Orientador: Ailton Akira Shinoda / Banca: Cláudio Kitano / Banca: Ruy Oliveira / Resumo: Este estudo provê uma análise de redes infraestruturadas (com e sem fio), usando o simulador de redes de computadores Network Simulator. Este simulador oferece suporte à simulação de um grande número de tecnologias de rede, fazendo um detalhamento de suas características e funcionalidades, por meio da implementação de modelos de sistemas de redes, mostrando resultados de simulações. No decorrer deste estudo, serão abordados três tipos de redes de acesso sem fio, para avaliação de desempenho, iniciando com uma topologia de rede simples e sem nenhuma mobilidade do usuário, estendendo para uma topologia de rede intermediária, em que o usuário terá mobilidade restrita até uma topologia de rede complexa e sem nenhuma restrição de mobilidade para o usuário. O primeiro tipo de rede, "Rede de Acesso Sem Fio e Sem Mobilidade", terá uma topologia de rede simples infraestruturada e sem mobilidade dos nós, composta por um nó cabeado, cinco estações base e vinte nós sem fio. O objetivo é avaliar o desempenho da rede em função da vazão média e instantânea na transmissão de notícias em tempo real e o comportamento da rede em função da vazão média na transmissão de arquivos dentro de uma intranet. Já o segundo tipo de rede, "Rede de Acesso Sem Fio e com Mobilidade Restrita" (movimentação dos nós em uma única direção), a topologia de rede intermediária infraestruturada, será composta por um nó cabeado, seis estações base e sessenta nós sem fio. A finalidade é analisar a movimentação dos nós sem fio e a comparação média de vazão, quando ocorre o aumento de nós na rede, transmitindo dados em um ambiente externo, considerando uma avenida com uma distância de 2000 metros. Finalmente, o terceiro tipo de rede, "Rede de Acesso Sem Fio e com Mobilidade Irrestrita" (movimentação dos nós em várias direções), a topologia de rede... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study foresees an analysis of infrastructured network (wired and wireless), using the network simulator computer Network Simulator. This simulator supports simulation of a large number of networking technologies, making a detailment of its features and functionalities, through the improvements of models of network system, showing results of simulations. During this study, it will be approached three types of wireless access networks, for performance assessment starting with a simple network topology and without user‟s mobility, extending to an intermediate network topology, where the user will have restricted mobility to a complex network topology and without any restriction of mobility for the user. The first type of network, "Wireless Network Access and Without Mobility" will have a topology of a simple and infrastructured network and without node mobility, consisting of a wired node, five base station and twenty wireless nodes. The objective is to evaluate the network performance depending on the instantaneous and average throughput in the transmission of news in real time and network behavior depending on the average throughput in the transmission of files within an intranet service. The second type of network, "Wireless Network Access and with Restricted Mobility" (movement of the nodes in a single direction), the topology of an intermediate infrastructured network will composed by a wired node, six base stations and sixty wireless nodes. The aim is to analyze the movement of the wireless nodes and the comparison of the average throughput, when there is an increase of nodes in the network, transmitting data in an external environment, considering an avenue with a distance of 2000 meters. Finally, the third type of network, "Wireless Network Access and with Unrestricted Mobility" (movement of the nodes in various directions), the topology of the infrastructured... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Maria do Carmo Gomes da Silveira / Banca: Gelson da. Cruz Junior / Resumo: A previsão de carga, considerada essencial no planejamento da operação energética e nos estudos de ampliação e reforços da rede básica, assume importância estratégica na extensão comercial, valorizando os processos de armazenamento desses dados e da extração de conhecimentos através de técnicas computacionais. Nos últimos anos, diversos trabalhos foram publicados sobre sistemas de previsão de cargas (demanda) elétricas. Nos horizontes de curto, médio e longo prazo, os modelos neurais, estão entre os mais explorados. O objetivo deste trabalho é apresentar um sistema previsor de cargas elétricas de forma simples e eficiente através de sistemas baseados em redes neurais artificiais com treinamento realizado pelo algoritmo back-propagation. Para isto, optou-se pelo desenvolvimento de um software utilizando os