The advances and the development of vehicles and autobalance robots make necessary the investigation of controllers able to meet the various challenges related to the use of these systems. The focus of this work is to study the equilibrium and position control of one two-wheeled robot. The particular interest in this application comes from its structure and its rich physical dynamics. Since this is a complex and non trivial problem, there is great interest in to analyze intelligent controllers. The first part of this dissertation discusses the development of a classic PID controller. Then it is compared with two types of intelligent controllers: On-line Neural Fuzzy Control (ONFC) and Proportional-Integral-Derivative Neural-Network (PID-NN). Also it is presented the implementation of controllers in a hadware plataform using the LEGO Mindstorm kit and in a simulation plataform using the MATLAB-Simulink. Two case studies are developed. The first one investigates the control of equilibrium and position of two-wheeled robot on a flat terrain to observe the intrinsec performance in lack of external factors. The second case studies the equilibrium and position control of the robot in irregular terrains to investigate the system response under influence of hard conditions in its environment. Finally, the performance of each controller developed is discussed and competitive results in the control of two-wheeled robot are achieved. / Com o avanço no desenvolvimento e utilização de veículos e robôs autoequilibrantes, faz-se necessário a investigação de controladores capazes de atender os diversos desafios relacionados à utilização desses sistemas. Neste trabalho foi estudado o controle de equilíbrio e posição de um robô auto-equilibrante de duas rodas. O interesse particular nesta aplicação vem da sua estrutura e da riqueza de sua dinâmica física. Por ser um problema complexo e não trivial há grande interesse em avaliar os controladores inteligentes. A primeira parte da dissertação aborda o desenvolvimento de um controle clássico do tipo PID, para em seguida ser comparado com a implementação de dois tipos de controladores inteligentes: On-line Neuro Fuzzy Control (ONFC) e Proportional-Integral-Derivative Neural-Network (PIDNN). Também é apresentada a implementação dos controladores em uma plataforma de hardware, utilizando o kit LEGO Mindstorm, e numa plataforma de simulação utilizando o MATLAB-Simulink. Em seguida, dois estudos de casos são desenvolvidos visando comparar o desempenho dos controladores. O primeiro caso avalia o controle de equilíbrio e posição do robô auto-equilibrante de duas rodas sobre um terreno plano tendo como interesse observar o desempenho intrínseco do sistema sob ausência de fatores externos. O segundo caso estuda o controle de equilíbrio e posição do robô em terrenos irregulares visando investigar a resposta do sistema sob influência de condições adversas em seu ambiente. Finalmente, o desempenho de cada um dos controladores desenvolvidos é discutido, verificando-se resultados competitivos no controle do robô auto-equilibrante de duas rodas.

