite avaliar uma faixa larga de frequência com uma única simulação. Por ser um método volumétrico e requerer uma grande quantidade de recursos computacionais, este não foi aplicado no estudo da técnica de cancelamento passivo em décadas anteriores. Assim, este trabalho demonstra que, nos dias atuais, este método é eficaz para o estudo desta técnica. Por meio de comparações entre resultados obtidos por simulações e resultados experimentais, é mostrado que houve uma diferença de 13 MHz na frequência de maior redução da RCS, devido a imperfeições mecânicas no ensaio experimental. Através dos resultados das simulações, foi demonstrado que há propagações de energia e corrente no corpo do cilindro. Também foi demonstrado que frequências e amplitudes de redução da RCS variam, por causa do tamanho da fenda e da permissividade do material utilizado como carregamento central. Um cilindro com duas fendas também foi estudado, onde pode-se observar como a frequência varia com relação à distância entre as fendas.

As propriedades eletromagnéticas dos materiais são necessárias em diversos campos de pesquisa, como no desenvolvimento de absorvedores eletromagnéticos, e também no setor produtivo, como nas indústrias das áreas de telecomunicações e aeroespacial. Um dos métodos mais utilizados para calcular a permissividade e a permeabilidade dos materiais é o algoritmo de conversão de Nicholson-Ross-Weir. Entretanto, precauções devem ser tomadas para corrigir erros de precisão nos resultados, como os causados pela posição do material dentro do porta-amostra em relação ao plano de referência definido durante o processo de calibração do sistema. Entretanto, o método invariante no plano de referência possibilita a redução das incertezas causadas pela posição da amostra para obtenção das propriedades eletromagnéticas do material estudado de maneira mais precisa. Nesse trabalho foram considerados os conceitos teóricos e o desenvolvimento prático necessários à implementação de uma rotina computacional em ambiente Agilent VEE utilizando o método invariante no plano de referência para determinação da permissividade elétrica e da permeabilidade magnética em amostras do tipo toroidal inseridas em linhas coaxiais de ar através de medidas da transmissão/reflexão. Para validar a rotina, os parâmetros de espalhamento obtidos de uma simulação de uma amostra de teflon foram utilizados como dados de entrada e os resultados comparados com os valores de permissividade da simulação, onde foi observada uma diferença menor que 0,05% entre os resultados e a simulação. A seguir, os resultados de amostras de PVC e ferrita de Co2Ba3Fe24O41 na faixa de frequência de 0,5 a 4 GHz foram comparados com os calculados por uma ferramenta comercial, onde foi observada uma convergência entre os resultados da rotina e o programa comercial. A seguir, foram feitas medições variando a distância entre a amostra e o plano de calibração para demonstrar que a rotina implementada não depende da posição da amostra.

Este trabalho se insere na área de estudos da detecção interferométrica óptica como forma de interrogação de acelerômetros da vertente tecnológica de sistemas micro-eletro-mecânicos, provenientes do Projeto AcelerAD, financiado pela FINEP, realizado no âmbito do DCTA/IEAv. Acelerômetros são dispositivos capazes de medir acelerações e vibrações, em até três dimensões, às quais é submetido um determinado corpo; sua alta sensibilidade às acelerações é extremamente útil a inúmeras aplicações. Normalmente, o processo de leitura da aceleração é realizado por métodos eletrônicos; contudo, em certas aplicações, é necessário garantir que o processo de obtenção das informações fornecidas pelo acelerômetro seja imune às interferências eletromagnéticas do ambiente de operação. Dessa forma, este trabalho explora a viabilidade de interrogação de acelerômetros por meios ópticos, explorando a natureza interferométrica óptica da topologia estrutural, não intencionalmente concebida para esse propósito, que foi adotada no acelerômetro MEMS desenvolvido no escopo do Projeto AcelerAD.