paradigmas de programação orientada a objetos para criar um modelo neural de fácil manipulação, e que de certa forma, consiga corrigir o problema dos mínimos locais. Em geral, o sistema desenvolvido é capaz de atribuir os parâmetros da rede neural de forma automática através de processos exaustivos. Os resultados apresentados foram comparados utilizando outros trabalhos em que também se usaram-se os dados da mesma companhia elétrica. Este trabalho apresentou um ganho de desempenho bem satisfatório em relação a outros trabalhos encontrados na literatura para a mesma classe de problemas / Abstract: Load Forecasting is essential in planning and operation of power systems, in enlarging and reinforcing the basic network, is also very important commercially, valorizing the filing process of these data and extracting knowledge by computational techniques. Lately, several works have been published about electrical load forecasting. Short term, medium term and long term horizons are equally studied. The objective of this work is to present an electrical load forecasting system, which is simple and efficient and based on artificial neural networks whose training is with the back-propagation algorithm. Therefore, a software is developed using the paradigms of the object oriented programming technique to create a neural model which is ease to manipulate, and able to correct the local minimum problem. This system attributes the neural parameters automatically by exhaustive procedures. Results are compared with other works that have used the same data and this work presents a satisfactory performance when compared with those and others found in the literature / Mestre

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: George Lauro Ribeiro de Brito / Resumo: Este trabalho apresenta estudos referentes à estabilidade a pequenas perturbações do SEP, considerando a atuação de FACTS para o amortecimento das oscilações eletromecânicas de baixa frequência. São abordados os dispositivos FACTS TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) e o SSSC (Static Synchronous Series Compensator). É realizada a representação e modelagem dos dispositivos FACTS no SEP inserindo no Modelo Sensibilidade de Potência. Para melhorar o desempenho do SEP no que se refere à estabilidade a pequenas perturbações, controladores suplementares são propostos para aumentar o desempenho dos dispositivos TCSC e SSSC, introduzindo o amortecimento necessário ao SEP. Adicionam-se os controladores suplementares POD no modelo modificado para os dispositivos TCSC e SSSC para verificar sua atuação. Para encontrar a melhor localização para instalação dos dispositivos é usado a teoria dos resíduos. Esta mesma teoria é usada também para o ajuste dos parâmetros dos controlares juntamente com outro ajuste feito através de Redes Neurais Artificiais (RNA), que é proposto como alternativa de comparação ao método dos resíduos. Simulações são efetuadas em um sistema teste simétrico para se verificar resultados e a eficácia do controlador POD (parâmetros ajustados pela RNA proposta), acoplados aos dispositivos FACTS, na manutenção da estabilidade a pequenas perturbações do SEP. Palavras-chave: Controladores POD. Estabilidade de sistema de potência. Redes neurais artificiais. TCSC e SSSC / Abstract: This work presents studies referred to short term Electric Power System (EPS) perturbations, considering the actuation of FACTS devices for low frequency electromechanical oscillation damping. The devices considered are: FACTS TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) and the SSSC (Static Synchronous Series Compensator). It is representation and modeling FACTS devices in the EPS inserting in the Power Sensitivity Model. To improve the performance of the EPS considering the short term perturbations, additional controllers are proposed to increase the performance of the TCSC and SSSC devices, introducing the necessary damping to the EPS. The additional POD controller is added to the modified model for TCSC and SSSC devices to verify the acting. The residual theory is used to find the best location to install the devices. The same theory is used to adjust the parameters of the controllers and an adjustment with Artificial Neural Networks (ANN) is proposed as an alternative to the residual method. Simulations are effectuated for a symmetric test system to verify the efficiency of the POD controller (parameters adjusted by the ANN proposed), coupled with the FACTS devices, to maintain the stability considering the short term perturbations / Mestre

