Submitted by Marlucy Farias Medeiros (marlucy.farias@unipampa.edu.br) on 2017-10-31T16:36:39Z No. of bitstreams: 1 John Jefferson Antunes Saldanha - 2017.pdf: 2295770 bytes, checksum: 7d9b5b6835d3e02633dca3155dd44fe7 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlucy Farias Medeiros (marlucy.farias@unipampa.edu.br) on 2017-10-31T18:24:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 John Jefferson Antunes Saldanha - 2017.pdf: 2295770 bytes, checksum: 7d9b5b6835d3e02633dca3155dd44fe7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T18:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 John Jefferson Antunes Saldanha - 2017.pdf: 2295770 bytes, checksum: 7d9b5b6835d3e02633dca3155dd44fe7 (MD5) Previous issue date: 2017-09-28 / Uma difusão considerável p elo uso dos veículos elétricos plug-in (VEPs) tem sido promovida, de modo a reduzir as emissões poluentes dos veículos movidos a combustão, bem como preservar as fontes de energia fóssil. Entretanto, cabe ressaltar que os VEPs necessitam se conectar a rede elétrica para recarregar suas baterias. Nesse contexto, caso uma quantidade significativa de veículos elétricos plug-in solicitem recarga ao mesmo tempo, a operação do sistema elétrico de potência (SEP) será comprometida. Em contrapartida, os VEPs também podem auxiliar a rede elétrica através do controle da taxa de recarga e injeção de energia ativa. Assim, é importante realizar o controle da recarga dos VEPs. Dessa forma, este trabalho propõe um sistema inteligente fundamentado em duas interfaces para controlar a taxa de recarga dos VEPs. A primeira interface visa controlar a taxa de recarga de uma frota de veículos com base em um controlador lógico fuzzy projetado e posteriormente ajustado. Nesta interface, buscam-se atender os requisitos do consumidor. Na segunda, gerenciam-se diversas frotas de VEPs visando minimizar perdas de energia e desvios de tensão na rede elétrica. Os resultados da primeira interface mostram que ambos os controladores projetado e ajustado respondem ao cálculo da taxa de recarga levando em consideração as informações inseridas pelo consumidor. Em adição, a resposta do controlador ajustado é mais próxima da resposta desejada, comparando com o controlador projetado. Os resultados da segunda interface mostram que o método de otimização reduziu as perdas de energia elétrica e os desvios de tensão no sistema teste estudado. Concomitantemente, a energia entregue para os VEPs aumentou de maneira significativa. Desta forma, com o sistema desenvolvido, espera-se reduzir o impacto no sistema elétrico de potência e otimizar sua operação, beneficiando a concessionária local, a rede elétrica e o consumidor. / In the present work we investigated experimentally and theoretically the photophysical characterization of organic compounds of the type benzothiazoles, targeting applications in optoelectronic devices, mainly in organic light emitting diodes and photoelectric devices. The study was developed to identify the optical and structural properties of the compounds and the effect of the addition of an amine radical on the ring PhO (benzene-bound benzene) of the benzothiazole compound. Other variations were analyzed, such as changes in the positions of the amine radical added to said compound and absence of the hydroxyl radical. Absorption and photoluminescence experiments were carried out with the purpose of verifying the excitation and fluorescence energies of the compounds, as well as Stokes displacement. The photophysical characterization was also investigated theoretically by means of an ab initio or first principles computational model based on the Density Functional Theory (DFT), implemented in the Gaussian® program, which uses quantum mechanics to calculate the molecular structures and their vibrational properties. We investigated the molecular geometric structure, obtaining the interatomic distances, structure of electronic orbitals, diagrams of energy bands, molecular vibrations and frequency of vibrational modes. By means of Raman spectroscopy, the frequencies of the active Raman vibrational modes were obtained, allowing the comparison with the theoretical results of the simulations. The compounds 4HBS, 4HBSN and 5HBS have their first theoretical characterization from the study of this dissertation.

