The low complexity of IIR adaptive filters (AFs) is specially appealing to realtime applications but some drawbacks have been preventing their widespread use so far. For gradient based IIR AFs, adverse operational conditions cause convergence problems in system identification scenarios: underdamped and clustered poles, undermodelling or non-white input signals lead to error surfaces where the adaptation nearly stops on large plateaus or get stuck at sub-optimal local minima that can not be identified as such a priori. Furthermore, the non-stationarity in the input regressor brought by the filter recursivity and the approximations made by the update rules of the stochastic gradient algorithms constrain the learning step size to small values, causing slow convergence. In this work, we propose IIR performance enhancement strategies based on hybrid combinations of AFs that achieve higher convergence rates than ordinary IIR AFs while keeping the stability. / A baixa complexidade dos filtros adaptativos (FAs) IIR é atrativa para aplicações em tempo real, mas certos inconvenientes têm impedido sua ampla utilização até agora. Para os FAs baseados no gradiente descendente, condições operacionais adversas suscitam problemas de convergência em cenários de identificação de sistemas: pólos subamortecidos ou agrupados, submodelagem ou sinais correlacionados originam superfícies de erro onde a adaptação desacelera em grandes planícies ou para em mínimos locais sub-ótimos que não podem ser identificados como tais a priori. Além disso, a não-estacionaridade do regressor de entrada causada pela recursividade do filtro e as aproximações feitas pelas regras de atualização dos algoritmos de gradiente estocástico restringem o passo de aprendizado a valores pequenos, retardando a convergência. Neste trabalho, propomos estratégias de aprimoramento de desempenho baseadas em combinações híbridas e estáveis de FAs que alcançam taxas de convergências mais altas do que FAs IIR comuns.

Neste trabalho é apresentada a simulação, fabricação e caracterização de filtros interferenciais empregando películas dielétricas amorfas depositadas pela técnica de deposição a vapor assistida por plasma (PECVD) sobre substratos de silício e de Corning Glass (7059). Os dispositivos ópticos foram construídos usando-se processos padrões de microeletrônica e consistiram em camadas periódicas com espessura e índice de refração apropriados para produzir picos da atenuação na transmitância da luz na região visível. Simulações numéricas precedentes foram realizadas baseando-se nas características ópticas das películas dielétricas. Para a caracterização dos filtros interferenciais, uma luz monocromática de um laser de He-Ne, foi injetada nos filtros e a luz obtida na saída foi conduzida então a um detector. O filtro depositado sobre Corning Glass (chamado de filtro vertical) e o filtro depositado sobre silício com cavidades (chamado de filtro suspenso) foram montados sobre dispositivos térmicos e angulares de modo a medir suas respostas à variação angular e térmica. Também, o filtro depositado sobre silício (chamado de filtro horizontal) foi montado sobre um dispositivo térmico, a fim de medir sua resposta à temperatura. Quando os filtros são submetidos a uma mudança na temperatura, uma variação do índice de refração devido ao efeito termo-óptico produz um deslocamento nos picos da atenuação, que podem ser previstos por simulações numéricas. Esta característica permite que estes dispositivos sejam usados como sensores termo-ópticos. Por outro lado, quando o filtro vertical e o filtro suspenso são submetidos a variações angulares entre a normal ao plano do filtro e o feixe de laser, uma variação na potência da luz de saída é produzida. Esta característica permite que estes dispositivos sejam usados como sensores angulares. / In this work, we present the simulation, fabrication and characterization of filters employing amorphous dielectric films deposited by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) technique on crystalline silicon and Corning Glass (7059) substrates. The optical devices were fabricated using standard microelectronic processes and consisted of periodic layers with appropriated thickness and refractive indexes to produce transmittance attenuation peaks in the visible region. For this, previous numerical simulations were realized based in the optical parameters of the dielectric films. For the characterization of the optical interferential filters, a monochromatic light, a He-Ne laser, was projected onto the filters and the transmitted output light was then conducted to a detector. The optical filters were produced on Corning Glass (here called vertical filter) and on silicon substrates. The silicon substrate was etch in KOH solution to form cavities and suspend part of the filter (here called suspended filter). The vertical and suspended filters were mounted on thermo and angular devices that allowed the measurement of the optical power as a function of temperature and angle changes. A second type of filter deposited over a silicon substrate (here called horizontal filter) was mounted on thermoelectric device, in order to control the temperature responses. When the filters are submitted to a change in temperature, a variation of the refractive index is originated in the dielectric film due to the thermo-optic effect (TOE), producing a shift in the attenuation peaks, which can be well predicted by numerical simulations. This characteristic allows these devices to be used as thermo-optic sensors. On the other hand, when the vertical filter and the suspended filter were subjected to an angular shift between the filter\'s normal and the laser, a variation of the output optical power is originated. This characteristic allows these devices to be used as angular sensors.

Ingeniero Civil Eléctrico / La complejidad del análisis de seguridad de las redes eléctricas se origina, entre otras cosas, por el nivel de incertidumbre asociado a las contingencias que pueden ocurrir, lo cual requiere un gran número de restricciones en el problema matemático de optimización de flujo de potencia con restricciones de seguridad (SCOPF, Security Constrained Optimal Power Flow). En algunos sistemas eléctricos los problemas SCOPF son muy grandes, no siendo posible obtener, mediante la aplicación de métodos tradicionales de optimización, una solución en tiempos razonables. En esta memoria se analizan las propiedades de tres métodos que permiten reducir el tamaño de un problema SCOPF determinístico con contingencias en transmisión (mediante criterio N-1) a través de distintos algoritmos que aseguran obtener la misma solución del problema original no reducido. Además de este análisis se realizan mejoras sustanciales que entregan resultados exitosos en la reducción del problema (número de restricciones) y en los tiempos de ejecución. El primer algoritmo determina, mediante una técnica analítica, las regiones de factibilidad para eliminar restricciones innecesarias/redundantes, generando un conjunto de restricciones umbrales, siendo éstas las necesarias y suficientes que determinan la región del problema de despacho completo. Este método de literatura, se mejoró de manera que entregue además el despacho óptimo. Los otros dos algoritmos, mediante una técnica maestro-esclavo, realizan una búsqueda iterativa de conjuntos reducidos pero relevantes de estados de operación de la red eléctrica y de restricciones. Los elementos relevantes (estados de operación o restricciones) son los que reconstruyen el vértice de la región factible donde se encuentra la solución óptima. Los tres métodos son primeramente estudiados tanto en una red pequeña de prueba para ver su validez y funcionalidad, como en un sistema mediano para ver su desempeño computacional. En el caso de la red mediana IEEE RTS de 24 nodos, el primer método obtiene una reducción del 98% de la dimensión del problema, demorando 996[s] en encontrar el conjunto umbral. El segundo método de búsqueda de estados relevantes reduce en un 85% el tamaño original del problema, tardando 2,01[s]. Para el tercer método de selección de restricciones relevantes se logra reducir un 98% el conjunto original de restricciones en transmisión en 1,66[s], y un 99% el conjunto original de generación y transmisión, en 1,92[s]. Finalmente, una vez determinado el mejor algoritmo (tercer método), éste es mejorado resultando en el Método de Despacho Iterativo, testeado en la red IEEE de 300 nodos, el cual produce una reducción del problema en más de un 99% en términos del número de restricciones y tardando cerca del 20% del tiempo que tardaría un método tradicional. Los conjuntos reducidos pueden informar sobre contingencias y líneas críticas que debiesen ser relevantes para la operación y planificación de la infraestructura en transmisión.

Esta tesis propone el tema “Interpolación del Patrón de Haz Acústico Omnidireccional Utilizando Filtros Digitales FIR Invariables en el Tiempo, para Sonares Pasivos con Arreglo Cilíndrico de Hidrófonos”, mostrando el desarrollo de un nuevo algoritmo de interpolación que aumenta la resolución del muestreo espacial de los sonares omnidireccionales con procesamiento digital de señales, y disminuyendo el error de estimación del ángulo de arribo o DOA. Se desarrolla el modelo matemático del muestreo espacial generado por los sonares pasivos omnidireccionales, para la simulación y prueba del algoritmo de interpolación del patrón acústico. El algoritmo de interpolación es desarrollado en el lenguaje de programación C++ y convertido en librería dinámica (DLL), para ser utilizado en simuladores y aplicaciones de tiempo real, utilizando técnicas de procesamiento digital de señales óptimas.