Orientador: Arthur Magon Whitacker / Banca: Everaldo Santos Melazzo / Banca: Tania Maria Fresca / Banca: Cesar Miranda Mendes / Banca: Antonio Nivaldo Hespanhol / Resumo: Nesta tese empreendemos uma discussão sobre rede urbana e cidade média como temática central que tem por objeto de estudo a cidade de Guarapuava, no Centro Sul do Paraná. Procuramos verificar, por meio de uma análise específica dessa cidade e das interações espaciais entre Guarapuava, Laranjeiras do Sul e Prudentópolis, a existência de uma rede urbana e a funcionalidade de Guarapuava como cidade média ou de porte médio no contexto regional. Para o desenvolvimento do trabalho, iniciamos com uma discussão teórica e conceitual sobre rede e rede urbana, em seguida combinamos uma análise espaço temporal visando à compreensão dos principais processos (urbanização e industrialização) e agentes (grupos sociais, Capital e Estado) participantes da produção e consolidação da rede urbana brasileira. Nessa perspectiva analítica, apresentamos os estudos do IBGE/REGIC como importante referência para estudos dessa natureza e a configuração recente da rede urbana segundo IBGE/REGIC (2008). A partir desse enfoque, direcionamos a análise para as cidades na rede urbana paranaense, dentre as quais, priorizamos Guarapuava por constituir o objeto central dessa análise. Para caracterizar essa cidade quanto a sua função no contexto regional, empregamos a metodologia para estudos sobre cidades médias da ReCiMe (Rede de Pesquisadores sobre Cidades Médias), e a metodologia do IBGE/REGIC para a classificação hierárquica das cidades na rede urbana quanto a oferta de bens e serviços. Os dados empíricos obtidos com o trabalho de campo viabilizaram a compreensão das interações materiais em virtude ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this thesis, a discussion about urban network and average city as central theme is open, which aims to the city of Guarapuava, in central southern Paraná. We try to verify, through a specific analysis of this town and also the spatial interactions between Guarapuava, Laranjeiras do Sul and Prudentópolis, the existence of an urban network and the functionality of Guarapuava as an average city or a midsize city in the regional context. To develop this work, we start with a theoretical and conceptual discussion about network and urban network, then a combined timeline analysis aiming at understanding the main processes (urbanization and industrialization) and agents (social groups, Capital and State) involved in the productions and consolidation of the Brazilian urban network. In this analytical perspective, as an important reference we present studies of IBGE/REGIC and also a recent configuration of the urban network, according to IBGE/REGIC (2008). Through this approach, we orientate an analysis to the cities of Paranaense urban network, among which, Guarapuava is highlighted for being the central object of this analysis. To characterize this city as its role in the regional context, we used the ReCiMe (Network Researchers on average cities) methods for studies of average cities, and also the IBGE/REGIC methods to the hierarchical classification of the urban network cities, regarding the supply of goods and services. The empirical data obtained in the field work allowed the comprehension of the material interactions due to displacement ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Resumo: Neste trabalho se apresenta uma técnica de redução de dados para monitoração e diagnóstico automático de grupos geradores hidroelétricos com base na análise de vibrações, utilizando redes neurais artificiais. Os sinais de vibração são processados numericamente para se obter um espectro normalizado com no máximo doze freqüências, especialmente determinadas para cada máquina em particular, de tal forma a torná-lo representativo da condição da máquina. A definição das bandas de freqüência a serem usadas no processamento desse espectro especial é feita para cada equipamento a ser monitorado com auxílio de um ambiente computacional desenvolvido e apresentado neste trabalho. Um programa protótipo de monitoração baseado nestas técnicas foi desenvolvido e é apresentado com uso de exemplos de aplicação. / Abstract: In this work a data reduction technique based on vibration analysis that can be applied to both monitoring and automatic diagnosis of rotating machineries together with use of neural networks is presented. Vibration signals are processed to obtain a normalized spectrum with up to 12 frequency bands that should be defined for each particular machine. In this manner this special spectrum can become representative of the machine's working condition. The definition of the spectrum's bands that will be used in data processing is carried out for each machine by use of a computational environment that has been developed. This environment is also shown in this work. A prototype monitoring program based in this technique also has been developed and its application is highlighted with examples. / Orientador: João Antonio Pereira / Coorientador: Adyles Arato Júnior / Banca: Alberto Tamagna / Banca: Luiz de Paula do Nascimento / Mestre