Hoje em dia, distribuições de grandes volumes de dados por redes TCP/IP corporativas trazem problemas como a alta utilização da rede e de servidores, longos períodos para conclusão e maior sensibilidade a falhas na infraestrutura de rede. Estes problemas podem ser reduzidos com utilização de redes par-a-par (P2P). O objetivo desta dissertação é analisar o desempenho do protocolo BitTorrent padrão em redes corporativas e também realizar a análise após uma modificação no comportamento padrão do protocolo BitTorrent. Nesta modificação, o rastreador identifica o endereço IP do par que está solicitando a lista de endereços IP do enxame e envia somente aqueles pertencentes à mesma rede local e ao semeador original, com o objetivo de reduzir o tráfego em redes de longa distância. Em cenários corporativos típicos, as simulações mostraram que a alteração é capaz de reduzir o consumo médio de banda e o tempo médio dos downloads, quando comparados ao BitTorrent padrão, além de conferir maior robustez à distribuição em casos de falhas em enlaces de longa distância. As simulações mostraram também que em ambientes mais complexos, com muitos clientes, e onde a restrição de banda em enlaces de longa distância provoca congestionamento e descartes, o desempenho do protocolo BitTorrent padrão pode ser semelhante a uma distribuição em arquitetura cliente-servidor. Neste último caso, a modificação proposta mostrou resultados consistentes de melhoria do desempenho da distribuição. / Nowadays, distributions of large volumes of data over enterprise TCP/IP networks bring problems such as high network and server utilizations, long periods for completion, and greater sensitivity to flaws in network infrastructure. These problems can be reduced with the use of Peer-to-Peer networks (P2P). The aim of this work is to analyze the performance of the standard BitTorrent protocol in corporate networks and also perform the analysis after a change in the default behavior of the BitTorrent protocol. In this modification, the tracker identifies the peer IP address requesting the list of IP addresses of the swarm and sends only those belonging to the same LAN and to the original seeder, with the aim of reducing traffic on WAN links. In typical enterprise scenarios, the simulations showed that the change is able to reduce the average bandwidth consumption and the average time of downloads compared with standard BitTorrent, and give greater robustness to the distribution in case of failure of WAN links. The simulations also showed that in more complex network environments, with many clients, and where the bandwidth restriction on long distance links causes congestion and packet drops, the performance of standard BitTorrent protocol can be similar than a distribution in client-server architecture. In the latter case, the proposed change showed consistent results in improving distribution performance.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Tokio Miki.pdf: 3084755 bytes, checksum: a9dcafd5096585d0dd40b1b9985073fe (MD5) Previous issue date: 2006-10-09 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Cellular automata are dynamical and computational systems, totally discrete in time, space and their state variables. It is known that, for elementary cellular automata, the set of all possible configurations that can appear at any finite number of time steps in their temporal evolution constitutes a regular language. As a consequence, such a set of strings can be represented by a minimal deterministic finite automaton, and the quantity of states and transitions among them may be considered a measure of the (regular language) complexity of the rule at issue; performing such a process may be computationally intensive, but it is well solved in the literature. However, when the target is the limit finite automaton, that is, the one after an infinite number of time steps, the machine may not exist for some rules, and the currently existing method fails to automatically generate it for some rules for which it is known otherwise that a solution does exist. This work aims at helping the solution of the latter problem, although the actual derivation of the algorithm to automatically generate the limit finite automaton has not yet been possible. However, it goes further the currently existing method, by means of a new algorithm for automatically yielding the growth expressions of the finite automaton representative of each time step, including some cases not reported so far, therefore shedding light over the issue, and opening perspectives for a subsequent automatic derivation of the limit finite automaton. / Autômatos celulares são sistemas dinâmicos e computacionais totalmente discretos no tempo, no espaço e em suas variáveis de estado. Sabe-se que, para um autômato celular elementar, o conjunto de todas as configurações possíveis de se obter decorrida uma quantidade finita de passos de tempo de sua evolução temporal constitui uma linguagem regular. Com isso, esse conjunto de cadeias pode ser representado por um autômato finito determinístico mínimo, e a quantidade de estados e transições entre eles pode ser considerada uma medida da complexidade (em linguagem regular) da regra elementar em questão; tal processo, apesar de eventualmente custoso computacionalmente, está bem resolvido na literatura. No entanto, quando se deseja obter a representação do autômato finito limite, isto é, para uma quantidade infinita de passos de tempo, essa máquina pode não existir para algumas regras, e, mesmo em alguns casos em que se sabe que ela existe, não há ainda um método que a gere automaticamente. O presente trabalho caminha na direção de ajudar a solucionar este último problema, apesar de que ainda não foi possível derivar o algoritmo de comportamento limite. No entanto, avança-se aqui com relação ao método atualmente existente, no sentido de, através de um novo algoritmo, derivar automaticamente expressões de crescimento do autômato finito representativo de cada passo de tempo, inclusive em casos ainda não reportados, o que lança luz sobre a questão original, abrindo perspectivas para que a obtenção automática do autômato finito limite possa ser obtida posteriormente.

A metodologia para a construção de um receptor GPS por software é apresentada. O receptor GPS por software é uma ferramenta que permite simular as operações realizadas num receptor GPS com a facilidade de poder alterar a sua estrutura e funções de processamento simplesmente mudando as linhas de código do software. Primeiro é feito um estudo da estrutura do sinal GPS, para depois fazer uma análise da arquitetura e do funcionamento de um receptor GPS. Baseados nesta análise é estabelecida a estrutura do "software" (programa) do receptor GPS que processará os sinais de um ou mais satélites GPS, recuperando os dados das mensagens de navegação neles contidos. São apresentados diferentes métodos e técnicas para o processamento do sinal GPS cuja seleção obedecerá a critérios técnicos de eficiência: tempo de processamento e carga computacional. Finalmente, uma vez implementado o programa este é testado através de vários cenários de recepção (canal satélite-receptor). O objetivo principal do receptor GPS por software é auxiliar, mediante a criação de novos algorítmos e arquiteturas na implementação de novos receptores GPS de maior acurácia. Entre as aplicações do receptor GPS por software estão: testar e avaliar algorítmos de navegação, de mitigação do multicaminho (múltiplas trajetórias de chegada do sinal) e de correções ionosféricas assim como crias novos algoritmos de processamento de sinal. é um sistema didático para treinamento e ensino na área de Sistemas de Navegação por Satélites, GNSS, e em geral na área de processamtno de sinais. Também é o primeiro passo para a realização de um receptor por software em tempo real.

