The convenience of Operational Modal Analysis (OMA), over conventional Experimental Modal Analysis (EMA), has seen to its increasing popularity over the last decade for the purpose of evaluating dynamic properties of structures. OMA features an advantage of requiring only output information, which is in tandem with its main drawback of lacking scaled modeshape information. While correctly scaled modeshapes can be assumed under a restrictive assumption of spectrally white inputs, in reality, input spectra are at best broadband in nature. In this thesis, an OMA method for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) applications in mechanical structures is developed. The aim is to separate MIMO responses into a collection of Single-Input Single-Output (SISO) processes (matrix FRF) using cepstral-based methods, under less restrictive and hence more realistic coloured broadband excitation. Existing cepstral curve-fitting techniques can be subsequently applied to give regenerated FRFs with correct relative scaling. This cepstral-based method is based on the matrix Mean Differential Cepstrum (MDC) and operates in the frequency domain. Application of the matrix MDC onto MIMO responses leads to a matrix differential equation which together with the use of finite differences, directly solves or identifies the matrix FRF in a propagative manner. An alternative approach based on whitened MIMO responses can be similarly formulated for the indirect solution of the matrix FRF. Both the direct and indirect approaches can be modified with a Taylor series approximation to give a total of four propagative solution sequences. The method is developed using relatively simple simulated and experimental systems, involving both impulsive and burst random excitations. Detailed analysis of the results is performed using more complicated Single-Input Multiple-Output (SIMO) and MIMO systems, involving both driving and non-driving point measurements. The use of the matrix MDC method together with existing cepstral curve-fitting technique to give correct relative scaling is demonstrated on a simulated MIMO system with coloured inputs. Accurate representation of the actual FRFs is achieved by the matrix MDC technique for SIMO set-ups. In MIMO scenarios, excellent identification was obtained for the case of simulated impulsive input while the experimental and burst random input cases were less favourable. The results show that the matrix MDC technique works in MIMO scenarios, but possible noise-related issues need to be addressed in both experimental and burst random input cases for a more satisfactory identification outcome.

The convenience of Operational Modal Analysis (OMA), over conventional Experimental Modal Analysis (EMA), has seen to its increasing popularity over the last decade for the purpose of evaluating dynamic properties of structures. OMA features an advantage of requiring only output information, which is in tandem with its main drawback of lacking scaled modeshape information. While correctly scaled modeshapes can be assumed under a restrictive assumption of spectrally white inputs, in reality, input spectra are at best broadband in nature. In this thesis, an OMA method for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) applications in mechanical structures is developed. The aim is to separate MIMO responses into a collection of Single-Input Single-Output (SISO) processes (matrix FRF) using cepstral-based methods, under less restrictive and hence more realistic coloured broadband excitation. Existing cepstral curve-fitting techniques can be subsequently applied to give regenerated FRFs with correct relative scaling. This cepstral-based method is based on the matrix Mean Differential Cepstrum (MDC) and operates in the frequency domain. Application of the matrix MDC onto MIMO responses leads to a matrix differential equation which together with the use of finite differences, directly solves or identifies the matrix FRF in a propagative manner. An alternative approach based on whitened MIMO responses can be similarly formulated for the indirect solution of the matrix FRF. Both the direct and indirect approaches can be modified with a Taylor series approximation to give a total of four propagative solution sequences. The method is developed using relatively simple simulated and experimental systems, involving both impulsive and burst random excitations. Detailed analysis of the results is performed using more complicated Single-Input Multiple-Output (SIMO) and MIMO systems, involving both driving and non-driving point measurements. The use of the matrix MDC method together with existing cepstral curve-fitting technique to give correct relative scaling is demonstrated on a simulated MIMO system with coloured inputs. Accurate representation of the actual FRFs is achieved by the matrix MDC technique for SIMO set-ups. In MIMO scenarios, excellent identification was obtained for the case of simulated impulsive input while the experimental and burst random input cases were less favourable. The results show that the matrix MDC technique works in MIMO scenarios, but possible noise-related issues need to be addressed in both experimental and burst random input cases for a more satisfactory identification outcome.

