Este trabalho apresenta duas novas abordagens para a síntese de controladores H? com formatação de malha. O projeto de controladores H? com formatação de malha combina os conceitos de controle clássico com a otimização H?. O método compreende duas etapas sequenciais: a primeira consiste na formatação da planta nominal e na seleção de pré e pós-compensadores utilizados para moldar a resposta em frequência do sistema para satisfazer determinados requisitos de desempenho e estabilização robusta. Na segunda etapa, o raio de estabilidade é otimizado em relação à incertezas não-paramétricas descritas como distúrbios em fatoração coprima da planta formatada. Neste contexto, busca-se neste trabalho, provar que é possível também incorporar incertezas paramétricas e parâmetros variantes no tempo em sua formulação. Assim, duas novas condições de síntese para o projeto de controladores H? com formatação de malha utilizando desigualdades matriciais lineares (LMIs) foram derivadas. Por fim, exemplos práticos são apresentados ilustrando a eficiência dos métodos propostos em termos da acurácia dos resultados.

A crescente demanda por processamento, armazenamento e transmissão de dados estão geralmente associados com maior consumo de energia. Essa questão é relevante nos aspectos ambientais e financeiros. Já em termos operacionais, a ineficiência no consumo de energia é especialmente impactante nos dispositivos móveis, devido a limitação na fonte de alimentação. Esse estudo aborda a preocupação com a eficiência energética aplicada aos dispositivos, protocolos de rede e arquitetura de comunicação. Propõe e apresenta novas abordagens e estratégias para eficiência energética utilizando os conceitos de dynamic adaptation e smart sleeping. Por meio de simulações e métricas de comparação dois cenários são avaliados considerando dispositivos sem fio. No primeiro os protocolos HTTP e FTP para transferência de dados são confrontados apontando vantagem para o uso do HTTP nas condições atuais de demanda. No segundo cenário a arquitetura para eficiência energética proposta é avaliada e alcança redução de até 90.20% no consumo de energia. No primeiro cenário é utilizado o TCP convencional e no segundo cenário o M-TCP. Ambos cenários consideram canal sem fio sem mobilidade e BER próxima a zero.

Materiais eletromagnéticos são extensamente usados em uma variedade de aplicações, que vão de núcleo de transformadores até componentes de satélites. A extração da permeabilidade ( ) e permissividade ( ) complexas de placas e filmes utilizam os modos transversal eletromagnético e quase transversal eletromagnético, empregando os dispositivos stripline e microstrip, respectivamente, como porta-amostra. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo a confecção de um porta-amostra inovador que pode ser usado para extrair a e utilizando o modo transversal eletromagnético. O porta-amostra possui uma geometria no formato de semicírculo operacional na faixa de frequência de 40Hz até 3GHz. A sua principal vantagem é a facilidade na conexão e robustez, igual a de uma linha coaxial de ar com terminações do tipo N. Ainda, ele foi desenvolvido para facilitar o acesso para posicionar ou implantar amostras: A área útil de medição é constituída de parte móvel para deposição de filme ou fixar laminas de amostras. O porta-amostra foi estudado em função da razão entre os condutores e desta forma pode ser redimensionado para suportar amostras com espessuras superiores a 1,85mm ou conectar a analisadores que possuem impedância de entrada diferente de 50 ?. Para avaliar a sensibilidade eletromagnética foram analisados os seguintes materiais: PVC, PMMA, PE, filme de ferrita (Co0,5Cu0,5Fe2O4 e resina epóxi), compósito (cimento Portland CP-V e ferrita Cu0,9Co0,1Fe2O4) e compósito (ferrita NiZn e silicone). Em baixa frequência (40Hz até 110MHz), os valores de e das amostras de PVC, PE e PMMA com espessura de 1,85mm estão em conformidade com os dados obtidos na literatura. O filme de ferrita caracterizado pelo porta -amostra apresentou um comportamento típico de Debye, que é uma característica da ferrita estudada. O valor de diminuiu com o aumento da ferrita no compósito (cimento Portland CP-V e ferrita Cu0,9Co0,1Fe2O4), isto mostra a sensibilidade do porta-amostra semicírculo na presença de uma variação na composição química. O compósito (ferrita NiZn e silicone) apresentou os mesmos valores de e quando caracterizados pelo porta-amostra semicírculo e pelo porta-amostra coaxial. Em alta frequência (50MHz até 3GHz), a convergência ocorreu acima de 2,5GHz para as amostras de PVC, PMMA e PE.