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Dionízio Paschoareli Júnior / Banca: Gareth Harrison / Banca: Carmen Lucia Tancredo Borges / Resumo: Neste trabalho, é apresentada uma análise em regime permanente que considera a avaliação de impactos técnicos tais como perdas elétricas, queda de tensão e níveis de curto-circuito, entre outros; utilizando dados de demanda e geração variáveis no tempo ao longo de um horizonte determinado. O objetivo é encontrar um conjunto de arranjos da GD (configurações) que levem ao melhor desempenho da rede de distribuição analisada, minimizando ou maximizando cada aspecto técnico segundo o interesse da empresa de distribuição. Dada a natureza combinatória deste problema, que requer uma ferramenta de otimização capaz de manipular múltiplos objetivos, os impactos técnicos serão avaliados simultaneamente utilizando uma metodologia baseada no conceito do Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA), conduzindo a soluções mais reais e diversificadas para a tomada de decisões, conhecidas como soluções ótimas de Pareto. / Abstract: In this work a steady-state analysis considering the assessment of technical impacts such as losses, voltage drop and short-circuit levels, among others; utilizing time-variant loads and generation within a specified horizon. The objective is to find a set of configurations that lead to the best performance of the distribution network under analysis, minimizing or maximizing each technical aspect according to the utility's concerns. Given the combinatorial nature of this problem, which requires an optimization tool able to handle multiple objectives, technical impacts will be assessed simultaneously through a methodology based on the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA). This approach leads to a more realistic and diversified set of solutions for taking decisions, known as Pareto-optimal solutions. / Doutor

Orientador: José Angelo Cagnon / Banca: Nelson Miguel Teixeira / Banca: Edwin Avolio / Banca: Diógenes Pereira Gonzaga / Banca: André Torre Neto / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo a configuração de um sistema de supervisão e controle de irrigação utilizando técnicas de inteligência artificial. De acordo com metodologia adotada, o seu desenvolvimento foi realizado em três fases distintas. Inicialmente foram construídos os seguintes módulos de hardware: Unidade de Sensores, Unidade Concentradora de Dados e Sensor de Umidade do Solo do tipo Capacitivo. Em seguida foi criada uma aplicação através do programa de supervisão e controle do tipo SCADA, Elipse PRO, dedicada à supervisão e controle de uma casa de vegetação. Na fase final foram coletados os dados necessários para o treinamento de uma rede neural artificial que é parte integrante do sensor de umidade de solo do tipo capacitivo. Os resultados obtidos através de um conjunto de teste de medidas demonstraram que o sensor capacitivo apresenta comportamento e desempenho similares ao do sensor de do tipo TDR, o que permite concluir que esta solução pode representar uma significativa contribuição, viabilizando a implantação de sistemas de supervisão e controle em processos de irrigação com uma relação custo/benefício em níveis aceitáveis. / Abstract: The present work had as objective the configuration of a supervisory and control system for irrigation using artificial intelligence techniques. In agreement with adopted methodology, its development was accomplished in three different phases. Initially the following hardware modules were built: Sensors Unit, Data Concentrator Unit and a Capacitive type Soil Moisture Sensor. Soon afterwards an application was created through the supervisory and control program of the type SCADA, Ellipse PRO, dedicated to the supervision and control of a green house. In the final phase the necessary data were collected for the training of an artificial neural network that is integral part of the capacitive type soil moisture sensor. With the application developed in the Ellipse PRO a database was created for the training of the artificial neural network, containing a group of 2440 measures of soil moisture obtained through a capacitive type sensor and a TDR type sensor. The results obtained through a group of test of measures demonstrated that the capacitive sensor presents a similar behavior to the of the TDR type sensor, the one that allows conclude that this solution can represent a significant contribution, making possible the implantation of supervisory and control systems in irrigation processes with a cost/benefit relationship in acceptable levels. / Doutor

