Este trabalho de mestrado propõe a aplicação de um controlador robusto recursivo, de um controlador robusto com critério H \'INFINITO\', obtido via Teoria dos Jogos e de um controlador H \'INFINITO\' obtido através de LMIs, em um modelo dinâmico de robô bípede com joelhos e tronco. Considera-se um bípede planar de caminhar passivo, ou seja, possuí um ciclo limite e sete graus de liberdade, estando sujeito a incertezas paramétricas e a distúrbios de torque externo. A principal vantagem do controlador robusto recursivo é a ausência de ajustes de parâmetros auxiliares, facilitando a sua implementação online. Já o controlador H \'INFINITO\' obtido através da Teoria dos Jogos possuí a vantagem de não precisar de cálculos offline, tais como solucionar Desigualdades Matriciais Lineares. Já o último controlador implementado possuí a vantagem de ter seu ganho variando no tempo, assim como o controlador robusto recursivo. Os resultados de simulação apresentados mostram a eficácia na implementação desses controladores em robôs bípedes, obtendo-se índices de desempenho que tendem a mostrar um melhor resultado do controlador H \'INFINITO\' obtido através da Teoria dos Jogos. / This work proposes the implementation of a recursive robust control, a robust control with H \'INFINITO\' criterion obtained from game theory and a robust control with H \'INFINITO\' criteria obtained from the solutions of LMIs, in a dynamic model of a biped robot with knees and torso. We consider a planar biped robot with passive walk, i.e. it has limit-cycle, and has seven degrees of freedom. Also it is subject to parametric uncertainties and external disturbances. The main advantage of the recursive robust controller is the absence of auxiliary parameter settings, facilitating its implementation online. Since the controller H \'INFINITO\' obtained from the game theory has the advantage of not needing an offline calculation, such as solving linear matrix inequalities. And the third one has the advantage of the variable gain in time, witch occur with the recursive control too. The simulation results show the effectiveness of these controllers and the performance index show a tendency of better results applying the H \'INFINITO\' obtained from game theory.

Este projeto apresenta o desenvolvimento de um controle longitudinal e lateral para um veículo terrestre de categoria pesada, usando o conceito de geração de curvas de Clothoids. O controle é em malha fechada, com realimentação de velocidade e posição global (X,Y) do veículo no plano bi-dimensional. Dentro de uma arquitetura de controle autônomo para um veículo, o controle longitudinal ajusta a velocidade de cruzeiro em função da trajetória e o lateral é responsável por regular a direção do volante e a sua correspondência para com os pneus, que por sua vez direcionam o veículo dentro da trajetória dada. Para este controle, para o modelo do veículo foi apenas considerado a estrutura do cavalo mecânico (conjunto monolítico formado pela cabine, motor e rodas de tração do caminhão), desprezando qualquer carga traseira engatado nele. Primeiramente será apresentada uma breve introdução abordando a história e projetos atuas de veículos autônomos, em seguida é feito uma revisão dos conceitos básicos usados no projeto. No capitulo seguinte é abordado o modelo matemático do veículo (cinemática e dinâmica) e logo em seguida teremos a secção que aborda sobre a estrutura de controle proposta. A seguir será apresentado a seção de discussão sobre a implementação e resultados práticos. Finalmente é apresentado a conclusão e uma breve descrição sobre trabalhos futuros. / This project presents the development of a longitudinal and lateral control for a Heavy Category Ground Vehicles, using the concept of generation of curves Clothoids. This control is closed loop with feedback speed and position (X,Y) ofvehicle in two-dimensional plane. Within an autonomous control architecture for a vehicle, the longitudinal control adjusts cruising speed on the path and the lateral control is responsible for regulating direction of steering wheel and its correspondence to the tires, which in turn drive the vehicle within the given path. For this control, the vehicle model we are only considering the horse (monolithic assembly formed by the cab, engine and truck drive wheels), disregarding any rear cargo engaged in it. First a brief introduction will be presented addressing the history and projects of autonomous vehicles, then it is made a review of the basic concepts used in the project. The next chapter is discussed the mathematical model of the vehicle (kinematics and dynamics) and soon we will have a section dealing on the proposed control structure.The following will show the discussion section on the implementation and practical results, then the conclusion and a brief description of future work.