Esta tese apresenta o protótipo de um sistema embarcado para veículos terrestres (automóveis, ônibus, caminhões) a partir de uma Central de Controle de Operações (CCO). Este sistema embarcado tem 3 funções básicas: 1) enviar dados de telemetria sobre o veículo (tal como a posição e velocidade do veículos obtidos de um receptor GPS, status de subsistemas do veículo, mensagens de alerta ou emergência) para a CCO, 2) enviar comandos a partir da CCO para algum subsistema do veículo (por exemplo, bloquear um veículo que saiu da rota), 3) permitir troca de mensagens de texto entre o condutor do veículo e o operador da CCO. Este protótipo tem a seguinte plataforma de hardware: 1) computador de bordo com processador Intel 386Ex; 2) uma placa de entradas e saídas digitais que atua como subsistemas do veículo; 3) um receptor GPS; 4) um palmtop que atua como interface com o condutor e 5) um modem GSM/GPRS. Para esta plataforma foram escolhidos o sistema operacional XDOS e o kernel eRTOS para suporte à programação multithreads. O compilador Borland C 4.51 foi utilizado como ferramenta de desenvolvimento. O software do sistema embarcado foi implementado baseado em threads com mecanismos de troca de mensagens e sincronização. As threads foram associadas aos componentes de hardware do sistema permitindo uma maior modularidade do sistema (facilidade para inserir ou retirar novos componentes de hardware através da inserção ou retirada de threads). O protótipo foi testado com uma versão simplificada da CCO. Os resultados demonstraram a estabilidade do software multithreads e o protótipo respondeu como esperado.

A UML (Unified Modeling Language) é uma linguagem de modelagem para especificar, construir e documentar artefatos de sistemas de software. A UML-RT, usada pela ferramenta Rational Rose RealTime (RoseRT), é uma extensão da UML que permite a modelagem de sistemas de tempo real distribuídos e guiados por evento. A UML-RT não possui semântica formal, logo não é possível realizar verificação formal do modelo. O presente trabalho propõe o mapeamento dos elementos de comunicação da UML-RT para a álgebra de processos p-calculus, a fim de prover semântica formal à UML-RT. Com objetivo de automatizar o mapeamento, foi desenvolvido um protótipo de tradutor que captura o modelo UML-RT especificado na ferramenta RoseRT e determina suas definições p-calculus. As definições p-calculus geradas utilizam a sintaxe da gramática do HAL-JACK, que é uma ferramenta integrada para verificação e análise de sistemas expressos em p-calculus, assim as definições p-calculus podem ser submetidas ao HAL-JACK para verificação formal de propriedades. Este trabalho detalha o mapeamento UML-RT para p-calculus, descreve o protótipo desenvolvido e apresenta alguns exemplos do mapeamento do modelo UML-RT para definições p-calculus.

Métodos de controle preditivo têm encontrado grande aceitação industrial, principalmente devido a sua capacidade de fazer respeitar restrições operacionais, o que reduz o número de paradas de emergências de um sistema. No entanto, suas aplicações em geral têm sido voltadas a sistemas estritamente estáveis e de dinâmica lenta. Neste trabalho, é implementada uma lei de controle preditivo no espaço de estados para um helicóptero de três graus de liberdade com duas variáveis de entrada. A dinâmica do sistema é não-linear, de 6a ordem, com amortecimento muito pequeno. Linearizando-se um modelo físico nominal em torno de um ponto de equilíbrio, obteve-se um modelo de predição marginalmente estável. A implementação em tempo real envolve a solução de um problema de Programação Quadrática a cada período de amostragem de 50ms. Os resultados experimentais são empregados para estudar o efeito de alterações nos horizontes de predição e controle, bem como para ilustrar a capacidade do controlador em fazer respeitar restrições de saída. Por fim, a lei de controle é alterada com a inclusão de um Filtro de Kalman para estimar as velocidades angulares do helicóptero e, assim, melhorar o desempenho da malha de controle.

