Nos últimos anos, tem havido grande interesse em estudar manipuladores paralelos, aplicados principalmente em simuladores de voo, com seis graus de liberdade. O interesse em estruturas cinemáticas paralelas é motivado por sua alta rigidez e excelente capacidade de posicionamento em relação às estruturas cinemáticas seriais. Além disso, como os atuadores são posicionados em uma base, eles podem ser aplicados em cargas pesadas e ainda apresentam baixo consumo de energia, tendo em vista que vários atuadores atuam simultaneamente no mesmo corpo. A presente tese apresenta o projeto de três controladores, sendo eles, o controlador H infinito com realimentação de saída, o controlador PID e o controlador Fuzzy, com isto, esta metodologia poderá ser empregada na construção de um futuro simulador de voo. O modelo dos atuadores foi obtido através de uma entrada degrau de tensão nos motores, medindo os seus deslocamentos através dos encoders acoplados, individualmente, a cada um dos respectivos eixos dos motores. Sabendo-se a relação de transmissão do mecanismo de movimento entre o motor e cada haste dos atuadores obtém-se o deslocamento de cada haste a partir da rotação de cada motor medida pelo correspondente encoder e com isso obtém-se o modelo matemático de cada atuador em conjunto com seu sistema de transmissão. Entretanto, na prática, cada atuador é ligeiramente diferente dos outros, o que leva a comportamento e desempenho diferentes entre si. Isso afeta o comportamento da plataforma fazendo com que a trajetória final desejada não possa ser seguida adequadamente, algo que é extremamente necessário em simuladores de voo. Assim, uma das contribuições importantes deste trabalho é, em primeiro lugar, apresentar uma metodologia de padronização das respostas dos atuadores de modo a que todos eles tenham no final, um comportamento igual o mais próximo possível, particularmente em termos de velocidade e de posicionamento. Com os dados da cinemática e da dinâmica da plataforma compondo o modelo completo do sistema foram realizadas várias simulações que aplicadas na plataforma de Stewart real validaram o modelo e mostraram a eficiência das técnicas de controle aplicadas no controle de posição e orientação da plataforma. Para validar o projeto da Plataforma de Stewart como uma possível base de movimento de um simulador de voo, foi implementada a dinâmica longitudinal e lateral de um Boeing 747-100, e com o auxilio de um sensor inercial Xsens® MTi-G, foram realizadas as medições dos ângulos de Euler da Plataforma. Os resultados obtidos pelos três controladores foram satisfatórios e ilustram o desempenho e a robustez da metodologia proposta. / In recent years there has been great interest in studying parallel manipulators, mainly applied in flight simulators, with six degrees of freedom. The interest in parallel kinematic structures is motivated by its high stiffness and excellent positioning capability in relation to serial kinematic structures. Furthermore, since the actuators are positioned on a base, they can handle heavy loads and also have low power consumption, considering that several actuators act on the same platform. This thesis presents the design of three controllers, which are, H-infinity controller with output feedback, PID controller and Fuzzy controller, so that this methodology can be employed in building a future flight simulator. The actuators models were obtained by a step voltage input to the engines and measuring their displacements by the encoders that are coupled to each of the respective axes of the motors. Knowing the relation from the motion transmission mechanism between the motor and the spindle of each actuator, the displacement of each spindle is obtained from the rotation of each motor measured by the corresponding encoder and thus we obtain the mathematical model of each actuator together with its transmission system. However, in practice, each actuator is slightly different from others, which leads to different behavior and performance of each. This affects the behavior of the platform making the final desired trajectory cannot be properly followed something that is extremely necessary in flight simulators. Thus, one of the important contributions of this work is first to present a methodology to standardize the actuators responses so that they all have in the end a behavior equal a close as possible, particularly in terms of velocity and positioning. With the kinematics data and platform dynamics composing the complete system model, several simulations applied to the real Stewart Platform validate the model and show the effectiveness of control techniques applied to control the position and orientation of the platform. In order to validate the Stewart Platform design as a possible base for a motion flight simulator, the longitudinal and lateral dynamics of a Boeing 747-100 model were implemented, and with the aid of an inertial sensor Xsens® MTi-G, measurements of the Euler angles of the platform were performed. The results obtained by the three controllers were satisfactory and illustrate the performance and robustness of the proposed methodology.