Resumo: Este trabalho discute a utilização de Redes Neurais Artificiais na avaliação da evolução do desgaste da ferramenta de corte no processo de torneamento a partir dos níveis de vibração do sistema porta-ferramenta - ferramenta - peça. Os níveis de desgaste foram definidos em termos da rugosidade superficial da peça e desgaste de flanco da ferramenta e posteriormente, os valores de vibração medidos no porta ferramenta, foram correlacionados com esses níveis de desgaste. Foram realizados diversos ensaios utilizando o aço ABNT 1045, com ferramentas de metal duro sem cobertura e com cobertura de nitreto de titânio. Os testes foram efetuados utilizando as rotações 630, 800, 1000 e 1250 rpm, variando-se a velocidade de corte entre 100 e 200 m/min. Os sinais de vibração foram processados e analisados utilizando valores RMS (Root Mean Square) e a Transformada Wavelet, sendo que neste caso, foram extraídos os valores RMS dos coeficientes wavelet. Os dados obtidos foram utilizados nas fases de treinamento e validação das redes neurais empregadas, utilizando o algoritmo Backpropagation. Os dados foram agrupados em quatro estágios que classificam o nível de desgaste da ferramenta em estágio inicial, estágio intermediário, estágio avançado e estágio crítico de desgaste. Os testes mostraram que a utilização dos valores RMS do sinal de vibração pode levar a resultados satisfatórios, entretanto, houve algumas situações de insucesso. Alternativamente, a rede neural quando treinada com os valores RMS dos coeficientes wavelet apresentou uma melhor capacidade de identificação, com um percentual de acerto maior do que quando treinada apenas com os valores RMS dos sinais de vibração. Os resultados mostram que o monitoramento da vibração da ferramenta e a utilização de redes neurais artificiais para identificação dos diferentes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: This work discusses the use of Artificial Neural Networks (ANN) for the evaluation of tool wear in turning operations by using the vibration of the tool holder - tool - workpiece system. The wear levels were defined in terms of the surface roughness and flank wear of the cutting tool and later on, the vibration measured in the tool holder were correlated with those wear levels. Several experiments were carried out at different cutting conditions using ABNT 1045 steel as the workpiece material, the surface roughness were measured for carbide cutting tools without coating and with coating of titanium nitride. The tests were made using the rotations 630, 800, 1000 and 1250 rpm, being varied the cutting speed between 100 and 200 m/min. The vibration signals were processed and analyzed using RMS (Root Mean Square) values and the Wavelet Transform, in the later case; the RMS values were extracted from the wavelet coefficients. The obtained data were used in the training phases and validation of the neural network, using the Backpropagation algorithm. The data were settled in four groups that classify the level of the tool wear, initial, intermediary, advanced and critical. The experiments showed that the use of RMS values of the vibration signals can bring to satisfactory results, however, the neural network trained with the RMS values from the wavelet coefficients presented a better identification capacity, with a larger percentile of success, than that when just RMS values of the vibration signals were taken. The results show that the monitoring of the vibration of the tool holder-tool-workpiece system and the use of artificial neural network for identification of the different state of the tool, they can be used to settle the end of the tool life in the turning process. It was also evidenced the potentiality of Transformed Wavelet to be used... (Complete abstract click electronic address below). / Orientador: João Antonio Pereira / Coorientador: Hidekasu Matsumoto / Banca: Amauri Hassui / Banca: Gilberto Pechoto de Melo / Mestre

Orientador: Norian Marranghello / Banca: Adilson Gonzaga / Banca: Rodrigo Capobianco Guido / Resumo: A presença de sistemas automatizados é cada vez mais comum para as pessoas. Seus exemplos vão desde máquinas de lavar, que executam praticamente todo o processo de lavagem e secagem de roupas, até linhas de produção em fábricas dos mais diversos produtos. Esses são exemplos de aplicações que exigem pouca interferência humana no processo, já que as etapas realizadas pelos sistemas são bem definidas e iterativas. Porém, outros tipos de processos podem exigir capacidade de discernimento daquele - ou daquilo - que os executam. Para automatizar esse tipo de processo uma das alternativas é o uso de técnicas de inteligência artificial. Esse trabalho visa realizar uma análise comparativa entre técnicas de inteligência artificial, quais sejam Redes Neurais Artificiais e Máquinas de Vetores de Suporte. Com essa análise espera-se estabelecer