Os dispositivos eletrônicos, diariamente, estão presentes na vida dos seres humanos. Também encontrados em automóveis, onde recebem a denominação de Autotrônica, seu uso vem aumentando a cada modelo de veículo lançado no mercado. Esses dispositivos vêm apresentando funcionalidades mais complexas e críticas. Alguns dos dispositivos autotrônicos precisam reagir em Tempo-Real a estímulos determinísticos oriundos de outros sistemas embarcados no veículo. Por isso são classificados de Sistemas de Tempo-Real Autotrônicos, e se utilizam de software e hardware para cumprirem seus requisitos específicos. A fim de manter seus custos nos patamares mais baixos possíveis, alguns desses dispositivos autotrônicos se utilizam de hardware com baixo poder computacional, possuindo recursos mínimos, necessários e suficientes para realizarem suas missões. Com isso, cada vez mais, se faz necessário o desenvolvimento de softwares, para serem embarcados nesses hardwares, com maior qualidade, confiabilidade e segurança (safety). Projetistas, desenvolvedores e engenheiros atuantes nessa área, buscam, projeto a projeto, modelos mais eficientes para o desenvolvimento desses softwares. Atualmente, a utilização dos conhecimentos e modelos de desenvolvimento trazidos da Engenharia de Software para os sistemas de software autotrônicos, tais como utilização da Unified Modeling Language - UML e ferramentas de Model Driven Development - MDD, é pouco explorada na área, principalmente, devido à possibilidade de causar desperdício de recursos em hardware e atrasos no desenvolvimento do produto. Este trabalho de pesquisa apresenta uma proposta alternativa às abordagens tradicionais, para o desenvolvimento desses sistemas, através de um Modelo de Desenvolvimento para Sistemas de Software Autotrônicos MODDESSA. Com sua aplicação, foi possível se embarcar esses sistemas em hardware com baixo poder computacional utilizando os principais conceitos da UML, técnicas de Modelagem para a Programação Baseada em Objetos - PBO, ferramentas de MDD e técnicas pertinentes para se automatizar o processo de geração do código do software aplicativo, sem utilizar um Sistema Operacional de Tempo Real - SOTR, obtendo-se um estudo de caso contendo 3 (três) experimentos aplicáveis na área da autotrônica.

O trabalho apresenta a etapa de correlação em software de um receptor GPS de uso civil. O software do correlator tem como função extrair, em tempo real, os dados de navegação contidos no sinal GPS (CDMA), os quais são necessários para a determinação da posição dos satélites. Este trabalho apresenta também uma revisão das características e da estrutura do sinal GPS, para permite uma melhor compreensão do funcionamento das arquiteturas dos correlatores descritos na literatura e também, desenvolver o simulador de sinais GPS, necessário para testar as etapas de processamento do Correlator. As etapas de Aquisição, Confirmação, Alinhamento e Rastreamento do correlator, bem como os algoritmos de cálculo da envoltória, demodulação, sincronização de bit, extração dos dados de navegação são apresentados. O software utiliza, como plataforma, o DSP STARTER KIT (DSK) disponível no Departamento de Telecomunicações, o qual é composto pelo DSP da família C6000 (TMS320C6711) da Texas Instruments e pelo ambiente de programação Code Composer Studio. O trabalho, como um todo, enfatiza o processamento digital de sinais, focando no desenvolvimento de receptores em software, onde o sinal digital é processado em banda base através de técnicas de programação.

Esse trabalho propõe uma unidade central de processamento para o Pegasus AutoPilot, que é um piloto automático para aeronaves não tripuladas de pequeno porte, constituído por quatro módulos: Sistema de Navegação, Unidade Central de Processamento, Gerenciador de Superfícies de Controle e Estação de Controle em Solo. Malhas de controle e algoritmos de guiagem são propostos, utilizando conceitos de chaveamento de ganhos para situações diferentes de voo. Para a validação desses algoritmos foi criado um modelo de aeronave específica, um Piper J-3 Cub 1/6 de escala, no X-Plane, que simula a aeronave. As simulações em Software-In-the-Loop (SIL) foram feitas entre X-Plane e MatLab/Simulink, onde através de uma interface gráfica foram ajustados os parâmetros de controle e guiagem. Posteriormente o sistema foi implementado em um microcontrolador ARM CORTEX M3, permitindo simulações em Hardware-In-The-Loop (HIL). Foi desenvolvido um gerenciamento de dados no microcontrolador que passou a se comunicar com o X-Plane através de portas seriais. São apresentados os resultados das simulações obtidas, comparações de malhas de controles convencionais com as malhas de controles propostas, assim como a simulação de missões totalmente autônomas utilizando o algoritmo de guiagem. É também demonstrado um estudo de consumo de energia do microcontrolador e a comprovação que o sistema atende aos requisitos de tempo real.