Para a prestação dos serviços de tráfego aéreo, os ACC (Centro de Controle de Área) brasileiros utilizam um sistema complexo de equipamentos de comunicação e de visualização radar, que agrega inúmeras informações, além das normas e regulamentos de conhecimento obrigatório dos ATCO (Air Traffic Controller). Em face desta complexidade, é natural que os ATCO tenham dificuldade de memorizar todos os conteúdos de tais documentos. Considerando que os pilotos de aeronaves já tem à sua disposição, em cabine de pilotagem, um sistema eletrônico de consulta a manuais e demais documentos operacionais, e de forma oportuna, que é o EFB (Electronic Flight Bag), este trabalho tem por objetivo verificar a influência do emprego do EFB na efetividade do controle de tráfego aéreo, nos ACC brasileiros. Além de pesquisa documental e bibliográfica, incluindo instruções do COMAER (Comando da Aeronáutica), foram considerados questionários aplicados junto aos pilotos da TAM Linhas Aéreas e do Grupo de Transporte Especial. A partir da análise dos dados levantados e em resposta ao problema, constatou-se que o EFB influencia positivamente na efetividade dos ACC brasileiros, pois esta tecnologia atende os requisitos de segurança exigidos para a prestação dos serviços de tráfego aéreo, tais como: rapidez no processo de execução operacional; acesso oportuno às normas e procedimentos; execução correta (eficiente) dessas normas e facilidade de acesso (disponibilidade) às informações úteis.

Este trabalho foi realizado como uma aplicação do Método "Element-Free Galerkin Interpolante" (MEFGI) na resolução da equação de Schroedinger para o cálculo dos autovalores e autovetores em modelos de sensores de infravermelho baseados em poços quânticos e pontos quânticos. O estudo de sensores de infravermelho através de modelos computacionais envolve a utilização de métodos numéricos. Nesse contexto, a avaliação da robustez do método utilizado deve ser realizada de forma que se conheçam as limitações do método aplicado e as características das soluções obtidas. O MEFGI possui uma série de parâmetros de controle, cada qual exercendo certa influência na solução. Este trabalho completa trabalhos encontrados na Literatura especializada, provendo informações relevantes na escolha dos parâmetros de controle do MEFGI, sendo esses: as funções peso, a ordem da base polinomial, o número de conectividade, a ordem de integração e o parâmetro de singularização. Cabe ressaltar que consideramos meios heterogêneos e avaliamos as técnicas para tratar as interfaces entre diferentes materiais. Os resultados aqui descritos servirão como referência para futuras aplicações do MEFGI e contribuirão para o avanço no amadurecimento do método. Na realização deste trabalho foi gerado um produto de software desenvolvido no paradigma orientado a objetos. De forma a obter uma análise consistente, o valor dos níveis de energia e funções de onda são calculados tanto em problemas quânticos simples que contém soluções analíticas como para modelos reportados na Literatura especializada. Por fim, é avaliado o espectro de absorção tanto para modelos da Literatura como para dados obtidos experimentalmente de sensores desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para Dispositivos Semicondutores (INCT-DISSE). Para todos os modelos avaliados comparamos também as soluções obtidas com o uso do Método dos Elementos Finitos (MEF). Nos resultados obtidos observamos que as funções de onda são sempre bem representadas. Notamos algumas oscilações na derivada das funções de onda, e estas diminuem com o aumento da ordem da base polinomial. Em todos os casos avaliados, conseguimos definir um conjunto de valores para os parâmetros de controle onde a solução se mantém com um erro abaixo do erro obtido com o MEF. Ainda, conseguimos definir uma relação direta entre alguns dos parâmetros de forma tal que o usuário possa escolher apenas a função peso e a ordem da base polinomial. Os demais parâmetros podem ser ajustados automaticamente em função destas escolhas, mantendo a solução com níveis de erro inferiores aos erros obtidos com uso do MEF. Isto torna a aplicação do MEFGI semelhante à aplicação do MEF, onde o usuário escolhe apenas a ordem e o tipo do elemento a ser utilizado. Para assegurar a correta escolha da ordem da base polinomial fornecemos informações relevantes sobre o impacto desse parâmetro na solução. Quanto a escolha da função peso é evidenciado que estas não causam grande impacto na solução. Outras conclusões também foram extraídas sobre cuidados com a simplificação do domínio de estudo e os impactos de duas aproximações para a força de oscilador na obtenção do espectro de absorção do sensor.