CAPES / Este trabalho tem como objetivo a análise, projeto e implementação de estratégias de controle repetitivo para aplicação em sistemas de alimentação ininterrupta de energia (UPS - Uninterruptible Power Supply). Inicialmente, a revisão da literatura aborda os controladores mais aplicados neste propósito. Uma visão geral sobre sistemas UPS é realizada, com foco em diferentes topologias e o projeto de um filtro indutivo capacitivo (LC), para reduzir o conteúdo harmônico proveniente das comutações do inversor, é discutido. Na sequência, uma estratégia de controle é proposta. Nesta estratégia um termo feedforward é utilizado para gerar a forma de onda da tensão de saída e um controlador do tipo proporcional derivativo (PD) é inserido para compensar distúrbios não cíclicos. Para compensação de distúrbios cíclicos, algumas técnicas de controle repetitivo são analisadas e implementadas. A adição destes controladores apresenta bom desempenho, porém, quando o sistema sofre interferências, as características dinâmicas destes controladores são afetadas. Modificações são realizadas para tornar o sistema menos suscetível a ruídos de alta frequência e a distúrbios aperiódicos. Ainda, é proposto um controlador repetitivo com adaptação do ganho que apresenta robustez suficiente para boa regulação de tensão mesmo na presença de distúrbios aperiódicos e interferências eletromagnéticas. Por fim, é descrita a implementação de uma plataforma flexível, baseado em um inversor PWM controlado por um processador digital de sinais com periféricos para aquisição de dados e geração de PWM, DSC TMS320F28335. A partir desta plataforma, foram obtidos resultados experimentais para um protótipo de uma UPS monofásica, os quais comprovam o desempenho das técnicas de controle apresentadas e propostas. / This work presents an analysis, design and implementation of repetitive control strategies applied to uninterruptible power supplies (UPS) systems. At the beginning, a literature review of the main controllers concerning this purpose is shown. A global vision of UPS systems with focus on different topologies is made and the project of an inductive capacitive filter (LC) is presented where the goal is to reduce harmonic content due to the inverter switching. After that, a control strategy is presented. In this strategy a feed forward term is used to generate the wave form shape of the output voltage and a Proportional Derivative (PD) controller is introduced to compensate non cyclic disturbances. For the compensation of cyclic disturbs some repetitive control techniques are analyzed and implemented. The inclusion of these controllers provides a good performance for the output system, however, when the system is exposed to interferences, the dynamic characteristics of these controllers are affected. Modifications are presented to make the system less susceptible for high frequencies noise and aperiodic disturbs. In addition, a repetitive controller with gain adaptation is proposed with sufficient robustness to obtain a good voltage regulation even in the presence of aperiodic disturbances and electromagnetic interferences. Finally, the implementation of a flexible platform is presented, based on PWM inverter controlled by a digital signal processor with data acquisition and generation PWM peripherals, DSP TMS320F28335. From this platform, experimental results for a monophasic UPS prototype was obtained, which ones prove the performance of the control techniques presented and proposed.

