O uso de radares de imageamento, como o radar de abertura sintética (SAR, do inglês: Synthetic Aperture Radar), tem sido cada vez mais comum. Eles podem ser encontrados em sistemas de alto custo como plataformas orbitais ou até em veículos aéreos não tripulados. A demanda crescente na obtenção de informações para tomada de decisões em curto espaço de tempo e avaliação da imagem em tempo real remete ao desafio do processamento de imagens SAR em tempo real. Diversas plataformas de hardware podem ser empregadas para o processamento de imagens SAR em tempo real - processadores de sinais digitais, unidade de processamento gráfico ou hardwares programáveis. Neste trabalho, propõe-se o uso de um computador de propósito geral para realizar a tarefa de processar e exibir a imagem SAR focalizada em tempo suficiente de modo que não haja acúmulo de dados sem processamento. Os testes realizados apresentam promissores resultados para o emprego desta plataforma de baixo custo em operações com aeronaves.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos para a implementação de um rastreador linear quadrático com restrições aplicado a um sistema de dinâmica rápida amplamente utilizado na literatura por meio de simulações e é consolidado experimentalmente por meio de ensaios em bancada. Este controlador foi recentemente proposto e tem como principais vantagens o baixo custo computacional, permitindo levar em conta restrições de entrada e estado da planta. O sistema consiste de dois carros conectados entre si por meio de uma mola, com apenas um atuador. O objetivo do controlador é conduzir o sistema até um valor de referência desejado e pré-estabelecido, respeitando restrições impostas nas variáveis de estado e controle. Uma restrição adicional foi estabelecida sobre a compressão da mola. De modo a respeitar o cumprimento das restrições e garantir estabilidade nominal ao sistema, impôs-se que os vetores com variáveis de estado, controle e perturbação devam permanecer dentro de um conjunto invariante onde as restrições de operação sejam satisfeitas. Dada a necessidade da medida dos valores dos estados e da perturbação, foi implementado um observador. Resultados obtidos por meio de simulação e ensaio em bancada comprovaram o funcionamento do controlador proposto, permitindo que o sistema tivesse o comportamento desejado mesmo na presença de perturbações gravitacionais inseridas que poderiam provocar um possível descasamento do modelo. Foi verificado o cumprimento das restrições impostas e um erro em regime permanente nulo, mesmo na presença de atrito seco não considerado.

O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta para a identificação do modelo aerodinâmico de uma aeronave em tempo real, com vistas à melhoria da eficiência de campanhas de ensaios em voo relacionadas à aquisição de dados para levantamento e validação de modelos. A ferramenta apresentada neste trabalho, denominada RealSysId, baseia-se no método de mínimos quadrados ortogonais recursivo e foi desenvolvida em ambiente MATLAB 7.8.0 R2009. O método aplicado torna-se vantajoso, pois possibilita avaliar não somente as estimativas dos parâmetros, mas também a estrutura do modelo aerodinâmico em tempo real. Essa característica permite a avaliação de resultados de modo imediato e, assim, a tomada de decisão e a coordenação para repetição de manobras podem ser realizadas em tempo real, aumentando a eficiência da campanha de ensaios em voo. Neste trabalho, uma descrição da ferramenta é apresentada e três estudos de caso são discutidos. O primeiro deles apresenta a validação do algoritmo e apresenta uma comparação dos resultados obtidos pelo método dos mínimos quadrados ortogonais clássico e recursivo. O segundo exemplo discute a aplicabilidade e importância do fator de esquecimento no processo de identificação em tempo real quando da avaliação de sistemas variantes no tempo. Por fim, o terceiro estudo de caso apresenta uma análise da carga computacional demandada pela ferramenta para a seleção do modelo aerodinâmico de forma recursiva em função da quantidade de regressores candidatos utilizados pelo usuário.