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The continuous economic development of many countries and the emerging environmental issues (gas emissions and the greenhouse effect) observed in the last decades forced an intense research in renewable energy sources. Hydro, photovoltaic (PV) and wind energy conversion are the most explored technologies due to their considerable advantages, such as reliability, low environmental impact and capability to support microgrid systems or to connect to the electric grid. Among these energy sources the PV is pointed out as one of the most modular and environmentally friendly technologies. Furthermore, this technology enabled, by means of stand-alone or off-grid systems, the access of electricity in many communities distant form the grid, and even in difficult access remote applications. However, the PV panel still represents low efficiency and high cost, making imperative the use of efficient and reliable energy processing stages. Therefore, this work proposes a stand-alone photovoltaic system with decentralized configuration, aiming a high energy yield. For the output stage, a multilevel inverter was chosen, aggregating the intrinsic advantages that these converters present. The analysis of each energy processing stage is presented, as well as the modeling and control of the employed converters. Due to the requirement of a backup system (in stand-alone systems), a decentralized configuration of the battery bank is proposed. Moreover, aiming to optimize the backup system lifetime and reduce the maintenance costs, a controlled charge/discharge process on the batteries is implemented. Simulation and experimental results are presented, verifying the functionality of the proposed structure. / O contínuo desenvolvimento econômico de diversos países e as emergentes questões ambientais (emissão de gases e efeito estufa), observados nas últimas décadas, forçaram uma intensa pesquisa em fontes renováveis de energia. Hidro, fotovoltaica (PV Photovoltaic) e eólica são as tecnologias mais exploradas devido as suas vantagens consideráveis, como confiabilidade, reduzidos impactos ambientais e capacidade de suprir pequenas redes ou conexão com a rede elétrica de distribuição. Entre estas fontes de energia, a fotovoltaica destaca-se por ser uma das tecnologias mais modulares, apresentando os menores índices de impactos ambientais. Ainda, esta tecnologia possibilitou, através dos sistemas autônomos (off-grid), o acesso de energia elétrica a diversas comunidades distantes da rede de distribuição, e também em aplicações remotas de difícil acesso. Entretanto, o painel PV ainda apresenta reduzido rendimento e elevado custo, tornando indispensável o uso de estágios de processamento de energia eficientes e confiáveis. Nesse sentido, este trabalho propõe um sistema fotovoltaico autônomo que utiliza uma configuração descentralizada, visando um melhor aproveitamento de energia gerada. Para o estágio de saída, optou-se pela utilização de um inversor multinível, agregando as vantagens intrínsecas que este tipo de conversor apresenta. São apresentadas as análises de cada estágio de processamento de energia, bem como a modelagem e controle de cada conversor empregado. É proposta uma configuração descentralizada para o banco de baterias, visto que se faz necessário um sistema de armazenamento para sistemas autônomos. Ainda, o controle empregado para o sistema de armazenamento de energia implementa um processo de carga/descarga controlado no banco de baterias, visando o aumento da vida útil destas e a redução dos custos por manutenção. São apresentados resultados de simulação e experimentais, comprovando a funcionalidade da estrutura.