CAPES / Este trabalho tem como objetivo a análise, projeto e implementação de estratégias de controle repetitivo para aplicação em sistemas de alimentação ininterrupta de energia (UPS - Uninterruptible Power Supply). Inicialmente, a revisão da literatura aborda os controladores mais aplicados neste propósito. Uma visão geral sobre sistemas UPS é realizada, com foco em diferentes topologias e o projeto de um filtro indutivo capacitivo (LC), para reduzir o conteúdo harmônico proveniente das comutações do inversor, é discutido. Na sequência, uma estratégia de controle é proposta. Nesta estratégia um termo feedforward é utilizado para gerar a forma de onda da tensão de saída e um controlador do tipo proporcional derivativo (PD) é inserido para compensar distúrbios não cíclicos. Para compensação de distúrbios cíclicos, algumas técnicas de controle repetitivo são analisadas e implementadas. A adição destes controladores apresenta bom desempenho, porém, quando o sistema sofre interferências, as características dinâmicas destes controladores são afetadas. Modificações são realizadas para tornar o sistema menos suscetível a ruídos de alta frequência e a distúrbios aperiódicos. Ainda, é proposto um controlador repetitivo com adaptação do ganho que apresenta robustez suficiente para boa regulação de tensão mesmo na presença de distúrbios aperiódicos e interferências eletromagnéticas. Por fim, é descrita a implementação de uma plataforma flexível, baseado em um inversor PWM controlado por um processador digital de sinais com periféricos para aquisição de dados e geração de PWM, DSC TMS320F28335. A partir desta plataforma, foram obtidos resultados experimentais para um protótipo de uma UPS monofásica, os quais comprovam o desempenho das técnicas de controle apresentadas e propostas. / This work presents an analysis, design and implementation of repetitive control strategies applied to uninterruptible power supplies (UPS) systems. At the beginning, a literature review of the main controllers concerning this purpose is shown. A global vision of UPS systems with focus on different topologies is made and the project of an inductive capacitive filter (LC) is presented where the goal is to reduce harmonic content due to the inverter switching. After that, a control strategy is presented. In this strategy a feed forward term is used to generate the wave form shape of the output voltage and a Proportional Derivative (PD) controller is introduced to compensate non cyclic disturbances. For the compensation of cyclic disturbs some repetitive control techniques are analyzed and implemented. The inclusion of these controllers provides a good performance for the output system, however, when the system is exposed to interferences, the dynamic characteristics of these controllers are affected. Modifications are presented to make the system less susceptible for high frequencies noise and aperiodic disturbs. In addition, a repetitive controller with gain adaptation is proposed with sufficient robustness to obtain a good voltage regulation even in the presence of aperiodic disturbances and electromagnetic interferences. Finally, the implementation of a flexible platform is presented, based on PWM inverter controlled by a digital signal processor with data acquisition and generation PWM peripherals, DSP TMS320F28335. From this platform, experimental results for a monophasic UPS prototype was obtained, which ones prove the performance of the control techniques presented and proposed.

Fundação do Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (FAPEAM) / Nesta dissertação de mestrado é apresentada uma proposta de um método simples de compressão de dados sem perda para Redes de Sensores sem Fio (RSSF). Este método é baseado numa codificação Huffman convencional aplicada a um conjunto de amostras de parâmetros monitorados que possuam uma forte correlação temporal, fazendo com que seja gerado um dicionário Huffman a partir dessas probabilidades e que possam ser utilizadas em outros conjuntos de parâmetros de mesma característica. Os resultados de simulação usando temperatura e umidade relativa mostram que este método supera alguns dos mais populares mecanismos de compressão projetados especificamente para RSSF. / In this masters thesis we present a lightweight lossless data compression method for wireless sensor networks(WSN). This method is based on a conventional Huffman coding applied to a sample set of monitored parameters that have a strong temporal correlation, so that a Huffman dictionary is generated from these probabilities, and which may be used in other sets of parameters with same characteristic. Simulations results using temperature and relative humidity measurements show that the proposed method outperforms popular compression mechanisms designed specifically for wireless sensor networks.