qual técnica é mais vantajosa para implementação em hardware de sistemas inteligentes, por meio do uso das principais métricas de projeto de circuitos digitais: tamanho do circuito gerado, consumo de energia e desempenho. Para tanto, foram realizados diversos testes com técnicas de pré-processamento e extração de características das imagens para determinar requisitos necessários para o funcionamento do sistema. A partir desses requisitos foram implementadas diversas arquiteturas de sistemas inteligentes para obter-se o classificador mais adequado para resolver o problema. Por fim, o classificador escolhido foi implementado em FPGA na forma de um módulo, o qual se integrará a um sistema maior, para interpretação de imagens digitais para detecção de ervas daninhas em plantações de soja / Abstract: Automated systems have become common for people. Examples range from washing machines, which perform almost the entire cloth washing and drying process, to the production of many products. These are examples of applications that require modest human interference, since the steps taken by the systems are well defined and iterative. However, other processes may require a capacity of judgment of the natural or artificial system performing them. An alternative to automate this kind of process is the use of artificial intelligence techniques. This study aims at a comparative analysis of artificial intelligence techniques, namely Artificial Neural Networks and Support Vector Machines. With this analysis we hope to establish which technique is more advantageous for hardware implementation of an intelligent system, through the use of key metrics for digital circuit design: circuit size, power consumption and performance. Therefore, several tests were performed with image preprocessing and feature extraction techniques to determine requirements for system operation. From these requirements, various architectures for intelligent systems were implemented to obtain the most appropriate classifier to solve the problem. Finally, the chosen classifier was implemented in FPGA as a module to fit into a larger system for digital image interpretation for the detection of weeds in crops of soybeans / Mestre

Orientador: Sérgio Azevedo de Oliveira / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Fujio Sato / Resumo: A metaheurística Busca Tabu, é uma técnica baseada em parâmetros de controle, a estrutura de vizinhança e seu próprio algoritmo com poderosas estratégias de busca. Nesta técnica, dada uma configuração, deseja-se passar ao melhor vizinho através da entrada e saída de ramos, obtendo assim a configuração incumbente. Com essa configuração que é considerada como a melhor configuração encontrada até o momento, e mesmo sendo um bom valor o sistema continua a busca procurando mais configurações até encontrar uma que seja melhor que as já encontradas até o momento. As versões paralelas dos algoritmos foram desenvolvidas a partir de um algoritmo BT serial avançado, sob o paradigma de programacão SPMD ("Single Program, Multiple Data"), e as mesmas foram testadas para sistemas testes de pequeno porte (Garver - 6 barras/15 ramos), médio porte (Sul brasileiro - 46 barras/79 ramos) e grande porte (Norte-Nordeste brasileiro - 87 barras/179 ramos) e seus resultados comparados com o resultado do algoritmo BT serial. Esta comparacão mostrou que os algoritmos propostos obtiveram um melhor desempenho, com alta eficiência. / Abstract: This paper deals with the use of Tabu Search metaheurístic applied to solving the problem of transmission system expansion planning (TSEP), analyzed on the static point of view, with the development of parallel algorithms in the environment MPI (?Message Passing Interface "). Tabu Search metaheurístic is a technique based on the control parameters, the structure of the neighborhood and its own algorithm with powerful search strategies. In this technique, given a configuration we want to progress to the best neighbor across the entrance and exit of branches, so getting the configuration incumbent. With this configuration which is regarded as the best configuration found so far, and this is a very good value, the system continuously seeking more settings to find a better than those found throughout the search. The parallel versions of the algorithms were developed from an advanced TS series algorithm on the paradigm of programming SPMD (Single Program Multiple Data), and they were tested for test systems small scale (Garver - bars 6/15 branches), medium scale (South Brazilian - 46 bars/79 branches) and large scale (North-Northeast Brazilian - 87 bars/179 branches), and their results compared with the result of the series algorithm TS. This comparison showed that the proposed algorithms obtained best performance and high efficiency. / Mestre