A presente pesquisa realizou o estudo da confiabilidade aplicado à otimização da operação em tempo real de sistemas de abastecimento de água (SAA). Almeja-se que a otimização da operação em tempo real empregue técnicas que a tornem robusta, ou seja, que considerem as incertezas inerentes a um SAA real. Para tanto, é necessário associar ao modelo de otimização um previsor de demanda e um simulador hidráulico. O previsor produzirá estimativas de demandas futuras para o horizonte desejado, o qual alimentará o simulador, a fim de que sejam determinadas as estratégias operacionais otimizadas para atendimento das demandas previstas. Implementou-se o método de otimização AMALGAM (\"A Multialgorithm Genetically Adaptive Method\"), juntamente com as demais rotinas computacionais necessárias para integrar o simulador hidráulico (EPANET 2) e o previsor de demanda baseado na Rede Neural Dinâmica (DAN2). O modelo desenvolvido foi aplicado nos setores de abastecimento Eliana, Iguatemi e Martinez, os quais são operados pelo Departamento Autônomo de Água e Esgotos (DAAE) da cidade de Araraquara, SP. Os modelos das redes de água foram calibrados por meio de dados de vazão e carga de pressão coletados em campanhas de campo. As estratégias operacionais resultantes foram comparadas as operações praticadas pelo DAAE, resultando em reduções no custo do consumo de energia de 14%, 13% e 30% para os setores Eliana, Iguatemi e Martinez, respectivamente. / This research project proposes the study of reliability applied to real time optimization of operation of water supply network (WSN). It is desired to obtain robust real time optimization of operation through the use of adequate techniques which accounts the inherent uncertainty of a real WSN. To accomplish the task it is necessary to associate to the optimization model a demand forecaster and a hydraulic simulator. The forecaster will produce the future demand for the planning horizon to serve as input for the simulator, so it is possible to obtain the optimized operation to meet the predicted demand. It was implemented the AMALGAM (\"A Multialgorithm Genetically Adaptive Method\") to serve as optimization model as well as the necessary computational routine to link the EPANET hydraulic simulator as well as the demand forecaster based on DAN2. The developed model was applied to the sectors Eliana, Iguatemi and Martinez, which are part of the water system operated by the Autonomous Department of Water and Sewer (DAAE) of Araraquara, SP. The water network model was calibrated using data collected on field campaign to gather pressure and flow data. The optimized operation was compared to the operation from DAAE, resulting in reduction of energy consumption cost of 14%, 13% and 30% respectively for the sectors Eliana, Iguatemi and Martinez.

A presente pesquisa realizou o estudo da confiabilidade aplicado à otimização da operação em tempo real de sistemas de abastecimento de água (SAA). Almeja-se que a otimização da operação em tempo real empregue técnicas que a tornem robusta, ou seja, que considerem as incertezas inerentes a um SAA real. Para tanto, é necessário associar ao modelo de otimização um previsor de demanda e um simulador hidráulico. O previsor produzirá estimativas de demandas futuras para o horizonte desejado, o qual alimentará o simulador, a fim de que sejam determinadas as estratégias operacionais otimizadas para atendimento das demandas previstas. Implementou-se o método de otimização AMALGAM (\"A Multialgorithm Genetically Adaptive Method\"), juntamente com as demais rotinas computacionais necessárias para integrar o simulador hidráulico (EPANET 2) e o previsor de demanda baseado na Rede Neural Dinâmica (DAN2). O modelo desenvolvido foi aplicado nos setores de abastecimento Eliana, Iguatemi e Martinez, os quais são operados pelo Departamento Autônomo de Água e Esgotos (DAAE) da cidade de Araraquara, SP. Os modelos das redes de água foram calibrados por meio de dados de vazão e carga de pressão coletados em campanhas de campo. As estratégias operacionais resultantes foram comparadas as operações praticadas pelo DAAE, resultando em reduções no custo do consumo de energia de 14%, 13% e 30% para os setores Eliana, Iguatemi e Martinez, respectivamente. / This research project proposes the study of reliability applied to real time optimization of operation of water supply network (WSN). It is desired to obtain robust real time optimization of operation through the use of adequate techniques which accounts the inherent uncertainty of a real WSN. To accomplish the task it is necessary to associate to the optimization model a demand forecaster and a hydraulic simulator. The forecaster will produce the future demand for the planning horizon to serve as input for the simulator, so it is possible to obtain the optimized operation to meet the predicted demand. It was implemented the AMALGAM (\"A Multialgorithm Genetically Adaptive Method\") to serve as optimization model as well as the necessary computational routine to link the EPANET hydraulic simulator as well as the demand forecaster based on DAN2. The developed model was applied to the sectors Eliana, Iguatemi and Martinez, which are part of the water system operated by the Autonomous Department of Water and Sewer (DAAE) of Araraquara, SP. The water network model was calibrated using data collected on field campaign to gather pressure and flow data. The optimized operation was compared to the operation from DAAE, resulting in reduction of energy consumption cost of 14%, 13% and 30% respectively for the sectors Eliana, Iguatemi and Martinez.