Neste trabalho faz-se a descrição de um Sistema de Radar com os seus sinais e processadores. Conceituam-se as Contramedidas Eletrônicas (CME) e as Medidas de Proteção Eletrônica (MPE). Nas CME enfatizam-se o jamming e o chaff. Descreve-se um modelo estatístico para os elementos que compõem a nuvem de chaff e estima-se o espectro do seu sinal eco. Avalia-se o desempenho do MTI (Moving Target Indicator), utilizado como MPE contra o chaff. Utilizando simulação, analisa-se o desempenho de uma estrutura de processamento composta por um Compressor de Pulsos, um MTI e um Integrador Recursivo. Propõe-se o WMTI (Wavelet Moving Target Indicator Filter) como um processador alternativo ao MTI. Propõe-se ainda um integrador de pulso baseado na Potência Wavelet Cruzada. A simulação dos sinais e do processamento foi realizada, principalmente, com o Aplicativo IDL (Interactive Data Language), Versão 6.0.

Freqüentemente o Exército Brasileiro necessita adquirir novos equipamentos de Guerra Eletrônica, no intuito de se adequar a uma nova realidade tecnológica ou para melhor adestrar seus quadros. Nesse contexto, faz-se necessário tomar conhecimento de novas tecnologias ou avaliar o desempenho das existentes por métodos científicos. Dessa forma, esta tese pretende levantar possibilidades e limitações dos sistemas de localização eletrônica de emissores eletromagnéticos por determinação da direção de chegada na faixa de VHF e UHF por visada direta, através de uma análise estatística das técnicas comumente empregadas e, baseando-se nas limitações levantadas, fazer um estudo da técnica acustoóptica voltada para a obtenção de ângulo de chegada, buscando analisar sua viabilidade como técnica alternativa para a superação das limitações levantadas para esses sistemas. Mostra-se uma avaliação de desempenho baseada num modelo de estimador de ângulo de chegada com distribuição uniforme que esclarece dúvidas sobre a região de cobertura e sobre a influência da forma da linha-base na acurácia das estimativas de posição. Apresenta-se um estudo da obtenção de ângulo de chegada, usando modulador acustoóptico ou célula Bragg multicanal e chega-se a conclusão teórica que é possível implementar processadores desse tipo para medir fase com precisão de até meio grau e conseqüentemente dando maior precisão à estimativa de ângulo de chegada. Mostra-se também que a técnica acustoóptica é eficiente para trabalhar em ambiente sujeito ao ruído térmico, o que a torna mais atraente. Além disso, modernas técnicas digitais permitem processar os sinais identificados e mostrá-los em tempo real, mais uma vez caracterizando uma superioridade desta técnica.

During the last decade, the enormous commercial explosion of the Internet has brought up the exhaustive use of Public Telephone Switched Network (PTSN) communication lines by computers (end-users) from all over the world. As a direct consequence of this explosion, a brand new research field, inside the context of the so-called Queuing Theory, has emerged. In fact, the actual dynamics of LAN/WAN data packets has revealed, statistically speaking, a very interesting hidden behavior. These traffic flows possess an intrinsical scale invariance property; this means that, whatever the observational time scale is, their statistical properties remains almost the same. This constitutes a core property of fractal processes. It is, by far, in sharp contrast with classical traffic assumptions, like those models based on Markovian rules. All measurements and results presented here were based on real LAN/WAN traffic traces gathered at ITA's gateway. Basically, this Thesis covers from how to identify the problem up to how to control it. Many statistical methods, to infer an unbiased and well-defined Hurst parameter are developed. Beside this, a mathematical formulism, to be used in our simulation studies, is presented. An open-loop Call Admission Control (CAC) scheme, based on that mathematical formulism is proposed. This CAC algorithm is confronted against the current ATM Forum's ABR service CAC close-loop algorithm. Furthermore, a pure stochastic simulation analysis of the proposed open-loop CAC algorithm, enhancing its advantages and drawbacks, is shown. From these simulation studies some new results have emerged. Finally, we can stand the following: the Internet explosion gave us the exceptional chance to have a real fractal queueing theory, such an issue has never seen before, however, under certain networking conditions, it can be reduced to the well-known classical Markovian-based queuing theory.