Este trabalho apresenta a morfologia matemática multiescalar com quatro escalas aplicada no sinal de eletrocardiografia para a detecção do complexo QRS. Para o desenvolvimento deste trabalho pluridisciplinar de Engenharia Biomédica foram utilizados conhecimentos de Cardiologia, Eletrocardiografia, Bioestatística, Processamento Digital de Sinais Biomédicos, Teoria de Detecção de Sinais, Análise ROC e Índices de Desempenho de Classificadores, interagindo com áreas da edicina, da Estatística, da Matemática, da Engenharia da Computação e da Engenharia Elétrica. Testes foram realizados com o banco de sinais de ECG do MIT/BIH. O desempenho do método foi avaliado através da curva ROC e do índice DER. Os resultados foram comparados com a morfologia multiescalar de uma, duas e de três escalas. Nos resultados foi observado que o método de morfologia multiescalar com quatro escalas, aplicado nas condições estabelecidas, apresentou índices melhores de detecção do complexo QRS, confirmando seu potencial no processamento de sinais biomédicos, dando suporte na manipulação do complexo QRS e oferecendo melhorias na detecção. / This work presents the multiscale mathematical morphology with four scales applied in the ECG signal for detection of the QRS complex. To develop this Biomedical Engineering multidisciplinary work were used knowledge of Cardiology, Electrocardiography, Biostatistics, Biomedical Digital Signal Processing, Signal Detection Theory, ROC Analysis and Performance Classifiers Indexes, interacting with areas of Medicine, Statistics, Mathematics, Computer Engineering and Electrical Engineering. The tests were realized with MIT/BIH ECG signals database. The performance of the method was evaluated using ROC curves and the DER index. The results were compared with the multiscale mathematical morphology of one, two and three scales. In the results was observed that the multiscale mathematical morphology with four scales presented better indexes detection of the QRS complex, confirming its potential in biomedical signal processing, supporting the handling of the QRS complex and offering improvements in detection.

Este trabalho apresenta uma análise da propagação de sinais de TV Digital na faixa de UHF em ambientes internos. A partir da comparação de alguns modelos de propagação interna e externa referenciados na literatura para outras faixas de frequência e aplicação, um algoritmo foi desenvolvido com a finalidade de gerar um mapa de cobertura de sinal que exibe a potência de recepção no ambiente interno. Estas simulações foram comparadas com medidas em campo a partir de dois estudos de caso. O primeiro avalia a cobertura de sinal em um andar inteiro de um prédio e o segundo no interior de uma sala e comprovou-se que os modelos de propagação que foram estendidos à faixa de UHF podem ser empregados com precisão para se determinar o nível de recepção do sinal de TV digital. / This work presents an analysis of signal propagation of Digital TV on the UHF range in indoor environments. Based on the comparison of some indoor and outdoor propagation models described on the literature, an algorithm was developed with the aim of generating a signal coverage map that exhibits the reception power on the indoor environment. These simulations were compared with field measurements divided in two case studies. The first one evaluates the signal coverage in an entire floor of one building and the second one inside a single room. It was proved that the propagation models that were extended to the UHF range can be used with high accuracy to determine the reception power level of the digital TV signal.

CAPES / É um interesse permanente das entidades de teledifusão conhecer a região geográfica servida por suas emissões. Modelos computacionais podem fornecer informações detalhadas sobre a área coberta, ao implementar variados métodos de predição baseados em normas e recomendações. Enquanto tais métodos computacionais são indispensáveis à tomada de decisão dos órgãos reguladores, medir o sinal após sua implementação é atividade imprescindível para validar as predições, e para identificar precisamente áreas sem cobertura e orientar na sua solução. Analisar os diversos aspectos envolvidos, e validar uma metodologia prática para conhecer a cobertura real de um sistema de TV digital é o objetivo deste trabalho. / Knowing the exact region served by a broadcasting station is a permanent interest. Computer models can produce detailed maps of the covered area, by implementing several prediction methods prescribed in specific regulations. While such computer methods are essential to the decision-making process of the regulatory boards, some field-work is still required to validate the predictions, as well as to investigate situations that may give rise to reception difficulties. The analysis of the several aspects involved, and the validation of a practical method for assessing the true coverage of the digital TV system adopted in Brazil is the purpose of this work.