Neste trabalho foi estudado e aplicado o método de correção de gap eletrônico LDA-1/2, para o semicondutor silício, contendo defeitos ou impurezas magnéticas. O grande motivador para o uso desse método é seu baixo custo computacional, o que abre possibilidades para o uso em sistemas grandes, condição fundamental para se obter bons resultados nos cálculos de defeitos. Dado que o método LDA-1/2, em sua forma atual, não é capaz de calcular energias totais, uma metologia desenvolvida por Rinke et al., Phys. Rev. Lett, v. 102, p. 026402, 2009, a qual utilizava o método de correção de gap GW, foi adaptada. Essa metodologia consiste basicamente na separação das energias de formação em duas contribuições, afinidades eletrônicas, calculadas pelo método LDA-1/2, e energias de relaxação, calculadas pelo método usual LDA. Foram realizados cálculos ab initio em supercélulas de silício com 65 e 217 átomos, contendo um defeito de silício intersticial em quatro geometrias diferentes. Os dois principais problemas em cálculos de defeitos foram abordados, ou seja, o problema da interação do defeito com sua imagem, devido ao método de supercélulas (efeito de tamanho) e o problema de subestimação do gap eletrônico, pela DFT. As afinidades eletrônicas, calculadas utilizando-se o método LDA-1/2, via procedimento LUE-VBM (desenvolvido nesse trabalho), aumentaram em torno de 0,8 eV, em relação aos resultados LDA, levando as energias de formação a um excelente acordo com os resultados experimentais. Na segunda parte do trabalho, a metologia desenvolvida para os defeitos em silício foi aplicada no cálculo das propriedades da impureza magnética manganês em silício. Tal material possui características ferromagnéticas à temperatura ambiente, sendo um dos principais candidatos para construção de dispositivos spintrônicos. Os cálculos foram realizados em supercélulas com 64 e 216 átomos de silício, contendo um átomo de manganês intersticial ou substitucional, utilizando-se o método GGA-1/2. Foram obtidos primeiramente os níveis de transição de carga, os quais mostraram bom acordo com resultados experimentais obtidos da literatura. Além disso, até onde sabemos esses são os primeiros resultados teóricos para esses níveis, onde foi aplicado um método de correção de gap. Foram obtidas também as energias de formação da impureza magnética manganês em silício. Observou-se que a impureza intersticial possui menor energia de formação, sendo os estados de carga 2+ e 1+ os mais estáveis, para os casos intersticial e substitucional, respectivamente. O método GGA-1/2 aumenta a energia de formação, de forma não uniforme com os estados de carga. Além disso, prevê que os estados d do Mn são mais localizados. O método GGA prevê que os sistemas com 65 ou 64 átomos têm características meio-metálicas. Já o método GGA-1/2 concorda com o GGA em todos os casos exceto para a impureza substitucional, onde a característica prevista é o estado metálico.

Para um sensor de amplo emprego como o radar, a confiabilidade na informação de que há de fato alvo presente depende basicamente da razão entre a potência do sinal eco captado da atmosfera e o nível de potência de ruído térmico no receptor. No espaço-livre, segundo a equação-radar, a potência do sinal eco esperada para certos parâmetros de sistema e propriedades do alvo decairia consistentemente com a distância. Já se observou, contudo, que o alcance de detecção observado ora está aquém, ora está muito além do previsto. A condição padrão de propagação envolve, nessa ordem de aumento de distância e de predominância, interferência entre a onda direta e a onda refletida na superfície, difração contra curvatura da Terra e espalhamento da onda por irregularidades atmosféricas a grandes altitudes. Atribui-se à atmosfera mais baixa da Terra a principal causa de variação na cobertura espacial do radar, devido à presença de dutos troposféricos, quando, na qualidade de modelos preditivos, a condição padrão ou a possível obstrução por terreno irregular não dão explicações satisfatórias para o nível de potência recebida. Este trabalho tem por objetivo o estudo teórico da propagação de sinais radar sujeita a dutos troposféricos, por intermédio de simulação funcional do desempenho de detecção de alvos nos casos de Swerling. Elaboraram-se dois modelos complementares, um baseado em método numérico-analítico, via aproximação paraxial da equação de onda do campo eletromagnético, e outro em método de traçado de raios, com o fim de propiciar auxílios à decisão para mitigação ou exploração dos efeitos de propagação sobre a cobertura radar e, assim, determinar perfil de voo furtivo em favor do alvo ou apoiar o delineamento de avaliações operacionais desses sistemas quanto à seleção de fatores dominantes, dentre frequência, polarização, altitude, diagrama de radiação, apontamento de antena e terreno irregular.