[pt] A avaliação de artigos brancos tratados com alvejantes ópticos, como eles são comuns em substratos têxteis, plásticos e de papel, é uma tarefa que tradicionalmente resulta em muitas divergências entre avaliações visuais realizadas em uma cabine padronizada e avaliações instrumentais realizadas com espectrofotômetros de refletância. Mesmo entre as avaliações visuais ou entre as avaliações instrumentais são encontradas diferenças muito além do aceitável. Uma das principais causas é a fluorescência dos alvejantes ópticos que é influenciada pela quantidade de radiação UV em relação com a radiação na faixa visível do espectro. O trabalho apresentado analisa as diferentes formas de avaliação, principalmente do ponto de vista da qualidade da distribuição espectral de potência do simulador de luz do dia. No caso das avaliações visuais, são testadas diferentes lâmpadas fluorescentes. Para as avaliações instrumentais, a calibração e o ajuste de UV em conjunto com as diferentes aberturas de medição são analisados. O objetivo é aprimorar os aspectos metrológicos da avaliação e contribuir para a sua padronização a fim de garantir a maior reprodutibilidade de resultados, um procedimento importante e almejado por todos os segmentos industriais que utilizam os alvejantes ópticos. / [en] The evaluation of white objects treated with fluorescent whitening agents, such as they are commonly found on substrates like textiles, plastics and paper, is a task that traditionally leads to frequent controversy between the visual evaluations performed in a standardized light booth and the instrumental evaluations performed on reflectance spectrophotometers. Even between visual or instrumental evaluations the differences encountered are far beyond the acceptable. One of the main reasons is the fluorescence of the optical brightening agents that is influenced by the amount of UV radiation in relation to the amount of radiation in the visible range of the spectrum. The work presented analyses the different forms of evaluation, mainly from the point of view of the quality of the daylight simulators´ spectral power distribution. In the case of the visual evaluations, different fluorescent lamps are tested. For the instrumental evaluations, the UV calibration and adjustment are analyzed together with the different measurement apertures. The objective is to improve the metrological aspects of the evaluation and contribute to its standardization with the aim to guarantee better reproducibility of results, an important procedure that is desired by all the industrial segments that use optical brighteners.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma plataforma dedicada para a implementação de sistemas de controle longitudinal para o Boeing 747-400, utilizando diferentes topologias para a malha de controle. Inicialmente são estudados os conceitos de movimentação longitudinal para um corpo rígido, determinando o modelo aerodinâmico longitudinal completo e também os modelos aproximados para o período curto e longo de uma aeronave genérica. Usando os coeficientes de estabilidade e as derivadas longitudinais do Boeing 747-400, foram determinadas as equações dinâmicas para este avião. Conhecendo as equações dinâmicas para o Boeing 747-400 os controladores foram projetados usando duas topologias distintas de malha de controle. A malha de controle longitudinal composta por uma realimentação de taxa de arfagem é a topologia mais abordada neste trabalho. Utilizando esta abordagem foram projetados os controladores contínuos de altitude e velocidade vertical. Uma outra forma abordada para o projeto dos controladores contínuos de altitude e velocidade vertical, é feita substituindo a malha interna de taxa de arfagem por um sistema de compensação contínua, no qual será usado para estabilizar a resposta de saída da malha interna de controle do ângulo de arfagem. Os controladores contínuos projetados foram devidamente discretizados. As equações de diferença obtida no processo de discretização foram utilizadas para a implementação dos controladores no microprocessador Rabbit 2000. Os controladores digitais implementados no Rabbit 2000 são testado, verificado e validado usando o Boeing 747-400 disponível no simulador de vôo X-Plane. A interação entre o hardware dedicado e o PC portado pelo X-Plane é feita através do envio e recebimento de pacotes de dados por meio do módulo de comunicação Ethernet (TCP/IP) através do protocolo UDP (Uniform Datagram Protocol) disponíveis em ambos os sistemas. Os resultados obtidos nestes ensaios são comparados com os resultados das simulações do sistema de controle longitudinal usando os controladores projetados e as equações dinâmicas do Boeing 747-400 implementadas no MATLAB/SIMULINK.

