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Desenvolvemos um método capaz de reconhecer assinaturas de descargas do órgão elétrico de peixes de campo elétrico fraco da espécie Gymnotus carapo. A assinatura de um peixe é computada com base no espectro de frequências de suas descargas, extraído por meio de uma transformada de Fourier, ou com base em uma análise tempo-frequência das mesmas, realizada por meio de uma transformada complexa de dupla árvore de pacote wavelet. Com o auxílio de uma máquina de vetores de suporte, um método de classificação supervisionada, utilizamos essas assinaturas para identificar, com boa precisão (estimada em 96%), o peixe de origem de cada descarga de órgão elétrico recebida durante uma aquisição com dois peixes movimentando-se livremente em um mesmo aquário. / We developed a method capable of recognizing signatures of the electric organ discharges of the weakly electric fish Gymnotus carapo. The signature of a fish is computed based on the frequency spectrum of its discharges, extracted using a Fourier transform, or based on a time-frequency analysis, done using a dual-tree complex wavelet packet transform. With the aid of a support vector machine, a supervisioned classification method, we use these signatures to identify, with good precision (estimated at 96%), the source fish of each electric organ discharge received during an acquisition with two fish freely swimming in the same aquarium.

Quantitative Feedback Theory (QFT) is a control system design methodology founded on the premise that feedback is necessary only because of system uncertainty. Articulating flexible structures, such as flexible manipulators, present a difficult closed-loop control problem. In such servo systems, the coupling of the rigid and flexible modes and the non-minimum phase dynamics severely limit system stability and performance. The difficulties in controlling these structures is exacerbated by the denumerably infinite number of flexible modes and associated difficulties in developing accurate dynamic models for controller design. As such, the control of articulating flexible structures presents a non-trivial testbed for the design of QFT based robust control systems. This dissertation examines the multi-input multi-output (MIMO) QFT based control of an articulating flexible structure and presents an enhancement of the theoretical basis for the MIMO QFT design methodologies. The control problem under consideration is the active vibration control of an articulating single-link flexible manipulator. This is facilitated by an actuation scheme comprised of a combination of spatially discrete actuation, in the form of a DC motor to perform articulation, and spatially distributed actuation, in the form of a piezoelectric transducer for active vibration control. In the process of developing and experimentally validating the QFT based control system, shortcomings in the theoretical basis for the MIMO QFT design methodologies are addressed. Robust stability theorems are developed for the two main MIMO QFT design methodologies, namely the sequential and non-sequential MIMO QFT design methodologies. The theorems complement and extend the existing theoretical basis for the MIMO QFT design methodologies. The dissertation results expose salient features of the MIMO QFT design methodologies and provide connections to other multivariable design methodologies.

Quantitative Feedback Theory (QFT) is a control system design methodology founded on the premise that feedback is necessary only because of system uncertainty. Articulating flexible structures, such as flexible manipulators, present a difficult closed-loop control problem. In such servo systems, the coupling of the rigid and flexible modes and the non-minimum phase dynamics severely limit system stability and performance. The difficulties in controlling these structures is exacerbated by the denumerably infinite number of flexible modes and associated difficulties in developing accurate dynamic models for controller design. As such, the control of articulating flexible structures presents a non-trivial testbed for the design of QFT based robust control systems. This dissertation examines the multi-input multi-output (MIMO) QFT based control of an articulating flexible structure and presents an enhancement of the theoretical basis for the MIMO QFT design methodologies. The control problem under consideration is the active vibration control of an articulating single-link flexible manipulator. This is facilitated by an actuation scheme comprised of a combination of spatially discrete actuation, in the form of a DC motor to perform articulation, and spatially distributed actuation, in the form of a piezoelectric transducer for active vibration control. In the process of developing and experimentally validating the QFT based control system, shortcomings in the theoretical basis for the MIMO QFT design methodologies are addressed. Robust stability theorems are developed for the two main MIMO QFT design methodologies, namely the sequential and non-sequential MIMO QFT design methodologies. The theorems complement and extend the existing theoretical basis for the MIMO QFT design methodologies. The dissertation results expose salient features of the MIMO QFT design methodologies and provide connections to other multivariable design methodologies.

Desenvolvemos um método capaz de reconhecer assinaturas de descargas do órgão elétrico de peixes de campo elétrico fraco da espécie Gymnotus carapo. A assinatura de um peixe é computada com base no espectro de frequências de suas descargas, extraído por meio de uma transformada de Fourier, ou com base em uma análise tempo-frequência das mesmas, realizada por meio de uma transformada complexa de dupla árvore de pacote wavelet. Com o auxílio de uma máquina de vetores de suporte, um método de classificação supervisionada, utilizamos essas assinaturas para identificar, com boa precisão (estimada em 96%), o peixe de origem de cada descarga de órgão elétrico recebida durante uma aquisição com dois peixes movimentando-se livremente em um mesmo aquário. / We developed a method capable of recognizing signatures of the electric organ discharges of the weakly electric fish Gymnotus carapo. The signature of a fish is computed based on the frequency spectrum of its discharges, extracted using a Fourier transform, or based on a time-frequency analysis, done using a dual-tree complex wavelet packet transform. With the aid of a support vector machine, a supervisioned classification method, we use these signatures to identify, with good precision (estimated at 96%), the source fish of each electric organ discharge received during an acquisition with two fish freely swimming in the same aquarium.