Este trabalho visa desenvolver um conjunto de técnicas com o intuito de determinar os vários parâmetros que compõem o modelo do motor de indução de gaiola, de forma a realizar o autocomissionamento desse motor para aplicações em sistemas de acionamento elétricos de campo orientado pelo método direto. Os procedimentos utilizados visam estabelecer e fornecer boa autonomia ao processo de autocomissionamento, objetivando o seu uso na melhoria do desempenho de sistemas de acionamento já em uso na indústria. A proposta mais significativa é a de eliminação do sensor de velocidade, tornando o autocomissionamento independente de transdutores eletromecânicos, através do uso de métodos estimação baseados na tecnologia de Sistema Ajustável pelo Modelo de Referência. Esse procedimento viabiliza um autocomissionamento sem uso de sensores externos acoplados ao eixo mecânico da máquina. Para evitar o uso de valores absolutos, o que tornaria o trabalho dirigido para aplicações genéricas, todas as equações significativas foram escalonadas, tornando-as próprias para uso específico em sistemas microprocessados, microcontrolados ou com processadores digitais de sinais. Diversos ensaios foram efetuados para a determinação dos principais parâmetros, utilizando-se o processador digital de sinais TMS320F240. Todos os procedimentos para a determinação experimental dos parâmetros foram simulados previamente, assim como a identificação da velocidade necessária para a determinação do momento de inércia do conjunto máquina e carga.

O interesse em identificação de sistemas e de parâmetros aplicado à área aeroespacial não é recente, mas continua vibrante, pois novos desafios são propostos. Na atualidade, procura-se investir na obtenção de resultados mais precisos e mais rápidos, preferencialmente em tempo real, para que haja uma interação entre engenharia e tripulação ainda durante o vôo. A proposta de estimar estados, antes de estimar parâmetros, é bastante conveniente, pois fornece uma base de dados consistente para a obtenção das estimativas paramétricas. A verificação da consistência de dados de ensaio através de modelos cinemáticos, antes que se passe para a fase de identificação de parâmetros, usando filtragem estocástica é bastante atrativa, pois o método comporta ruídos de processo e de medida. Ambos são típicos para a natureza do problema, mas acrescenta-se o fato de que suas propriedades estatísticas variam ao longo do tempo. Nesse trabalho propõe-se o uso da filtragem estocástica adaptativa para verificação da consistência de dados de ensaio em vôo e calibração simultânea dos dados do ar. O método proposto baseia-se nos procedimentos de ajuste de covariância, calculada através de filtros de Kalman executados em paralelo. A metodologia foi testada com dados sintéticos via simulações de Monte Carlo e com manobras de ensaio em vôo reais. Os resultados mostraram-se coerentes com os fenômenos, e mais precisos que os obtidos com filtragem não adaptativa, a um custo computacional baixo.