Neste trabalho é analisado o espalhamento eletromagnético causado por microfitas excitadas por ondas planas. Inicialmente é apresentado o procedimento para o cálculo, no domínio espectral, dos campos eletromagnéticos em estruturas com múltiplas camadas isotrópicas, tendo como fontes densidades superficiais de correntes elétrica e magnética localizadas nas interfaces entre as referidas camadas. Funções de Green espectrais são estabelecidas para duas estruturas de particular interesse prático. Expressões assintóticas para os campos distantes também são determinadas. Modos de propagação em guias planares com múltiplas camadas dielétricas são analisados detalhadamente, baseado no fato das soluções para as ondas no domínio espectral serem formalmente equivalentes às do domínio espacial. Esta abordagem permite estabelecer uma conexão direta com a solução espectral. O método dos momentos é empregado na solução das equações integrais para a determinação da densidade de corrente induzida no espalhador por uma onda plana elipticamente polarizada. Funções de base adequadas são introduzidas para permitir a realização das integrações numéricas de forma eficiente. Analiticamente o esforço exigido pelo emprego do método é grande. Do ponto de vista computacional e numérico o esforço é igualmente considerável e requer cuidados na sua implementação por causa da complexidade e das peculiaridades de convergência de integrais. Parte do trabalho é dedicada à discussão desse aspecto da técnica.Campos espalhados por dipolos impressos e elementos retangulares, calculados com os programas desenvolvidos, estão em boa concordância com as simulações realizadas com o programa comercial IE3DTM.

Um pseudo-satélite foi desenvolvido tendo como objetivo superar o problema "near/far" mediante o emprego de uma estratégia que será denominada de "técnica de realimentação do receptor do usuário - RU". Foram desenvolvidos protótipos de pseudo-satélites GPS e programa controlador de potência para dar suporte à validação da proposta. O hardware e o firmware dos protótipos desenvolvidos são descritos. Análises e resultados de ensaios em campo, que consistiram de 4 vôos de helicóptero com receptores GPS embarcados, bem como os procedimentos conjuntos durante a campanha de ensaios são apresentados. Conclusões referentes aos objetivos propostos são apresentados e analisados. Por fim várias recomendações e sugestões são feitas, incluindo-se duas outras variantes da técnica RU.

Este trabalho tem por objetivo analisar o desempenho do protocolo IEEE 802.11b mostrando como as funcionalidades das camadas de Controle de Acesso ao Meio (MAC) e física (PHY), reduzem a vazão disponível na presença de ruído Gaussiano. Este protocolo tem a finalidade de prestar serviços de rede em canais sem fio, fazendo parte de um grupo de protocolos do IEEE usados em redes locais sem fio, chamadas de WLAN. Após uma breve explicação sobre o padrão IEEE 802.11, será descrito um modelo matemático simplificado, desenvolvido para a avaliação da vazão. A vazão resultante será comparada com a obtida a partir de um modelo matemático mais complexo utilizado como referência, assim como com as obtidas através de simulação e de medidas reais. Os resultados da simulação e da experimentação foram obtidos utilizando-se os softwares OPNET Modeler e CM Toolset respectivamente. Os resultados mostram que, enquanto a simulação e análise teórica se aproximam, resultando em valores similares, a experimentação resulta em valores diferentes (menores do que os resultados obtidos pela análise e pela simulação), sugerindo que o modelo de ruído Gaussiano não é o modelo de ruído mais apropriado para descrever o comportamento do ruído no canal para a faixa de valores de SNR de 7 a 15 dB's utilizada no estudo. Os resultados indicam também a existência de uma limitação no valor de vazão para as redes WLAN IEEE 802.11b de 6 Mbps, quando a taxa de transmissão de 11 Mbps é utilizada.