Diesel plays an important role to the Brazil’s energy matrix, because it is one of the most consumed fuel at country. This study describes the hydrotreating process for petroleum refining using commercial software, PRO/II®. In addition, the artificial neural networks (ANN), using MATLAB®, were evaluated as tool for the development of virtual sensors and fault detection in chemical processes. The theoretical and practical assessment carried out in relation to the suitability of the software is justified by having acceptability in the oil and gas industry. For the oil hydrotreating associated with sulfur, the Diesel was represented by weight oil features; similar those used in refinery Abreu e Lima (RNEST). The goal of this study was to modeling in stationary condition for the reactor section the diesel hydrotreating process getting operating conditions to keep the sulfur concentration below of the ANP (Agência Nacional do Petróleo) specification, which is 10 ppm. The RNA applied to evaluate the virtual sensors was the MLP (Multi-Layer Perceptron), however, using the Levenberg-Marquardt Backpropagation (LMB) training algorithm. The coefficient of correlation was close to 1, so it means the network was satisfactory for this study. In the binary classification stage, the performance of RNA-LMB was efficient since a percentage of success above 93% was observed. In data clustering stage, used to define faults detection from parameters like flow of diesel, contaminants, pressure and temperature, the RNA-Kohonen was evaluated to check the sensitivity of the network to cluster the data with similarity. In a second stage, were inserted errors in the network, the temperature was the parameter with the greatest susceptibility to measurement errors in the industry. The lack of similarity for the input data in the RNA was well represented by self-organizing map (SOM). The simulations, as well as network training, adequately represent the analyzed processes. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho aborda o estudo do processo de hidrotratamento no refino de petróleo utilizando e avaliando software comercial, PRO/II®, e investiga a utilização da aplicação das redes neurais artificiais (RNA), em ambiente Matlab®, como ferramenta para o desenvolvimento de sensores virtuais e detecção de falhas em processos químicos. A avaliação teórica e prática realizada em relação à adequabilidade do software são justificadas pela sua aceitabilidade na área de petróleo e gás. Para a representação do diesel, combustível de maior interesse por ser o mais consumido dentro da matriz energética brasileira, foram utilizados dados associados ao petróleo pesado, obtidos da literatura, com características semelhantes ao que será utilizado na refinaria Abreu e Lima (RNEST). Petróleos com maiores índices de contaminantes como enxofre e nitrogênio estão cada vez mais presentes nas cargas das unidades de refino o que aumenta o interesse nos estudos referentes ao hidrotratamento (HDT). A principal variável estudada neste trabalho foi a avaliação da remoção do enxofre via HDT. O trabalho propôs uma modelagem estacionária da seção de reatores do processo de hidrotratamento de diesel obtendo condições operacionais que possibilite a manutenção do teor de enxofre abaixo da concentração de especificação da ANP, 10 ppm de enxofre no diesel. A RNA utilizada para a avaliação dos sensores virtuais foi a MLP (Multi-Layer Perceptron) com algoritmo de treinamento Levenberg-Marquardt backpropagation. A rede mostrou-se satisfatória, pois obteve um coeficiente de regressão próximo de um. Na etapa de classificação, a RNA, usando o algoritmo Levenberg-Marquardt backpropagation, através de uma classe binária, obteve um percentual de acertos acima de 93%, o que o classifica como bastante eficiente. Na análise da RNA, na etapa de agrupamento de dados utilizada para possíveis detecções de falhas, a rede utilizada foi a Kohonen onde foi avaliada a sensibilidade da rede em agrupar os dados com similaridade. Os parâmetros utilizados foram as vazões de diesel e contaminantes, pressão e temperatura. Numa segunda etapa foram inseridos erros na rede. A temperatura foi o parâmetro escolhido por ter maior susceptibilidade a erros de medição na indústria. O resultado obtido é representado por um mapa auto-organizável (SOM Self-Organizing Map) que identificou de forma satisfatória, através de cores, a falta de similaridade entre os dados inseridos na rede. As simulações desenvolvidas neste trabalho, bem como o treinamento da rede conseguiram representar adequadamente os processos estudados.

Submitted by Marcelo Freller (marcelo@freller.net) on 2016-08-19T17:13:55Z No. of bitstreams: 1 Monografia Marcelo Freller.pdf: 623202 bytes, checksum: 5b1591eba657364082f52d1eb0fa6469 (MD5) / Rejected by Renata de Souza Nascimento (renata.souza@fgv.br), reason: Marcelo, boa tarde Por gentileza, retirar a acentuação do nome Getúlio. Em seguida, submeta novamente o trabalho. Lembrando que por ser aprovado condicional, antes de aceitar seu trabalho precisaremos do parecer de seu orientador. Att on 2016-08-19T18:22:26Z (GMT) / Submitted by Marcelo Freller (marcelo@freller.net) on 2016-08-19T19:18:02Z No. of bitstreams: 1 Monografia Marcelo Freller.pdf: 623158 bytes, checksum: b2260b4dc8696183fac8661d78e1de11 (MD5) / Approved for entry into archive by Renata de Souza Nascimento (renata.souza@fgv.br) on 2016-08-19T19:23:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Monografia Marcelo Freller.pdf: 623158 bytes, checksum: b2260b4dc8696183fac8661d78e1de11 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-19T20:31:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monografia Marcelo Freller.pdf: 623158 bytes, checksum: b2260b4dc8696183fac8661d78e1de11 (MD5) Previous issue date: 2016-07-26 / Item withdrawn by Raphael Xavier (raphael.xavier@fgv.br) on 2017-02-02T19:16:10Z Item was in collections: EESP - MPFE: Dissertações, Mestrado Profissional em Finanças e Economia (ID: 24) No. of bitstreams: 2 Monografia Marcelo Freller.pdf.jpg: 737 bytes, checksum: 01befd77a2d00903415847bd19b74432 (MD5) Monografia Marcelo Freller.pdf: 623158 bytes, checksum: b2260b4dc8696183fac8661d78e1de11 (MD5) / Item reinstated by Raphael Xavier (raphael.xavier@fgv.br) on 2017-02-02T19:16:23Z Item was in collections: EESP - MPFE: Dissertações, Mestrado Profissional em Finanças e Economia (ID: 