Ambientes Virtuais Distribuídos permitem que múltiplos usuários co-existam em mundos virtuais simulados em diferentes estações, compartilhando informações e manipulando objetos em tempo real. O ambiente dinâmico e as mudanças no estado dos objetos compartilhados devem ser gerenciados para que as diversas representações do ambiente se mantenham em estado consistente. Dependendo do grau de consistência desejado, existem diferentes técnicas para levar a efeito as mudanças de estado do ambiente nas diversas estações. A maioria das soluções apresentadas pelas arquiteturas existentes para aplicações de Realidade Virtual Distribuída ou foi projetada levando-se em consideração determinadas condições de infra-estrutura ou foi definida para dar suporte a aplicações específicas. Este trabalho apresenta a especificação e implementação da AVDNet, uma arquitetura de software consistente e flexível para criação e gerenciamento de AVDs, capaz de suportar centenas, ou até mesmo milhares, de usuários simultaneamente sob a infra-estrutura atual da Internet. Permite também a interação e a detecção de colisão de objetos em tempo real, mantendo a sincronia e consistência do estado dos objetos, tratando os aspectos envolvidos na colaboração entre os participantes. A arquitetura proposta baseia-se em uma abordagem que combina novos métodos para gerenciar os recursos como largura da banda de rede e capacidade de processamento, a fim de obter escalabilidade e desempenho, em especial o protocolo multicast em nível de aplicação.

Redes Bayesianas (RB) oferecem um método prático para o tratamento de incertezas em sistemas especialistas probabilísticos. Considerando que os problemas de atualização de crença e revisão crença em redes multiplamente conectadas são NP-Difíceis, alguns pesquisadores aplicaram processos de meta-raciocínio às inferências, para selecionar algoritmos para as tarefas. Quando possível, os métodos exatos devem ser adotados. Caso contrário, os algoritmos aproximados podem ser selecionados. Como a qualidade das inferências aproximadas varia a cada instância, os dados de entrada contêm características que afetam os desempenhos dos algoritmos. O problema de meta-raciocínio investigado está relacionado com a escolha do algoritmo para uma determinada instância de inferência, considerando restrições temporais. Para realizar meta-raciocínio, essa Tese propõe um método de caracterização da RB e associação conjunta dessas características, aplicando análises multivariadas. Os modelos são utilizados para a predição da probabilidade de que um algoritmo exato possa ser adotado em uma instância específica ou para a escolha do algoritmo aproximado com a melhor qualidade dos resultados. Análises experimentais comparam algumas abordagens alternativas, tais como análise de regressão simples, curvas de utilidade e técnicas de aprendizagem de máquina, mostrando resultados superiores quando análises multivariadas são aplicadas no processo de meta-raciocínio.

Os estudos realizados no presente trabalho de tese abrangem o processo de integração de subsistemas de tempo real intensivos em software e o formalismo de geração de casos de teste. A integração de subsistemas é uma fase altamente onerosa em tempo e recursos de teste de projetos de sistemas críticos tais como plataformas de satélites. São investigados testes baseados em modelos de estado que representam a interação dos subsistemas comunicantes. O problema pesquisado é o formalismo adequado para representar requisitos de tempo no modelo comportamental da interação de modo que casos de teste possam ser derivados por métodos automáticos. Com foco na modelagem dos serviços providos pelos subsistemas em integração, propõe-se um arcabouço para teste de interoperabilidade e de robustez composto por cinco elementos estruturantes: (1) perfil do serviço, (2) modelo nominal do serviço, (3) perigos de tempo, (4) modelo aumentado do serviço, e (5) propósito de teste. O arcabouço, denominado InRob, orienta a construção de modelos formais de interoperabilidade os quais representam o comportamento de um serviço em um dado estágio de integração. Os modelos são estendidos com propriedades de tempo de modo que possam ser derivados casos de teste de robustez, relativos a desvios de tempo na troca de mensagens entre os subsistemas. A validação da abordagem InRob é feita no domínio de subsistemas espaciais, na integração dos subsistemas que compõem um instrumento imageador (telescópio) de raios X a bordo de uma missão de satélite de astronomia. Nesse estudo de caso, o InRob é instanciado em um processo de teste composto por três etapas, duas delas apoiadas por ferramentas existentes para geração e execução de casos de teste.