A crescente demanda de tráfego em redes de acesso pressiona a melhor utilização das redes backbone, que são utilizadas para transporte de grandes taxas de dados em diversos domínios (Sistemas Autônomos, SAs). Com o aumento destas redes, aumenta-se a complexidade de topologia das interligações entre domínios. Desta maneira, roteamento de tráfego e pontos de interconexão de SAs (nós de borda) são questões importantes para o desempenho destas redes, que são operadas por diversos provedores que podem utilizar protocolos de comunicação distintos. Neste sentido, o roteamento interdomínio apresenta desafios como a publicação ou não de informações de parâmetros de rede de SAs e como tratar esta questão de maneira globalizada, com novos protocolos e suas especificações. Em termos de pontos de interconexão de SAs, a especificação dos locais onde enlaces inter-redes são conectados aos domínios são importantes para seu desempenho, já que são responsáveis por toda troca de tráfego entre redes distintas. O trabalho considera redes ópticas opacas e translúcidas em cenário multidomínio com bandas multigranulares. Neste cenário é estudado um algoritmo de roteamento multidomínio. No trabalho também é feito um planejamento, especificando em quais nós serão conectados enlaces interdomínio. A principal contribuição deste trabalho é o estudo de planejamento de enlaces interdomínio, com a proposta de um método para escolha de nós de borda (sistematização), com objetivo de diminuir a probabilidade de bloqueio interdomínio. A sistematização é baseada em estudos de resultados de algoritmo genético desenvolvido para o mesmo propósito e sua utilização diminui em até 42% o bloqueio interdomínio. Um algoritmo de alocação de banda também foi desenvolvido para redes multidomínio, que considera parâmetros da camada de rede e óptica para o cálculo de peso de enlaces para encontrar caminhos ópticos entre nós fonte e destino. Os resultados mostram diminuição de até 35% no bloqueio interdomínio com a modificação feita em algoritmo proposto na literatura. / The huge demand for traffic in last mile networks push the better utilization of backbone networks, which are used to transport large data rates in several domains (Autonomous Systems, ASs). With this growth, the topology complexity of interdomain links increases. Then, traffic routing and interconnection points of ASs (border nodes) are relevant questions for the performance of these networks, which are managed by several providers that can use distinct communications protocols. Thus, the interdomain routing presents challenges such as the decision on publishing or not the network´s parameters from ASs and how to deal with this issue in a global way, with new protocols and its specifications. For interconnection points between ASs, the points where interdomain links are connected are important for their performances, since they are responsible for all traffic exchange between distinct networks. This work considers opaque and translucent optical networks in a multidomain scenario with multigranular data rates. In this scenario a multidomain routing algorithm is studied and a network planning is developed, specifying the nodes where interdomain links are connected. The main contribution of this work is the planning of interdomain links, with the proposal of a method for border nodes selection (systematization), with the objective of decreasing the interdomain blocking probability. The systematization is based on the results from a genetic algorithm developed for the same purpose and its utilization decrease up to 42% of the interdomain blocking. A bandwidth allocation algorithm was also created for multidomain scenarios, that considers parameters from network and optical layer for the link weight calculation in order to find optimal paths. The results show a decreasing of up to 35% for interdomain blocking with a contribution based on literature\'s work.

A crescente demanda de tráfego em redes de acesso pressiona a melhor utilização das redes backbone, que são utilizadas para transporte de grandes taxas de dados em diversos domínios (Sistemas Autônomos, SAs). Com o aumento destas redes, aumenta-se a complexidade de topologia das interligações entre domínios. Desta maneira, roteamento de tráfego e pontos de interconexão de SAs (nós de borda) são questões importantes para o desempenho destas redes, que são operadas por diversos provedores que podem utilizar protocolos de comunicação distintos. Neste sentido, o roteamento interdomínio apresenta desafios como a publicação ou não de informações de parâmetros de rede de SAs e como tratar esta questão de maneira globalizada, com novos protocolos e suas especificações. Em termos de pontos de interconexão de SAs, a especificação dos locais onde enlaces inter-redes são conectados aos domínios são importantes para seu desempenho, já que são responsáveis por toda troca de tráfego entre redes distintas. O trabalho considera redes ópticas opacas e translúcidas em cenário multidomínio com bandas multigranulares. Neste cenário é estudado um algoritmo de roteamento multidomínio. No trabalho também é feito um planejamento, especificando em quais nós serão conectados enlaces interdomínio. A principal contribuição deste trabalho é o estudo de planejamento de enlaces interdomínio, com a proposta de um método para escolha de nós de borda (sistematização), com objetivo de diminuir a probabilidade de bloqueio interdomínio. A sistematização é baseada em estudos de resultados de algoritmo genético desenvolvido para o mesmo propósito e sua utilização diminui em até 42% o bloqueio interdomínio. Um algoritmo de alocação de banda também foi desenvolvido