24) No. of bitstreams: 2 Monografia Marcelo Freller.pdf.jpg: 737 bytes, checksum: 01befd77a2d00903415847bd19b74432 (MD5) Monografia Marcelo Freller.pdf: 623158 bytes, checksum: b2260b4dc8696183fac8661d78e1de11 (MD5) / This work has two main objectives: to assess whether the Multimarket Investment Funds returns come from the ability of managers to have market timing, or the risk exposure to alternative betas, and second, if you can get similar returns to the Multimarket Investment Funds by creating synthetic simulators. For the first objective, it was used the return-based style analysis, using multiple linear regression models by the method of ordinary least squares (OLS). For the second objective, models were created through the technique of rolling windows, to simulate the Multimarket Investment Funds Index returns. In all style analysis models, the coefficient for the manager’s ability was not significant, with 90% confidence, giving evidence that the returns come from the risk exposure to alternative betas. All the simulators created achieved returns with less than 2% annualized difference in relation to the Multimarket Index Funds returns, giving evidence that the simulators can have similar returns to levels of multimarket funds. / Este trabalho possui dois objetivos principais: verificar (1) se os retornos de fundos multimercados provêm da habilidade dos gestores de possuir tempo de mercado ou da exposição de risco a betas alternativos e (2) se é possível obter retornos similares aos de fundos multimercados por meio da criação de simuladores sintéticos. Para o primeiro objetivo, os retornos foram analisados através do método de análise de estilo, em que foram desenvolvidos modelos de regressão linear múltipla pelo método dos mínimos quadrados ordinários (MQO). Para o segundo, foram criados modelos, através da técnica de janelas móveis, para simular os retornos de índices de fundos multimercados. Em todos os modelos de análise de estilo, o coeficiente referente à habilidade do gestor não foi significativo, com 90% de confiança, dando evidências de que os retornos provêm da exposição de risco a betas alternativos. Todos os simuladores criados obtiveram retornos anualizados com diferença menor do que 2% em relação aos índices de fundos multimercados, dando evidências de que os simuladores conseguem ter retornos similares aos índices de fundos multimercados.

Orientadora: Profa. Dra. Leticie Mendonça Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2016. / Neste trabalho apresentamos uma sequência didática para o ensino de tópicos de Eletromagnetismo em nível de Ensino Médio. A sequência didática proposta inclui atividades de pesquisa em sites de busca na Internet e a realização de experimentos virtuais seguindo as etapas e sequências do simulador virtual "Gerador" disponibilizado pelo grupo PhET, da Universidade do Colorado. Para tanto desenvolvemos um produto educacional direcionado aos professores de Física a ser utilizado como organizador prévio visando facilitar a aprendizagem significativa dos novos conteúdos, segundo a concepção proposta por David Ausubel. A sequência foi desenvolvida em uma turma da terceira série do Instituto Educacional Ativa, escola particular situada na cidade de Itapira, no estado de São Paulo. Foram trabalhados os seguintes conceitos e tópicos previstos no conteúdo programático: campo magnético e linhas de campo magnético, fluxo magnético, a Lei da Indução de Faraday, força eletromotriz induzida, a Lei de Lenz, eletroímãs, transformadores, e geração e transformação de energia. As atividades foram realizadas em sala de aula com os alunos organizados em duplas/trios, previamente à aula formal sobre o assunto trabalhado, e os grupos registravam por escrito as suas observações/conclusões relativas às atividades propostas. Após cada atividade, ocorria a socialização do conhecimento, com a intermediação do professor, por meio de discussões com os alunos das observações/conclusões dos grupos. Teve-se por objetivos com esta proposta didática estimular a participação do aluno, tornando a aula mais dinâmica, promover a autonomia e o trabalho em equipe, incentivar o senso crítico e desenvolver a capacidade de observação e de registro das observações/conclusões. Com base nos apontamentos realizados pelos alunos e nas discussões que se sucederam às atividades, implementamos algumas correções/melhorias no material didático, resultando como produto final deste trabalho os roteiros das atividades de pesquisa na Internet e os roteiros dos experimentos virtuais utilizando o simulador virtual "Gerador" do PhET. / In this work, we present a didactic sequence for teaching concepts of Electromagnetism in a high school level. It includes web researches and the realization of virtual experiments according to the sequences and steps of the "Generator" simulator, designed by the Physics Education Technology project, from the University of Colorado. We have developed an instructional product to be used by high school teachers as advance organizers in order to facilitate the meaningful learning of the new knowledges, as proposed by David Ausubel. The sequence was applied to students of the third year from Instituto Educacional Ativa, a private school in Itapira, São Paulo state. The contends worked were: magnetic field and magnetic field lines, magnetic flux, the Faraday's Law of electromagnetic induction, induced electromotive force, the Lenz's Law, electromagnet, transformers, and generation and transformation of energy. The activities were carried out in the classroom with the students arranged in groups, in advance to the formal class, and the groups registered by hand their observations/conclusions concerning the questions proposed. Socialization of the knowledge was promoted after each activity with the aid of the teacher to moderate the discussion. The goals of the present didactic sequence were to stimulate the student participation, favoring a more dynamic class, to promote autonomy, group work and critical thinking, and to improve the observational and registering skills. Based on the handwritten notes taken in class by students along the different activities, we improved the didactical material which resulted in the final product, that is, the guides of the research activities in the web and the guides of the virtual experiments using the "Generator" simulator from PhET.

As escolas de ensino mÃdio brasileiras suscitam questionamentos quanto ao perfil do processo e ensino e da aprendizagem de ciÃncias, destacando-se na presente investigaÃÃo certos cenÃrios limitantes, concernentes aos discentes deste nÃvel de escolaridade. Tais questionamentos tÃm propiciado discussÃes nÃo sà dentro das escolas, mas tambÃm dentro de outros ambientes acadÃmicos e no prÃprio MinistÃrio da EducaÃÃo, que atravÃs de suas Diretrizes Curriculares Nacionais incentiva o redirecionamento da prÃtica pedagÃgica dos professores de fÃsica, no sentido de melhorar o perfil do aprendizado dos alunos. Uma proposta que vem ganhando espaÃo à a aprendizagem mediada pelo computador. Se pedagogicamente utilizado baseado em princÃpios teÃricos, metodolÃgicos e prÃticos (ALMEIDA; VALENTE),o computador pode se constituir numa ferramenta estratÃgica para propiciar uma maior interatividade entre o aprendiz e o saber, bem como favorecer o desenvolvimento de competÃncias, que propiciem o discente construir autonomamente seu conhecimento, enquanto que o professor migra do papel de dono do conhecimento para o de mediador. Nestes termos, focando-se a constante dificuldade apresentada na aprendizagem dos conteÃdos de fÃsica por arte dos alunos da Escola de Ensino MÃdio Padre Rodolfo Ferreira da Cunha, situada no municÃpio de Trairi-CE, a presente DissertaÃÃo busca pesquisar como a inserÃÃo do computador como ferramenta pedagÃgica pode auxiliar o desenvolvimento da aprendizagem significativa e fÃsica dos alunos do 3 ano. O objetivo à investigar como a prÃtica pedagÃgica, desenvolvida com o auxÃlio de recursos de simulaÃÃo computacional, mais especificamente os simuladores do Physics Education Technology (PhET), e fundamentada na Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, pode proporcionar a inter-relaÃÃo e ressignificaÃÃo de leis e conceitos de eletricidade, atravÃs do desenvolvimento de prÃticas, envolvendo a simulaÃÃo de circuitos de resistores elÃtricos (RIBEIRO, VALENTE). Para se perar esse objetivo, metodologicamente se optou por realizar uma pesquisa qualitativa, do tipo pesquisa-aÃÃo. Nesse processo, foram aplicados questionÃrios para se proceder a identificaÃÃo os conhecimentos prÃvios dos educandos quanto aos conteÃdos bÃsicos de eletricidade e circuitos de resistores. Foram realizadas minioficinas para que os alunos aprendessem a utilizar peracional e pedagogicamente o PhET nas atividades discentes. Em seguida, foram realizadas oito oficinas para estudo colaborativo dos conteÃdos de eletricidade. Estas oficinas foram desenvolvidas atravÃs de atividades prÃticas e preenchimento de roteiros de atividades de forma colaborativa. A anÃlise dos resultados da pesquisa de campo revelou indÃcios preliminares que as atividades de simulaÃÃo de circuitos de resistores, desenvolvidas pelos alunos, permitiram ressignificaÃÃo e inter-relaÃÃo entre leis e conceitos bÃsicos de eletricidade, mostrando assim como potencialmente significativas, em virtude do leque de possibilidades de interaÃÃes colaborativas e situaÃÃes de aprendizagem que elas poderiam possibilitar junto aos alunos. AlÃm disso, a utilizaÃÃo dos simuladores despertou o interesse dos alunos em participar e realizar as atividades. Observou-se que, diante de certas dificuldades apresentadas pelos alunos, a utilizaÃÃo de simuladores se mostrou como um recurso promissor para auxiliar o desenvolvimento da aprendizagem de fÃsica na escola. / Brazilianâs schools of average education raise questionings about the profile of the sciences education and learning process, being distinguished in the present investigation certain limiting scenes, concerning the learning process of this level of education. Such questionings have propitiated quarrels not only inside of the schools, but also inside of other academic environments and in the proper Ministry of the Education, that through its National Curricular Lines of direction stimulates the practical redirection of Physics professors in pedagogical line, to improve the profile of the pupilâs learning. The proposal that comes gaining space is the learning mediated from the computer. If pedagogically used based in theoretical, methodology and practical principles (ALMEIDA; VALENTE), the computer can consist in a strategical tool to propitiate a bigger interactivity between the apprentice and knowledge, as well as favoring the development of abilities, that propitiate the learning to construct its knowledge independently, whereas the professor migrates of the role of knowledge ownerâs for the mediator. In these terms, focusing itself it constant difficulty presented in the learni ng of the Physics contents, on the part of the pupils from average education school Padre Rodolfo Ferreira da Cunha, situated in the city of Trairi-CE, this study has the objective to search as the insertion of the computer as pedagogical tool, can assist the development of significant learning of physics for 3 year pupils. The objective is to investigate how the pedagogical practice, developed with the help of computer simulation resources, more specifically the simulators of the Physics Education Technology (PhET), and based on the Theory of the Significant Learning of David Ausubel, can provide interrelation and redefinition of laws and concepts of electricity, through the development of practical, involving the simulation of circuits of electrical resistor (RIBEIRO, VALENTE). To operate this objectively methodologically it was opted to carrying through a qualitative research, of the type research-action. In this process, questionnaires had been applied to proceed the identification of previous knowledge of the pupils, on how much to the basic contents of electricity and circuits of electrical resistors. Mini -workshops, so that the pupils learned to use operational and the PhET pedagogically in the learning activities had been carried through. After that, eight workshops had been carried through for collaborative study of the electricity contents. These workshops had been developed through practical activities and fulfilling activities collaborative form. The analysis of the field research results raised preliminary indications that the activities of circuits simulation of electrical resistor, developed for the pupils, had allowed the redefinition and interrelation between laws and basic concepts of electricity, revealing as well as potentially significant, in virtue of the variety of possibilities of collaborative interactions and learning situations that they could possible make,with the pupils. Moreover, the uses of simulators awaken the interest of the pupils to participate and to carry through the activities. It was observed that, in spite of certain difficulties presented for the pupils, the use of simulators showed itself as a promising resource to assist the development of the learning of physics in school.

Nos últimos anos, tem havido grande interesse em estudar manipuladores paralelos, aplicados principalmente em simuladores de voo, com seis graus de liberdade. O interesse em estruturas cinemáticas paralelas é motivado por sua alta rigidez e excelente capacidade de posicionamento em relação às estruturas cinemáticas seriais. Além disso, como os atuadores são posicionados em uma base, eles podem ser aplicados em cargas pesadas e ainda apresentam baixo consumo de energia, tendo em vista que vários atuadores atuam simultaneamente no mesmo corpo. A presente tese apresenta o projeto de três controladores, sendo eles, o controlador H infinito com realimentação de saída, o controlador PID e o controlador Fuzzy, com isto, esta metodologia poderá ser empregada na construção de um futuro simulador de voo. O modelo dos atuadores foi obtido através de uma entrada degrau de tensão nos motores, medindo os seus deslocamentos através dos encoders acoplados, individualmente, a cada um dos respectivos eixos dos motores. Sabendo-se a relação de transmissão do mecanismo de movimento entre o motor e cada haste dos atuadores obtém-se o deslocamento de cada haste a partir da rotação de cada motor medida pelo correspondente encoder e com isso obtém-se o modelo matemático de cada atuador em conjunto com seu sistema de transmissão. Entretanto, na prática, cada atuador é ligeiramente diferente dos outros, o que leva a comportamento e desempenho diferentes entre si. Isso afeta o comportamento da plataforma fazendo com que a trajetória final desejada não possa ser seguida adequadamente, algo que é extremamente necessário em simuladores de voo. Assim, uma das contribuições importantes deste trabalho é, em primeiro lugar, apresentar uma metodologia de padronização das respostas dos atuadores de modo a que todos eles tenham no final, um comportamento igual o mais próximo possível, particularmente em termos de velocidade e de posicionamento. Com os dados da cinemática e da dinâmica da plataforma compondo o modelo completo do sistema foram realizadas várias simulações que aplicadas na plataforma de Stewart real validaram o modelo e mostraram a eficiência das técnicas de controle aplicadas no controle de posição e orientação da plataforma. Para validar o projeto da Plataforma de Stewart como uma possível base de movimento de um simulador de voo, foi implementada a dinâmica longitudinal e lateral de um Boeing 747-100, e com o auxilio de um sensor inercial Xsens® MTi-G, foram realizadas as medições dos ângulos de Euler da Plataforma. Os resultados obtidos pelos três controladores foram satisfatórios e ilustram o desempenho e a robustez da metodologia proposta. / In recent years there has been great interest in studying parallel manipulators, mainly applied in flight simulators, with six degrees of freedom. The interest in parallel kinematic structures is motivated by its high stiffness and excellent positioning capability in relation to serial kinematic structures. Furthermore, since the actuators are positioned on a base, they can handle heavy loads and also have low power consumption, considering that several actuators act on the same platform. This thesis presents the design of three controllers, which are, H-infinity controller with output feedback, PID controller and Fuzzy controller, so that this methodology can be employed in building a future flight simulator. The actuators models were obtained by a step voltage input to the engines and measuring their displacements by the encoders that are coupled to each of the respective axes of the motors. Knowing the relation from the motion transmission mechanism between the motor and the spindle of each actuator, the displacement of each spindle is obtained from the rotation of each motor measured by the corresponding encoder and thus we obtain the mathematical model of each actuator together with its transmission system. However, in practice, each actuator is slightly different from others, which leads to different behavior and performance of each. This affects the behavior of the platform making the final desired trajectory cannot be properly followed something that is extremely necessary in flight simulators. Thus, one of the important contributions of this work is first to present a methodology to standardize the actuators responses so that they all have in the end a behavior equal a close as possible, particularly in terms of velocity and positioning. With the kinematics data and platform dynamics composing the complete system model, several simulations applied to the real Stewart Platform validate the model and show the effectiveness of control techniques applied to control the position and orientation of the platform. In order to validate the Stewart Platform design as a possible base for a motion flight simulator, the longitudinal and lateral dynamics of a Boeing 747-100 model were implemented, and with the aid of an inertial sensor Xsens® MTi-G, measurements of the Euler angles of the platform were performed. The results obtained by the three controllers were satisfactory and illustrate the performance and robustness of the proposed methodology.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The prospect of simulating many-body quantum phenomena in coupled high-quality optical cavities has attracted a lot of interest over the past few years. The major advantages are twofold. First, this approach allows a high degree of control and addressability of individual sites and, second, the composite nature of particles, now involving mixed atomic and photonic excitations, namely polaritons, paves the way to the realization of novel strongly correlated regimes of light and matter. Despite being promising quantum simulators, cavity networks are also suited platforms for distributed quantum information processing and quantum communication. This thesis comprises two studies on coupled-cavity systems described by the Jaynes-Cummings-Hubbard model. Particularly, here we introduce protocols for quantum-state transfer and control in two different structures. The first study deals with a one-dimensional coupled-cavity array where each cavity interacts with a single atom. For a staggered pattern of inter-cavity couplings, a pair of field normal modes, each bi-localized at the array ends, arises. A rich structure of dynamical regimes can hence be addressed depending on which resonance condition between the atom and field modes is set. We show that this can be harnessed to carry out high-fidelity quantum-state transfer of photonic, atomic or polaritonic states. Moreover, by partitioning the array into coupled modules of smaller length, the QST time can be substantially shortened without significantly affecting the fidelity. Further, we explore the dynamics of photonic and atomic excitations on an Apollonian network under different atom-photon interaction regimes. We show that the normal-mode spectrum spanned by this kind of network induces a non-trivial propagation dynamics depending on connection degree among nodes, thereby being useful for connecting different quantum-network users. Our results are driven towards communication protocols in quantum networks comprised of light-matter interfaces, thus paving the way for large-scale quantum information processing. / A perspectiva de simular fenômenos quânticos de sistemas de muitos corpos em cavidades ópticas acopladas tem atraído bastante interesse nos últimos anos. O alto grau de controle experimental e a natureza híbrida das partículas envolvidas, denominada poláritons, fornecem uma nova direção no estudo de sistemas fortemente correlacionados envolvendo interação entre luz e matéria. Além disso, redes de cavidades são plataformas promissoras para processamento de informação quântica em redes quânticas. Esta tese é constituída por dois estudos em redes de cavidades acopladas descritas pelo modelo Jaynes-Cummings-Hubbard. Em particular, desenvolvemos protocolos de transferência e controle de estados quânticos em duas estruturas distintas. No primeiro estudo, consideramos uma cadeia unidimensional de cavidades com um padrão alternado de acoplamento entre as cavidades, cada uma interagindo com um átomo. Neste cenário, um par de modos normais do campo eletromagnético torna-se fortemente localizado nas extremidades da cadeia. Dessa forma, uma vasta estrutura de regimes dinâmicos pode ser manipulada dependendo da ressonância entre os modos normais atômicos e do campo. Mostramos como isso pode ser utilizado para realizar protocolos de transferência de estado quântico envolvendo estados fotônicos, atômicos ou híbridos, com alta fidelidade. Também discutimos como reduzir o tempo de transmissão de estados, sem comprometer sua eficiência, particionando a cadeia em módulos. Em seguida, exploramos a dinâmica de excitações atômicas e fotônicas em uma rede complexa de Apolônio considerando diversos regimes de interação. Mostramos que o espectro de modos normais induzido por este tipo de rede também oferece diversas alternativas no controle da dinâmica do sistema. Além disso, a natureza complexa da rede de Apolônio induz uma dinâmica de propagação não-trivial que depende do grau de conexão entre os sítios, podendo ser assim aplicada para conectar diferentes usuários de uma rede quântica. Nossos resultados contribuem para o desenvolvimento de protocolos de comunicação em redes quânticas utilizando dispositivos de interface luz-matéria, abrindo assim caminho para o processamento de informação quântica em larga escala.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Clinical settings for vertebral compression fracture surgery were virtually modeled to estimate equivalent, effective, and cancer risk values normalized by the KAP (Kerma Product Area) for the patient and surgeon. This surgery is known as kyphoplasty and involves the use the equipament of type arch C, which provides real-time imaging and supports the surgeon during needle manipulation and delivery of surgical cement into the fractured vertebra. The radiation transport code used was MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) and two dual virtual anthropomorphic simulators: UFHADM and UFHADF (University of Florida Hybrid ADULT Male / Female). Two projections were simulated with seven tube voltage voltages for each. In the same scenario the KAP was calculated at the tube output, providing the calculation of the conversion coefficients (E/KAP, HT/KAP and RC/KAP). From the knowledge of experimental values of KAP and the results presented in this study, it was possible to estimate absolute values of equivalent, effective dose and cancer risk for different exposure conditions. In this work, scenarios were developed with and without the surgical table, in order to compare it with the existing data in the literature. The absence of the bed in the scenario promoted a percentual increase of 56% in the effective doses of patients in relation to the scenarios calculated with the bed. Regarding the surgeon, considering all projections, the use of personal protective equipment reduced the effective dose, on average, between 66-68%; while the use of the UTS reduced this same greatness by 2-5%. In relation to the study of cancer risk, colon and lung presented as a higher risk organ for the patient and surgeon, respectively. For the simulator undergoing kyphoplasty (pacient), considering a beam of 70 kVp, KAP of 5.5 Gy.cm2 and a effective cancer risk coefficient calculated in this work of 3.77 Gy-1.cm-2, it was estimated 21 cancer deaths were estimated, considering a universe of 106 cases. The data obtained in this work emphasize the importance of elaborating virtual scenarios that resemble clinical scenarios, generating E/KAP, HT/KAP and RC/KAP values that are closer to the real values. / Cenários clínicos para cirurgia de fratura por compressão da vértebra foram virtualmente modelados para estimar valores de dose equivalente, efetiva e risco de câncer normalizados pelo PKA (Produto Kerma Área) para o paciente e cirurgião. Esta cirurgia é conhecida como cifoplastia e envolve o uso do equipamento de radiodiagnóstico do tipo arco C, o qual fornece imagens em tempo real e dá suporte para o cirurgião durante a manipulação das agulhas e entrega de cimento cirúrgico dentro da vértebra fraturada. O código de transporte de radiação utilizado foi o MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) e duas duplas de simuladores antropomórficos virtuais: UFHADM e UFHADF (University of Florida Hybrid ADult Male/Female). Foram simuladas duas projeções com sete tensões de tubo para cada uma. No mesmo cenário foi calculado o PKA na saída do tubo, proporcionando o cálculo dos coeficientes de conversão (E/PKA – Dose Efetiva por PKA, HT/PKA – Dose equivalente por PKA e RC/PKA – Risco de Câncer por PKA). A partir do conhecimento de valores experimentais de PKA e dos resultados deste estudo, foi possível estimar valores absolutos de dose equivalente, efetiva e risco de câncer para diferentes condições de exposição. Neste trabalho foram desenvolvidos cenários com e sem a mesa cirúrgica, para comparação com os dados já existentes na literatura. A ausência da mesa no cenário promoveu um aumento percentual de 56% nos CCs de doses efetivas de pacientes em relação aos cenários calculados com a cama. Com relação ao cirurgião, considerando todas as projeções, o uso dos equipamentos de proteção pessoal reduziu a dose efetiva, em média, entre 66-68%; enquanto o uso do saiote reduziu entre 2-5% esta mesma grandeza. Em relação ao estudo de risco de câncer, o cólon e pulmão apresentaram-se como órgãos de maior risco para o paciente e médico cirurgião, respectivamente. Para o simulador submetido a cirurgia de cifoplastia (paciente), considerando um feixe de 70 kVp, PKA de 5,5 Gy.cm2 e um o coeficiente de risco de câncer efetivo calculado neste trabalho de 3,77 Gy-1.cm-2, estimou-se 21 mortes por câncer, considerando um universo de 106 casos. Os dados obtidos enfatizam a importância da elaboração de cenários virtuais que se assemelham a cenários clínicos, gerando valores de E/PKA, HT/PKA e RC/PKA mais próximos dos valores reais. / São Cristóvão, SE