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:12:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_BrunoVieiradaCunha_D.pdf: 17693367 bytes, checksum: cd2b98fba2b0d91ed107d569050c937f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O estudo da estrutura de nanosistemas individuais requer o uso de equipamentos capazes de gerar imagens de sistemas com poucos átomos. No caso de nanopartículas metálicas produzidas por síntese química, uma questão relevante e ainda pouco estudada é a organização dos passivantes sobre sua superfície e como isso contribui para a definição de sua estrutura de equilíbrio. Para abordar este tema, devemos ser capazes de gerar imagens de resolução atômica em superfícies com alto grau de curvatura: a microscopia de tunelamento (STM) representa o instrumento mais adequado para este tipo de tarefa. Entretanto, o estudo detalhado requer o uso de métodos não-convencionais de microscopia STM (ex. modulação da tensão de bias ou de setpoint), sendo assim desejável que tenhamos total controle sobre a operação do instrumento. Este domínio preciso sobre as características funcionais consiste na principal razão que justifica a construção de um STM no próprio grupo. Este trabalho descreve o desenho, a construção e a caracterização de um STM de Ultra-Alto Vácuo (UHV). Todo o desenho e a construção foram integralmente realizadas no grupo de pesquisa. Apresentamos e justificamos os parâmetros escolhidos para o projeto, os quais definem o perfil do instrumento. O projeto mecânico consiste em um sistema elástico tipo ¿Parallel-Guiding-Spring Table¿(PSM). O sistema de varredura foi desenvolvido utilizando na configuração tipo tripod para os atuadores piezoelétricos. Desenvolvemos dois protótipos da cabeça STM, ambos compatíveis com UHV. Apresentamos o projeto e a construção da câmara de vácuo e do sistema de amortecimento de vibração. Na parte eletrônica, desenvolvemos um projeto que envolve blocos anal'ogicos de precisão e componentes digitais de 16 bits. O sistema funciona com baixa tensão, o que o torna mais estável e menos suscetível ao ruído e a variações térmicas. O sistema de controle embarcado e seu modelo analítico são analisados de modo a se determinar os parâmetros para operação estável. Caracterizamos todo o sistema e obtivemos imagens para superfícies de Grafite e Au como forma de verificar a performance do equipamento construído. Por fim discutimos as dificuldades do projeto e apresentamos soluções para os pontos que requerem certa otimização / Abstract: The study of the structure of individual nanosystems requires the use of equipments capable of generating images of systems containing just a few atoms. In the case of metallic nanoparticles produced by chemical synthesis, a relevant and not much studied question is the organization of the passivant molecules over the surface and how they contribute to the definition of the equilibrium structure. To adress this issue, we must be capable of generating atomic resolution images on surfaces with a high level of curvature: the Scanning Tunneling Microscopy (STM) represents the most adequate instrument for this job. Nevertheless, the detailed study requires the use of non-conventional methods of STM microscopy (ex. bias voltage and setpoint modulation), then it is desirable to have total control over the instrument operation. This precise domain over the functional characteristics consists in the main reason that motivated the construction of a STM in our group. This work describes the design, construction and characterization of an Ultra-High Vacuum (UHV) STM. The design and construction were both integrally done in our research group. We present and justify the chosed project parameters, which define the profile of the instrument. The mechanical project consists of an elastic system of the ¿Parallel-Guiding- Spring-Table Mechanism¿(PSM) type. The scanning system was developed using the tripod configuration for the piezoelectric actuators. We have developed two prototypes for the STM head, both compatible with UHV. We present the project and construction of the vacuum chamber and the vibration isolating system. For the electronics, we have developed a project that involves precision analog blocks and 16 bits digital components. The system works with low voltage, what turns it more stable e less succeptible to noise and thermal variations. The embedded control system and its model are analysed in order to determine the stable operation parameters. We have characterized the system in detail and obtained images for Graphite and Gold surfaces as a way to verify the performance of the constructed equipment. Finally, we discuss the difficulties of the project and present solutions for the points that require optimization / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientador: Hugo Enrique Hernadez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T04:08:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baron_RafaelAntonio_M.pdf: 2527156 bytes, checksum: b044c223ca1a051a13e9264f599fe8c2 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Atualmente está em fase de projeto o novo acelerador de elétrons do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Este acelerador de partículas, denominado Sirius, é constituído por diversos sistemas de instrumentação, sendo um deles de particular interesse para o diagnóstico de posição do feixe de elétrons estocado no acelerador. Este sistema, denominado monitor de posição de feixe, é constituído por sua vez por outros subsistemas, dentre os quais uma eletrônica de RF, dedicado a fazer processamento analógico de sinais de Rádio Frequência advindos de sensores que interagem eletromagneticamente com o feixe de elétrons. Esta eletrônica de RF deve condicionar o sinal, fornecendo ganho, filtragem, linearidade e estabilidade necessárias na faixa de operação de potências de entrada para que o sinal possa ser digitalizado. Este trabalho tem por objetivo descrever a respeito do desenvolvimento desta eletrônica, abarcando o projeto do circuito de RF de alta linearidade e alta estabilidade, implementação em placa de circuito impresso e testes em bancada e no acelerador de elétrons UVX, do LNLS / Abstract: The new electron accelerator of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) is being designed to provide users with more brilliant photon beams. This particle accelerator, called Sirius, is composed of hundreds of instrumentation systems that are responsible for the machine operation. The Beam Position Monitor System is dedicated to monitor the position of the electron beam stored inside the vacuum chamber of the machine. It is composed by a subsystem called RF Front-End, dedicated to the analog processing of the beam signals that is originated by the interaction between the ultra-relativistic electromagnetic field of the electron beam and sensors specially designed for it. The RF Front-End electronics have been designed to provide filtering and gain with high linearity and stability along all the input power range. This work presents the design of the electronics, its implementation in printed-circuit board and tests results that have been performed in the laboratory and with a real beam signal / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica