Orientador: Michael John Brennan / Resumo: Nesta tese são investigadas, teórica e experimentalmente, a sincronização em fase e a sincronização em anti-fase de dois metrônomos oscilando sobre uma base móvel, a partir de um modelo aqui proposto. Uma descrição do funcionamento do mecanismo de escapamento dos metrônomos é feita, junto a um estudo da relação entre este e o oscilador de van der Pol. Também uma aproximação experimental do valor do amortecimento do metrônomo é fornecida. A frequência instantânea das respostas, numérica e experimental, do sistema é usada na analise. A diferença de outros trabalhos prévios, os dados experimentais têm sido adquiridos usando vídeos dos experimentos e extraídos com ajuda do software Tracker. Para investigar a relação entre as condições iniciais do sistema e seu estado final de sincronização, foram usados mapas bidimensionais chamados ‘basins of attraction’. A relação entre o modelo proposto e um modelo prévio também é mostrada. Encontrou-se que os parâmetros relevantes em relação a ambos os tipos de sincronização são a razão entre a massa do metrônomo e a massa da base, e o amortecimento do sistema. Tem-se encontrado, tanto experimental quanto teoricamente, que a frequência de oscilação dos metrônomos aumenta quando o sistema sincroniza-se em fase, e se mantém a mesma de um metrônomo isolado quando o sistema sincroniza-se em anti-fase. A partir de simulações numéricas encontrou-se que, em geral, incrementos no amortecimento do sistema levam ao sistema se sincronizar mais em fase d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Deusdete Brito.PDF: 646824 bytes, checksum: 52d3dc54a7bd1d78f16e7b240f977ce8 (MD5) Previous issue date: 2002-10-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we consider the calculation of the heart instantaneous frequency from the estimate of the weights, gotten through LMS algorithm, (Least Mean Squares) when functioning as spectrum analyzer. It is known that the electrocardiogram (ECG) is a signal that is characterized for a repetitive regularity, which can be called quasi-periodicity. We explore this characteristic to extract the instantaneous frequency of the referred signal. For this, we use the LMS as a spectral analyzer. We use as reference inputs pairs of sines and cosines, inside the frequency band where if it finds the frequency of the desired signal, namely, the heart frequency. The algorithm estimates the frequency desired in real time, with the signal acquired through a data acquisition interface Intel 80C31. The results obtained show that the algorithm can be recommended for this purpose, as besides being easily implemented and generating small computational load it estimates the heart instantaneous frequency with a relative mean error of 0.025 which represent a difference of 18.89% between the two methods. / Neste trabalho propomos o cálculo da frequência instantânea cardíaca a partir da estimativa do espectrograma dos pesos sinápticos, obtidos através do algoritmo LMS, (Least Mean Square) quando funcionando como analisador de espectro. Sabe-se que o eletrocardiograma (ECG) é um sinal que se caracteriza por uma regularidade repetitiva, que se pode chamar quasiperiodicidade. Exploramos aqui essa característica para extrair a frequência instantânea do referido sinal. Para isso, utilizamos o LMS como analisador de espectro. Utilizamos como entradas de referència pares de senos e cossenos, dentro da faixa de frequência em que se encontra a frequência do sinal desejado, no caso, a frequência cardíaca. O algoritmo estima a frequência desejada em tempo real, com obtenção do sinal através de uma interface de aquisição de dados Intel 80C31. Os resultados obtidos mostraram que o algoritmo pode ser recomendado pra esta finalidade, pois além de ser facilmente implementável e por gerar pequena carga computacional ele estimou a frequência instantânea cardíaca com um erro relativo médio de 0.025 que representa uma diferença de 18.89% entre os dois métodos.

Submitted by CAMILO CARRANZA (carranzacamilo@gmail.com) on 2017-07-25T19:58:22Z No. of bitstreams: 1 Camilo_PhD_Thesis.pdf: 11035322 bytes, checksum: efe400c07b13cabff41e927078789c59 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-26T18:31:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 carranzalopez_jc_dr_ilha.pdf: 11035322 bytes, checksum: efe400c07b13cabff41e927078789c59 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T18:31:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carranzalopez_jc_dr_ilha.pdf: 11035322 bytes, checksum: efe400c07b13cabff41e927078789c59 (MD5) Previous issue date: 2017-06-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nesta tese são investigadas, teórica e experimentalmente, a sincronização em fase e a sincronização em anti-fase de dois metrônomos oscilando sobre uma base móvel, a partir de um modelo aqui proposto. Uma descrição do funcionamento do mecanismo de escapamento dos metrônomos é feita, junto a um estudo da relação entre este e o oscilador de van der Pol. Também uma aproximação experimental do valor do amortecimento do metrônomo é fornecida. A frequência instantânea das respostas, numérica e experimental, do sistema é usada na analise. A diferença de outros trabalhos prévios, os dados experimentais têm sido adquiridos usando vídeos dos experimentos e extraídos com ajuda do software Tracker. Para investigar a relação entre as condições iniciais do sistema e seu estado final de sincronização, foram usados mapas bidimensionais chamados ‘basins of attraction’. A relação entre o modelo proposto e um modelo prévio também é mostrada. Encontrou-se que os parâmetros relevantes em relação a ambos os tipos de sincronização são a razão entre a massa do metrônomo e a massa da base, e o amortecimento do sistema. Tem-se encontrado, tanto experimental quanto teoricamente, que a frequência de oscilação dos metrônomos aumenta quando o sistema sincroniza-se em fase, e se mantém a mesma de um metrônomo isolado quando o sistema sincroniza-se em anti-fase. A partir de simulações numéricas encontrou-se que, em geral, incrementos no amortecimento do sistema levam ao sistema se sincronizar mais em fase do que em anti-fase. Adicionalmente se encontrou que, para dado valor de amortecimento, diminuir a massa da base leva a uma situação em que a sincronização em anti-fase é mais comum do que a sincronização em fase. / This thesis concerns a theoretical and experimental investigation into the synchronization of two coupled metronomes. A simplified model is proposed to study in-phase and anti-phase synchronization of two metronomes oscillating on a mobile base. A description of the escapement mechanism driving metronomes is given and its relationship with the van der Pol oscillator is discussed. Also an experimental value for the damping in the metronome is determined. The instantaneous frequency of the responses from both numerical and experimental data is used in the analysis. Unlike previous studies, measurements are made using videos and the time domain responses of the metronomes extracted by means of tracker software. Basins of attraction are used to investigate the relationship between initial conditions, parameters and both final synchronization states. The relationship between the model and a previous pendulum model is also shown. The key parameters concerning both kind of synchronization have been found to be the mass ratio between the metronome mass and the base mass, and the damping in the system. It has been shown, both theoretically and experimentally, that the frequency of oscillation of the metronomes increases when the system reaches in-phase synchronization, and is the same as an isolated metronome when the system synchronizes in anti-phase. From numerical simulations, it has been found that, in general, increasing damping leads the system to synchronize more in-phase than in anti-phase. It has also been found that, for a given damping value, decreasing the mass of the base results in the situation where anti-phase synchronization is more common than in-phase synchronization.