Os sensores do sistema vestibular de sensores do ser humano, responsáveis por parcela significativa do processo de manutenção do equilíbrio e controle reflexo vestíbulo oculomotor, tem características físicas, anatômicas e funcionais que remetem à necessidade de emprego de protocolos de pesquisa médica adequados à detecção de alterações. A pesquisa e construção de modelos sintéticos e concisos de representação matemática de resposta dos sensores fisiológicos aos estímulos externos, bem como de representação de resposta dos sensores microeletromecânicos (MEMS) de aceleração linear, angular e atitude forneceu subsídios para a implementação de sistemas de monitoramento de respostas e correlação temporal com as condições a que é submetido o indivíduo, tendo por base fundamental a detecção de ocorrência de nistagmo no paciente em procedimentos de avaliação, através de processamento em sistema de tempo real, com capacidade de registro contínuo em cartão micro-SD dos dados monitorados. A construção complementar de modelagem formal de sistema de monitoramento e registro contínuo dos dados adquiridos (datalogger) de forças externas como aceleração linear, angular, inclinação e variações de pressão atmosférica durante a atividade aérea de tripulantes, disponibiliza aos profissionais de saúde recursos suficientes para implementar novos protocolos de investigação clínica principalmente na avaliação de impactos fisiológicos por estes fatores monitorados. A metodologia e setups para procedimentos de teste e calibração foram desenvolvidos e aplicados, resultando em uma infraestrutura completa de desenvolvimento e teste empregando sensores MEMS.

Conversores de energia chaveados apresentam alto rendimento por conduzirem de forma pulsada porções exatas de energia da sua entrada a um filtro de saída. A maior parte dos controladores utilizados possui natureza analógica, limitando possibilidade de estratégias de controle factíveis. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma para estudos empregando dispositivos digitais do tipo DSP para controle de tensão ou corrente de um conversor de energia DC-DC topologia Buck síncrono. Três algoritmos de controle foram testados na plataforma: controlador PID linear de tensão de saída, controlador PID linear de corrente de saída e controlador PIDFuzzy de tensão de saída. Com os algoritmos embarcados, o conversor de energia foi ensaiado, validando a proposta de uma plataforma de estudo.

As ferritas hexagonais são materiais que possuem forte anisotropia magnetocristalina. A ferrita hexagonal tipo M, em especial, possui, entre outras características, elevada temperatura de Curie, estabilidade química e resistência à corrosão, fatores que a torna alvo de interesse científico e tecnológico. Dentre suas aplicações, encontram-se ímãs permanentes, materiais de armazenamento de dados, componentes em dispositivos elétricos, particularmente naqueles que operam nas frequências de microondas/GHz, entre outros. Os Laboratórios de Sistemas Eletromagnéticos (LSE) e de Materiais Eletromagnéticos (LME), do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), possuem infra-estrutura para o desenvolvimento e a pesquisa de RADOMEs (Radar Dome - Blindagem para alojamento do sistema de radar) e, atualmente, um dos principais focos dos trabalhos desenvolvidos pelos pesquisadores do LSE é a síntese de cerâmicas eletromagnéticas com esta finalidade, buscando a inovação ao desenvolver esta blindagem com materiais não convencionais, que empregam o aluminossilicato. Dessa forma, o objetivo geral deste trabalho foi estudar a síntese de hexaferrita de Ba do tipo M (BaFe12O19), visando a sua aplicação como RADOME. Para isso, uma ferrita BaM com adições de CuO foi sintetizada pelo método cerâmico convencional, e analisada por medições de massa específica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização eletromagnética se deu pelos métodos de impedância e Transmissão/Reflexão, na faixa de 5 MHz a 8 GHz. De uma forma geral, notou-se que as adições de CuO favoreceram a densificação e o crescimento de grão, além de influenciarem as propriedades eletromagnéticas das amostras. Verificou-se também que as adições de CuO tendem a aumentar a refletividade da ferrita BaM