para redes multidomínio, que considera parâmetros da camada de rede e óptica para o cálculo de peso de enlaces para encontrar caminhos ópticos entre nós fonte e destino. Os resultados mostram diminuição de até 35% no bloqueio interdomínio com a modificação feita em algoritmo proposto na literatura. / The huge demand for traffic in last mile networks push the better utilization of backbone networks, which are used to transport large data rates in several domains (Autonomous Systems, ASs). With this growth, the topology complexity of interdomain links increases. Then, traffic routing and interconnection points of ASs (border nodes) are relevant questions for the performance of these networks, which are managed by several providers that can use distinct communications protocols. Thus, the interdomain routing presents challenges such as the decision on publishing or not the network´s parameters from ASs and how to deal with this issue in a global way, with new protocols and its specifications. For interconnection points between ASs, the points where interdomain links are connected are important for their performances, since they are responsible for all traffic exchange between distinct networks. This work considers opaque and translucent optical networks in a multidomain scenario with multigranular data rates. In this scenario a multidomain routing algorithm is studied and a network planning is developed, specifying the nodes where interdomain links are connected. The main contribution of this work is the planning of interdomain links, with the proposal of a method for border nodes selection (systematization), with the objective of decreasing the interdomain blocking probability. The systematization is based on the results from a genetic algorithm developed for the same purpose and its utilization decrease up to 42% of the interdomain blocking. A bandwidth allocation algorithm was also created for multidomain scenarios, that considers parameters from network and optical layer for the link weight calculation in order to find optimal paths. The results show a decreasing of up to 35% for interdomain blocking with a contribution based on literature\'s work.

Neste trabalho, foram utilizadas técnicas e conceitos tipicamente encontrados em estudos de Redes Complexas, uma sub-área da Física Estatística, para caracterizar a Internet e sua evolução em uma década, de 1998 a 2007. Foi considerada como unidade básica de análise, a estrutura Sistema Autônomo. Nesta caracterização, foram utilizadas várias ferramentas computacionais desenvolvidas em linguagem C/C++, que permitiram classificar, simular e modelar propriedades dinâmicas. Dentre estas propriedades podemos destacar o coeficiente de conectividade, fundamental para os estudos topológicos, e o parâmetro menor caminho médio, ambos baseados nas propriedades da matriz adjacência. Os dados experimentais foram inicialmente obtidos nos roteadores de borda da RedeRio de Computadores - FAPERJ e posteriormente, os dados relativos ao intervalo de estudo, foram retirados da base de dados disponibilizada pela Universidade de Oregon. Foi proposto um modelo de crescimento de uma rede complexa baseado nas premissas de crescimento contínuo e conexão preferencial não linear com suporte aos mecanismos de rearranjo e novas conexões entre nós já existentes. Este modelo se mostrou bastante adequado no estudo das propriedades consideradas. Foi desenvolvido um método para cálculo do menor caminho médio que apresentou performance superior àqueles normalmente utilizados pela comunidade acadêmica. O comportamento da topologia sob o ponto de vista da distribuição de probabilidades de conexão e do ranque de conectividade, apresentaram comportamento linear constante no período estudado com coeficientes médios iguais a -2,0 e -0,93, respectivamente. O parâmetro menor caminho médio global da Internet permaneceu praticamente inalterado e igual a 4, 2 ao longo da década estudada. / Connection networks are observed in many areas of human knowledge. The characterization and topological studies of these networks may be performed through distribution of connectivity degrees, rank properties, shortest path length between nodes, adjacency matrix etc, typical concepts from Complex networks, a filed of study of Statistical Physics domain. In this thesis we characterize the Internet connections evolution from 1998 to 2007. The Internet may be seen under several levels of reach and complexity considering different basic units. A wide vision is to consider the Internet basic element as an Autonomous System - AS, which is defined as a cluster of LANs or routers submitted to the same policy of usage, connectivity and technically administrated by the same network management group. The complex network considered in this work is composed by Autonomous Systems (vertices) and the established tra connection (edges) between them obtained from the BGP routing table. Many interesting property of this networks is analyzed, e.g. degree distribution (the rank and outdegree exponents) from 1998 to 2007 and the shortest path length (L), obtained by a proposed computational method (Friburgo algorithm) among each pair of ASs represented in the adjacency matrix. Finally, we present the behavior of the power law function and the shortest path length of the Internet for each year. Simulations of the connections network were carried out by a proposed model developed from continuous growth premises, possibilities of new and rearranging connections. This model was based on the concept of potential preferable connection showing a stable exponential factor that reproduces the true shortest path parameter over the decade.