A produção de energia elétrica por fontes de geração distribuída (GD) vem se tornando cada vez mais presente no sistema elétrico de potência. De modo geral, os sistemas de GD conectados à rede de distribuição operam controlando potências ativa e reativa, enquanto que no modo isolado, a frequência e a tensão. Sendo assim, após a ocorrência de um ilhamento deve haver alteração no modo de operação da GD para garantir a estabilidade da frequência e da tensão no subsistema ilhado. Ainda, se o modo de operação não for alterado após o ilhamento, os dispositivos de proteção podem atuar desligando a GD. Portanto, o tempo decorrido até a alteração do modo de operação desempenha um papel importante na indicação se a GD permanecerá ou não em funcionamento após a ocorrência do ilhamento. Neste trabalho, são determinados os tempos máximos para chaveamento dos modos de operação de um grupo motor gerador diesel (GMG) operando como GD, utilizando controladores clássicos (CCs) e controladores fuzzy (CFs). Foram analisadas as influências do desbalanço entre as potências geradas e consumidas, do tipo de carga conectada ao subsistema ilhado e do comprimento do alimentador nos tempos máximos. Para evidenciar possíveis vantagens da estratégia de controle não linear, é utilizada uma metodologia na qual o ajuste dos ganhos dos CFs é realizado a partir dos ajustes de referência dos CCs. Devido ao ganho variável que a estratégia não linear adiciona às ações de controle, a utilização de CFs nas malhas do GMG permitiu maiores tempos de chaveamento para determinadas faixas de operação, quando comparado com a utilização de CCs. / Distributed generation (DG) is becoming more present in the electrical power system. In general, when a DG is connected to the grid, the DG works with the active and reactive power control loops. Therefore, after an islanding occurrence, the DG must change the operation control mode from power control to voltage and frequency control to maintain the system stability. If the operation mode is not changed after islanding, the protective devices are sensitized and the DG is disconnected. Therefore, the time elapsed until the operation mode changes has an important role in the indication if the DG remains in operation or not after islanding. In this work, the maximum times for switching the operating control mode of a diesel generator set, working as a DG, are analysed using a classical control strategy (CC) and a fuzzy control strategy (FC). The influence of the power imbalance, load types and the feeder distance on the maximum available time to switch the operation control mode is investigated. To highlight the advantages of a nonlinear control strategy, is used a methodology in which the tuning of the FCs gains is performed from the CCs which are used as reference. Due to the variable gain added by the nonlinear strategy, the FC allowed higher switching times than the CC.

Esta Dissertação traz uma discussão sobre a necessidade de haver políticas de incentivo à existência de almoxarifado de operação em usinas hidrelétricas que renovaram suas concessões através da Lei 12.783/13 passando a pertencer ao regime de cotas de garantia física, e seus efeitos imediatos para a disponibilidade do sistema gerador e para a segurança de operação do sistema elétrico brasileiro, estabelecendo conexões do ambiente regulatório/econômico com o mundo físico/real. Com base nas teorias de confiabilidade, métodos de gestão de ativos e políticas de operação e manutenção, analisa-se a situação real do parque gerador hidrelétrico com mais de 30 anos de operação, e as consequências do aumento das taxas de falhas e redução de vida útil, explanando a necessidade de se promover uma forma de incentivo que corrija as assimetrias regulatórias estabelecidas, envolvendo as penalidades e os benefícios percebidos tanto pelo lado do agente regulado, quanto pelo lado do consumidor final. No texto deste trabalho, verifica-se uma discrepância entre os custos de O&M reais e regulatórios, induzindo duas análises possíveis: Para o caso em que as remunerações são superiores aos custos reais, a penalização proposta pelo regulador não é suficiente para induzir investimentos em almoxarifados, dado que o retorno não condiz com o custo de oportunidade do capital empregado. Já para o caso em que as remunerações são inferiores aos custos reais, as penalidades podem impor um desequilíbrio econômico-financeiro da gestão dos ativos, anulando os incentivos para manutenção da disponibilidade através da imobilização de ativos sobressalentes. Estes casos demonstram, de forma simples, a existência de uma falha no sinal dado pelo regulador para a manutenção da qualidade do serviço, medido através dos índices de disponibilidade. Ressalta-se que a degradação dos ativos pertencentes às usinas cotistas não só é prejudicial para a busca pela modicidade tarifária, mas também poderá ser crítica para a operação do sistema em um período em que as hidrelétricas existentes terão um papel fundamental o gerenciamento de carga com a entrada de fontes intermitentes no sistema elétrico brasileiro. Para isso, o trabalho está estruturado em sete capítulos: (1) introdução; (2) o modelo regulatório vigente; (3) usinas hidrelétricas e seus sistemas; (4) confiabilidade e taxa de falha; (5) estudo de caso 1 - qualidade do serviço prestado; (6) estudo de caso 2 - avaliação dos impactos sistêmicos e (7) considerações finais. / This Dissertation brings a discussion about the need of creating politics to incentive the existence of operational warehouses in Regulated Hydropower Plants, regarding the immediate effects in the availability and reliability of the Brazilian Electrical System - linking the regulatory environment to the physical world. Based in reliability theories, asset management theories and operational & maintenance polices, the work analyses the real performance of those he Regulated Hydropower Plants that are in operation for more than 30 years of operation, looking at the consequences of the growing of failure rates by going toward the end of the forecasted life-time of the main systems and equipment. By that, it aims to explain the need of promoting incentives that corrects the regulatory asymmetry involving the penalties and bonuses perceived by the regulated agent and the final consumer. Through this work, a discrepancy between the real and the regulatory O&M costs is noted, what leads to two different analysis: On the one hand, for those agents with regulated revenue greater than the real O&M costs, there is no incentive to spent their capital in spare parts due to the opportunity cost of that capital. On the other hand, the for those agent with regulated revenue lower than the real O&M costs, the penalties can easily impose an economic-financial imbalance, also nulling the incentives to immobilize assets in spare parts. Those two examples demonstrate in a simple way the failure in the sign given by the regulator to guarantee the quality of service of those Power Plants. It is divided into seven chapters: (1) introduction; (2) the current regulatory model; (3) hydropower plant and its systems; (4) reliability and failure rate; (5) study case 1 - quality of service; (6) study case 2 - evaluation of systemic impacts and (7) final considerations.