No campo do processamento digital de sinais e em especial da filtragem adaptativa, procura-se continuamente algoritmos que sejam rápidos e simples. Neste contexto, este trabalho apresenta o estudo de novos algoritmos de tempo discreto denominados algoritmos aceleradores (completo, regressivo e progressivo), obtidos a partir da discretização de um algoritmo de tempo contínuo baseado no ajuste da segunda derivada (aceleração) da estimativa dos parâmetros. Destes algoritmos optou-se por estudar mais aprofundadamente os algoritmos aceleradores progressivo e regressivo, devido respectivamente a sua menor complexidade computacional e ao seu desempenho. Para este estudo e análise foram escolhidos como base de comparação os algoritmos LMS e NLMS. Isto porque estes algoritmos estão entre os mais usados e, assim como os algoritmos aceleradores, podem ser obtidos a partir da discretização de algoritmos de tempo contínuo através dos métodos de Euler progressivo e regressivo respectivamente. A análise do algoritmo progressivo mostrou que seu desempenho é inferior ao do algoritmo LMS. Visando diminuir a complexidade computacional do algoritmo acelerador regressivo, foi obtido um novo algoritmo: o versão g. Assim a análise focou-se no algoritmo acelerador regressivo versão g, o qual apresentou um desempenho bom quando comparado no desajuste e no tracking com o algoritmo NLMS, mostrando um melhor compromisso entre velocidade de convergência e variância das estimativas. Este bom desempenho foi comprovado por análises teóricas, por simulações e através da aplicação deste algoritmo na equalização de um canal variante no tempo. / In the digital signal processing field and specially in adaptive filtering, there is a constant search for algorithms both simple and with good performance. This work presents new discrete-time algorithms called accelerating algorithms (APCM and ARg), obtained through the discretization of a continuous-time algorithm that uses the second derivate (acceleration) to adjust the parameter estimates. We provide theoretical analyses for both algorithms, finding expressions for the mean and mean-square errors in the parameter estimates. In addition, we compare the performance of the accelerating algorithms with LMS and NLMS. The analysis of the APCM algorithm showed that its performance is inferior to that of the LMS algorithm. On the other hand, the ARg algorithm presented good performance when compared in terms of misadjustment and tracking with the NLMS algorithm, showing a better compromise between convergence speed and variance of the estimates. This better performance was proven by theoretical analyses, by simulations and through the application of this algorithm to the equalization of a time-variant channel.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 438589.pdf: 4872260 bytes, checksum: 7a7d4afb2e3e9cf2c377c01b09f71361 (MD5) Previous issue date: 2012-03-27 / This study evaluated the development of polyimide filter cartridge for use in high temperature particulate filtration of LDPE in the petrochemical industry. An epoxy prepared with DGEBA resin and a new curing agent formulation of polyaminoamide:amine 9:1 was evaluated for gluing pleating non-woven fabric to the cartridge metal borders. The research first step was to characterize LDPE particles (screening and SEM) of polyimide fiber (TGA and FTIR), polyimide non-woven fabric, polyester, and polyacrylonitrile copolymer (SEM) and epoxy (TGA, FTIR and DSC). The study second step was application in non-woven fabric for its dimensional alteration dimensional, permeability and inflammability. Polyamide non-woven fabric mechanical properties was analyzed by tensile strength under several temperatures in relation to time. Multifactor experiments for non-woven fabric filtration were analyzed using ANOVA. The third step was attributed to choosing an ideal formulation between DGEBA resin and curing agent through tensile strength test: regarding its preparation conditions, compared to other curing agents, thermal tests and humidity absorbance. Epoxy impact resistance was analyzed by izod. The last step was dedicated to cartridge filtration tests, laboratorial and industrial, in order to verify the construction set efficacy. Laboratory results obtained with cartridge prototypes show a better filtration performance with polyimide compared to other non-woven fabrics due its rapid onset of filtration cake, smaller load loss and low emission. After twenty-five months of industrial use of the polyimide cartridge filter with epoxy resin, it was observed good filtration conditions under up to 240?C with low particle emission, controlled load loss and power reuse in the industrial process. / Neste estudo avaliou-se o desenvolvimento de filtro cartucho de poliimida para uso em altas temperaturas, para filtra??o de particulados de PEBD em ind?stria petroqu?mica. Foi pesquisado um ep?xi, preparado com resina DGEBA e nova formula??o de agente de cura de poliaminoamida:amina 9:1, para a colagem do n?o tecido plissado nas extremidades met?licas do cartucho. A primeira etapa da pesquisa consistiu na caracteriza??o dos particulados de PEBD (peneiramento e MEV), da fibra de poliimida (TGA e FTIR), dos n?o tecidos de poliimida, do poli?ster e poliacrilonitrila copol?mero (MEV) e do ep?xi (TGA, FTIR e DSC). A segunda parte do estudo foi de desempenho em n?o tecidos, quanto ? altera??o dimensional, permeabilidade e inflamabilidade. Avaliou-se por tra??o as propriedades mec?nicas do n?o tecido de poliimida, submetido a diversas temperaturas em fun??o do tempo. Por meio da ANOVA realizou-se a an?lise dos experimentos multifatoriais de simula??o de filtra??o em n?o tecidos. A terceira parte envolveu a escolha da formula??o ideal entre resina DGEBA e agente de cura, atrav?s de ensaios de tra??o: quanto ?s condi??es de preparo, comparativos com outros agentes de curas, ensaios t?rmicos e absor??o de umidade. A resist?ncia ao impacto do ep?xi foi avaliada por izod. A ?ltima etapa foi dedicada aos testes de filtra??o em cartucho, laboratorial e industrial, para verificar a efic?cia do conjunto da constru??o. Os resultados laboratoriais obtidos com prot?tipos de cartuchos demonstraram a melhor performance de filtra??o com poliimida comparada aos outros n?o tecido, devido a r?pida forma??o da torta de filtra??o, pouca perda de carga e baixa emiss?o. Ap?s vinte e cinco meses de aplica??o industrial do filtro cartucho de poliimida com resina ep?xi, constatou-se boas condi??es de filtra??o at? 240?C, com baixa emiss?o de particulados, perda de carga controlada e reaproveitamento de energia no processo industrial.