Os princípios básicos de detecção de radiação na faixa do infravermelho e o funcionamento geral de dispositivos fotodetectores QWIPs (Quantum Well Infrared Photodetectors) são apresentados, juntamente com uma descrição geral de modelos de cálculo de corrente de escuro existentes na literatura. A corrente de escuro é a corrente medida em um QWIP na situação em que não há fótons incidentes no dispositivo. A magnitude de tal corrente é um importante parâmetro de caracterização, uma vez que influencia diretamente na detectividade do dispositivo. Neste trabalho, é apresentado um modelo adequado ao cálculo da corrente de escuro em dispositivos QWIPs operando a temperaturas nas quais o mecanismo dominante de geração de portadores é a excitação térmica, em um regime denominado termiônico. O modelo proposto, denominado ETBM (Ehrenfest Theorem Based Model), apresenta como principal vantagem a não dependência com parâmetros empíricos tipicamente utilizados na literatura, tais como: mobilidade, velocidade de saturação, probabilidade de captura, dentre outros. O equacionamento geral do modelo é obtido por meio de dois formalismos distintos. No primeiro, o operador quântico de momento linear é utilizado para obter a velocidade de portadores acima das barreiras, e no segundo, utiliza-se uma descrição quântica utilizando o operador densidade de corrente. As funções de onda são calculadas considerando aproximação de não-parabolicidade e energias de gap dependentes de temperatura. Os resultados teóricos são comparados a dados experimentais de amostras QWIPs com perfis convencionais e não-convencionais constituídos de InAlAs/InGaAs e AlGaAs/GaAs, verificando-se um bom acordo entre os resultados teóricos e as curvas experimentais. Um exemplo de projeto de QWIP não-convencional, com foco somente no cálculo da corrente de escuro, é elaborado com o auxílio do ETBM. Os resultados teóricos da amostra projetada indicam redução da corrente de escuro e aumento da seletividade em relação a um QWIP de perfil convencional.

A detecção, a localização, a identificação e o reconhecimento são atividades de suma importância para as Forças Armadas. Os sistemas eletro-ópticos imageadores são ferramentas muito utilizadas para essas funções, por isso, é necessária à caracterização destes sistemas, para obter seus limites reais de operação. Este trabalho teve por finalidade estabelecer uma metodologia de caracterização espectral, radiométrica e espacial, para sistemas eletro-ópticos imageadores que operam no infravermelho termal, para futura utilização em Unidades Aéreas da FAB que operem sistemas similares. Fez-se uso de uma câmera SC5600, com uma lente de 27 mm e outra de 54 mm de distância focal, ambas fabricada pela FLIR SYSTEMS, e do Laboratório de Radiometria e Caracterização de Sensores Eletro-ópticos. Primeiramente, foi realizada a caracterização espectral da câmera SC5600 por comparação, utilizando-se uma fonte termal, um monocromador e um detector de banda larga de referência. Depois, a caracterização radiométrica, utilizando-se um Corpo Negro extenso da CI SYSTEMS, para as temperaturas entre 10 e 55 C (limites do equipamento), a fim de verificar a sua acuracidade, bem como obter as suas curvas de calibração. A seguir, foi realizada a caracterização espacial, utilizando-se o mesmo Corpo Negro extenso e dois alvos usinados no padrão USAF 1951, um de aço e outro de alumínio, servindo de máscara para o Corpo Negro. E por fim, com material de baixo custo, foi construído um Corpo Negro extenso para utilização fora do laboratório. E verificou-se que os resultados obtidos foram similares ao obtidos no laboratório. Com isso, uma metodologia geral para este tipo de câmera foi proposta e aplicada e os resultados obtidos foram satisfatórios