Neste trabalho, foram utilizadas técnicas e conceitos tipicamente encontrados em estudos de Redes Complexas, uma sub-área da Física Estatística, para caracterizar a Internet e sua evolução em uma década, de 1998 a 2007. Foi considerada como unidade básica de análise, a estrutura Sistema Autônomo. Nesta caracterização, foram utilizadas várias ferramentas computacionais desenvolvidas em linguagem C/C++, que permitiram classificar, simular e modelar propriedades dinâmicas. Dentre estas propriedades podemos destacar o coeficiente de conectividade, fundamental para os estudos topológicos, e o parâmetro menor caminho médio, ambos baseados nas propriedades da matriz adjacência. Os dados experimentais foram inicialmente obtidos nos roteadores de borda da RedeRio de Computadores - FAPERJ e posteriormente, os dados relativos ao intervalo de estudo, foram retirados da base de dados disponibilizada pela Universidade de Oregon. Foi proposto um modelo de crescimento de uma rede complexa baseado nas premissas de crescimento contínuo e conexão preferencial não linear com suporte aos mecanismos de rearranjo e novas conexões entre nós já existentes. Este modelo se mostrou bastante adequado no estudo das propriedades consideradas. Foi desenvolvido um método para cálculo do menor caminho médio que apresentou performance superior àqueles normalmente utilizados pela comunidade acadêmica. O comportamento da topologia sob o ponto de vista da distribuição de probabilidades de conexão e do ranque de conectividade, apresentaram comportamento linear constante no período estudado com coeficientes médios iguais a -2,0 e -0,93, respectivamente. O parâmetro menor caminho médio global da Internet permaneceu praticamente inalterado e igual a 4, 2 ao longo da década estudada. / Connection networks are observed in many areas of human knowledge. The characterization and topological studies of these networks may be performed through distribution of connectivity degrees, rank properties, shortest path length between nodes, adjacency matrix etc, typical concepts from Complex networks, a filed of study of Statistical Physics domain. In this thesis we characterize the Internet connections evolution from 1998 to 2007. The Internet may be seen under several levels of reach and complexity considering different basic units. A wide vision is to consider the Internet basic element as an Autonomous System - AS, which is defined as a cluster of LANs or routers submitted to the same policy of usage, connectivity and technically administrated by the same network management group. The complex network considered in this work is composed by Autonomous Systems (vertices) and the established tra connection (edges) between them obtained from the BGP routing table. Many interesting property of this networks is analyzed, e.g. degree distribution (the rank and outdegree exponents) from 1998 to 2007 and the shortest path length (L), obtained by a proposed computational method (Friburgo algorithm) among each pair of ASs represented in the adjacency matrix. Finally, we present the behavior of the power law function and the shortest path length of the Internet for each year. Simulations of the connections network were carried out by a proposed model developed from continuous growth premises, possibilities of new and rearranging connections. This model was based on the concept of potential preferable connection showing a stable exponential factor that reproduces the true shortest path parameter over the decade.