Orientador: Jaci Carlo Schramm Câmara. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

O objetivo deste trabalho é a investigação de um algoritmo adaptativo para compensação dos erros no cálculo dos fasores do sistema de potência quando há variações significativas na freqüência dos sinais de tensão e corrente. O principal benefício desta técnica é permitir a compensação dos erros utilizando freqüência de amostragem e janela de dados constantes, possibilitando a construção de relés microprocessados para proteção de geradores com hardware mais simples. O algoritmo adaptativo denominado AIVF (Algoritmo Inume a Variações de Freqüência) foi testado a partir de uma série de sinais com características como variação da freqüência da fundamental, componente exponencial amortecida e harmônicos, sendo os resultados apresentados no capítulo 4.4. Além do AIVF, nos capítulos iniciais são apresentados aspectos inerentes à proteção de geradores como aterramento e uma descrição das principais proteções aplicáveis a geradores de até 50MVA. / The main pourpose of that work is inquire an adaptive algorithm to compensate the errors in the power system phasors calculation when occur significant changes in the frequency of the current and voltage signals. The main benefit of that technique is to permit errors compensation with constant sampling frequency and constant data window, making possible construction of microcomputer relays for generator protection with simple hardware. The adaptive algorithm named ANAFC (Algorithm Not Affected by Frequency Changes) was tested by some signals with characteristics like changes in the fundamental frequency, dc decaying and harmonics. The results are presented in the section 4.4. Beyond ANAFC, in the initial sections are presented aspects regarding generator protection like earthing and a description of the main protection functions applied in generators till 50MVA.

O uso de técnicas de Controle Preditivo a um problema de guiamento, baseado no modelo representativo de uma aeronave não tripulada (míssil) em condição real de aplicação e o comparativo do desempenho da técnica clássica de guiamento, Navegação Proporcional, são apresentados neste trabalho. O controlador preditivo empregado determina a sequência de sinais de saída futuros para se alcançar a referência de acordo com os horizontes de controle e predição estabelecidos, substituindo assim as leis de guiamento utilizadas para interceptação que fornecem os comandos para a pilotagem da aeronave. O controlador é implementado no espaço de estados utilizando o modelo linearizado e discretizado da planta, tratando-se de um caso SIMO. O controle dos movimentos do míssil está relacionado ao posicionamento do alvo, que é a referência utilizada pelo controlador. Os parâmetros do controlador preditivo são obtidos empiricamente a partir da análise da influência de cada variável no processo de interceptação. A referência para todo o horizonte de predição é determinada através da obtenção da posição futura do alvo proporcionada pelo uso de algoritmos baseados em filtro de Kalman. A partir das condições reais de operação, ou seja, considerando a existência de ruídos nas medições, o posicionamento atual do alvo é empregado para a determinação de sua localização e velocidade no instante seguinte. O vetor de ganho e as matrizes de covariâncias são calculadas em tempo real, permitindo adaptação do filtro à mudanças no ambiente, tais como variações no erro de medida dos sensores, dependentes da distância do alvo ao sensor. Para os testes realizados, assumiu-se que o movimento do míssil ocorre no plano e é de curta duração. Para fins de validação são realizadas simulações contemplando diferentes cenários. O sistema é avaliado no que diz respeito à capacidade de rejeição a incertezas nas medidas de localização do alvo e robustez para o rastreamento de alvos com movimentos distintos: fixo, velocidade constante e manobrável. Interfaces gráficas são geradas, em ambiente Matlab e, ilustram o resultado obtido em cada um dos cenários considerados.

Este trabalho apresenta a aplicação de filtros adaptativos IIR, implementados com a estrutura paralela. A polarização e a variância dos coeficientes são os parâmetros usados para determinar a eficiência e a robustez da estrutura paralela. O desempenho do filtro adaptativo utilizando a estrutura paralela é comparado ao desempenho do filtro adaptativo utilizando a estrutura direta, ambos utilizados na configuração de identificação de sistemas. Apresenta-se também, as principais técnicas de estabilização que propiciam ao algoritmo um aumento na velocidade de convergência e uma redução na polarização, mantendo-se uma carga computacional reduzida. As conclusões são obtidas por simulação onde os resultados encontrados comprovam a vantagem em se trabalhar com a estrutura paralela para filtros adaptativos com ganho ativo.