O objetivo desta tese é desenvolver e implementar em computador uma metodologia para resolver o problema de alívio de carregamento utilizando técnicas de remanejamento ou corte de carga. Tal metodologia, fundamenta-se no Algoritmo Evolutivo Multiobjetivo em Tabelas, que foi desenvolvido inicialmente para o problema de restabelecimento de energia em sistemas de distribuição. Já metodologia desenvolvida nesta tese trata o problema de alívio de carregamento, buscando minimizar o número de consumidores sem fornecimento de energia elétrica e o número de operações de chaveamento. Todavia, é necessário a obtenção de um plano de manobras em chaves adequado de modo que este não inviabilize a implantação na prática e que resulte em soluções que contemplem: a ausência de sobrecarga na rede e nas subestações, a manutenção dos níveis de tensão dentro dos intervalos exigidos pela legislação e a manutenção da radialidade da rede. Para alcançar estes objetivos, utiliza-se técnicas que determinam a sequência de chaveamento necessária para o plano de alívio de carga obtido. Prioriza-se, ainda, o atendimento aos consumidores prioritários e o corte seletivo de cargas em condições de esgotamento das possibilidades de remanejamento entre os alimentadores primários. Ao aplicar a metodologia proposta em um sistema de distribuição real de grande porte da Companhia Energética de Pernambuco - CELPE, constatou-se que, em comparação com a técnica atualmente utilizada, a metologia desenvolvida é confiável e apresenta bons resultados no que se refere a: sequência exequível de manobras, diminuição do número de chaveamentos e redução do número de consumidores e consumidores prioritários sem atendimento. Além disso, a metodologia possui capacidade de aplicação em outros sistemas semelhantes e foi integrada em um sistema computacional com ambiente gráfico permitindo estudos de caso e armazenamento em banco de dados. / The objective of this research is to develop and implement a methodology for the treatment of load shedding problem due to the existence (operation) or the possibility to occur (planning) contingencies in supply system (High Voltage/Subtransmission). The methodology is based on Multiobjective Evolutionary Algorithm in Tables, initially developed for the service restoration problems in distribution systems. It aims to minimize the number of customers without electricity supply; minimizing the number of switching operations, so that it does not impede the implementation in practice; absence of overload in network and substations; maintaining the voltage levels within the ranges required by the laws of radiality and maintenance of the network. To achieve these goals, are used techniques for determining the required switching sequence for the load shedding plan obtained; prioritization of special consumer in service and selective load shedding when exhausted the possibilities of relocating loads between primary feeders. When applies the proposed methodology in a real large distribution system of the Energy Company of Pernambuco - CELPE, it can be seen that, compared with the technique currently used, it is reliable with good results regarding viable sequence of maneuvers; reducing the number of switchings and number of consumers and priority consumers without service in addition to be able to be applied in similar systems. The methodology has been integrated into a computer system in a graphical environment with facilities of case studies and storing information in the database.