CAPES; Fundação Araucária; SETI; CNPq; FINEP; FUNTEF; ANTT; Triunfo Concebra / Rodovias são as principais vias de locomoção do Brasil, tanto de cargas como de passageiros. Pelo fato dessas rodovias estarem sujeitas a desgastes com o tempo e devido ao grande tráfego de cargas pesadas, é preciso um constante monitoramento do estado do pavimento e das sinalizações rodoviárias. Normalmente a análise do estado atual de rodovias é efetuada de forma manual, sendo necessário o deslocamento de pessoas para verificação. Uma alternativa para efetuar esse processo é o uso de imagens áreas. Este trabalho apresenta uma metodologia de monitoramento remoto de rodovias a partir de imagens aéreas e a aplicação de técnicas de processamento digital de imagens (), como uma ferramenta para verificação das condições da malha rodoviária, desde seu pavimento até as sinalizações horizontais. A aquisição dessas imagens é efetuada através de Veículo Aéreo Não Tripulado (), possibilitando a varredura de grandes áreas em curto espaço de tempo. Em conjunto com as imagens adquiridas, são empregadas técnicas de e reconhecimento de padrões para extrair e identificar parâmetros em rodovias. Assim, desenvolveu-se um algoritmo que processa e extrai informações da via a partir das imagens adquiridas, proporcionando maior agilidade e precisão na inspeção de rodovias. O algoritmo desenvolvido é divido em três partes, sendo a primeira a segmentação da rodovia na imagem adquirida, a segunda a segmentação de objetos contidos na rodovia e a terceira a classificação dos objetos segmentados. Para classificar os objetos segmentados é utilizado o classificador Support Vector Machine () em conjunto com o descritor de Histograma Orientado ao Gradiente () para extrair características dos objetos a serem classificados. Com esse algoritmo desenvolvido obteve-se resultados positivos na obtenção de informações da rodovia a partir de imagens aéreas. Em testes de desempenho efetuado, houve taxa de acerto de 97,37% para as classes de objetos selecionadas, demonstrando assim, que a metodologia proposta pode ser aplicada em ambiente real, auxiliando equipes de manutenção e gerenciamento de rodovias. / Highways are the principal transportation modal way in Brazil for cargo and passengers. Highways can suffer wear due to weather and traffic load, hence necessary a constant monitoring of the pavement and traffic signalization health. In general, the highway health is monitored manually being necessary persons to make the verification process. One alternative to this process is the use of aerial images. This work presents a highway remote sensing methodology from aerial imagens and digital image processing (DIP), as a tool to verify the road conditions, including the pavement and road markings. The acquisition of images are performed by an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) enabling large area scans with less time. With the acquired imagens, DIP techniques and pattern recognition are employed to extract and identify highways parameters. So, an algorithm was developed to process and extract road information of the acquired images providing inspection of highway with agility and precision. The developed algorithm has three parts: the first one make the roadway segmentation, the second segments objects of the road and the third classifies the segmented objects. To classify the segmented objects, the Histogram of Oriented Gradient (HOG) descriptor has been used to extract characteristics of the objects and the Support Vector Machine () was used to classify the objects. With this developed algorithm, positive results has reached in obtain road information from the aerial images. Performance tests has been performed and a hit rate of 97.37% was reached for the selected classes, proving the ability of this proposed methodology could be applied in real environment helping maintenance and management highway teams.

Este trabalho apresenta uma análise da propagação de sinais de TV Digital na faixa de UHF em ambientes internos. A partir da comparação de alguns modelos de propagação interna e externa referenciados na literatura para outras faixas de frequência e aplicação, um algoritmo foi desenvolvido com a finalidade de gerar um mapa de cobertura de sinal que exibe a potência de recepção no ambiente interno. Estas simulações foram comparadas com medidas em campo a partir de dois estudos de caso. O primeiro avalia a cobertura de sinal em um andar inteiro de um prédio e o segundo no interior de uma sala e comprovou-se que os modelos de propagação que foram estendidos à faixa de UHF podem ser empregados com precisão para se determinar o nível de recepção do sinal de TV digital. / This work presents an analysis of signal propagation of Digital TV on the UHF range in indoor environments. Based on the comparison of some indoor and outdoor propagation models described on the literature, an algorithm was developed with the aim of generating a signal coverage map that exhibits the reception power on the indoor environment. These simulations were compared with field measurements divided in two case studies. The first one evaluates the signal coverage in an entire floor of one building and the second one inside a single room. It was proved that the propagation models that were extended to the UHF range can be used with high accuracy to determine the reception power level of the digital TV signal.