Os sistemas supervisÃrios estÃo cada vez mais presentes no cotidiano da indÃstria, pois a garantia de se ter informaÃÃo sobre os processos de produÃÃo em diversos locais simultaneamente à essencial para um bom monitoramento e controle. Contudo, a maioria dos desenvolvedores destas ferramentas nÃo utilizam modelos de desenvolvimento, tampouco mÃtodos de avaliaÃÃo da qualidade de softwares, tornando os projetos mais dispendiosos, devido ao retrabalho, e causando insatisfaÃÃo aos clientes devido ao nÃo cumprimento aos requisitos fundamentais. Portanto, existe uma necessidade de organizaÃÃo do processo de desenvolvimento e avaliaÃÃo de supervisÃrios. As normas ISO/IEC 9126 e 14598 sÃo utilizadas na metodologia proposta, pois fornecem um bom suporte para a identificaÃÃo das caracterÃsticas essenciais de um supervisÃrio, para a criaÃÃo de um padrÃo de qualidade e para o desenvolvimento de uma metodologia de avaliaÃÃo. Este trabalho apresenta uma proposta de modelo para o desenvolvimento de softwares supervisÃrios, acompanhado por um mÃtodo de avaliaÃÃo da qualidade baseado em lÃgica fuzzy para analisar as opiniÃes subjetivas de especialistas da Ãrea a respeito de requisitos de supervisÃrios. A eficiÃncia do uso do modelo foi verificada em Ãmbito educacional atravÃs de um projeto realizado por estudantes. A avaliaÃÃo revelou a qualidade de cada requisito e mostrou que o software completo atendeu a 69% do padrÃo de qualidade. Os atributos que estavam com ou sem falhas foram identificados e a avaliaÃÃo mostra quais erros precisam ser sanados para que o software seja entregue ao cliente. / The supervisory systems are increasingly present in everyday industry, because the guarantee of having information about production processes in diverse locations simultaneously is essential to good monitoring and control. However, developers these tools do not utilize development models, nor methods for assessing software quality, making projects more expensive, due to rework, and causing client dissatisfaction for not meeting fundamental requirements. Therefore, there is a need to organize the process of development and evaluation for supervision softwares. ISO / IEC 9126 and 14598 are used in methodology, as they provide good support to identify essential characteristics of supervisory software, to create quality standard and to development of evaluation methodology. This research proposes model for development of supervisory software, accompanied by method of quality assessment based on fuzzy logic to analyze subjective opinions of specialists about supervisory requirements. The efficiency to use model was verified in educational field through a project realized by students. The assessment revealed quality of each requirement and showed that the complete software attended 69% of the standard of quality. The attributes that were with or without failures were identified, and the evaluation shows errors that need to be solved for software can be delivered for client.

In this dissertation it is reported the results of a comprehensive comparative study involving seven machine learning algorithms applied to the task of approximating the inverse kinematic model of 3 robotic arms (planar, PUMA 560 and Motoman HP6). The evaluated algorithm are the following ones: Multilayer Perceptron (MLP), Extreme Learning Machine (ELM), Least Squares Support Vector Regression (LS-SVR), Minimal Learning Machine (MLM), Gaussian Processes (GP), Adaptive Network-Based Fuzzy Inference Systems (ANFIS) and Local Linear Mapping (LLM). Each algorithm is evaluated with respect to its accuracy in estimating the joint angles given the cartesian coordinates which comprise end-effector trajectories within the robot workspace. A comprehensive evaluation of the performances of the aforementioned algorithms is carried out based on correlation analysis of the residuals. Finally, hypothesis testing procedures are also executed in order to verifying if there are significant differences in performance among the best algorithms. / Nesta dissertaÃÃo sÃo reportados os resultados de um amplo estudo comparativo envolvendo sete algoritmos de aprendizado de mÃquinas aplicados à tarefa de aproximaÃÃo do modelo cinemÃtico inverso de 3 robÃs manipuladores (planar, PUMA 560 e Motoman HP6). Os algoritmos avaliados sÃo os seguintes: Perceptron Multicamadas (MLP), MÃquina de Aprendizado Extremo (ELM), RegressÃo de MÃnimos Quadrados via Vetores-Suporte (LS-SVR), MÃquina de Aprendizado MÃnimo (MLM), Processos Gaussianos (PG), Sistema de InferÃncia Fuzzy Baseado em Rede Adaptativa (ANFIS) e Mapeamento Linear Local (LLM). Estes algoritmos sÃo avaliados quanto à acurÃcia na estimaÃÃo dos Ãngulos das juntas dos robÃs manipuladores em experimentos envolvendo a geraÃÃo de vÃrios tipos de trajetÃrias no volume de trabalho dos referidos robÃs. Uma avaliaÃÃo abrangente do desempenho de cada algoritmo à feito com base na anÃlise dos resÃduos e testes de hipÃteses sÃo executados para verificar se hà diferenÃas significativas entre os desempenhos dos melhores algoritmos.

Mapas topologicamente ordenados sÃo tÃcnicas de representaÃÃo de dados baseadas em reduÃÃo de dimensionalidade com a propriedade especial de preservaÃÃo da vizinhanÃa espacial entre os protÃtipos no espaÃo dos dados e entre suas respectivas posiÃÃes no espaÃo de saÃda. Com base nesta propriedade, mapas topologicamente ordenados sÃo aplicados principalmente em agrupamento, quantizaÃÃo vetorial ou reduÃÃo de dimensionalidade e visualizaÃÃo de dados. Esta tese propÃe uma nova classificaÃÃo para os algoritmos de formaÃÃo de mapas topologicamente ordenados baseada no mecanismo de correlaÃÃo entre os espaÃos de entrada e de saÃda, e descreve um novo algoritmo, baseado em computaÃÃo evolucionÃria, denominado EvSOM, para a formaÃÃo de mapas topologicamente ordenado. As principais propriedades do novo algoritmo sÃo a sua flexibilidade para ponderaÃÃo pelo usuÃrio da importÃncia relativa das propriedades de quantizaÃÃo vetorial e de preservaÃÃo de topologia no mapa final, alÃm de boa rejeiÃÃo a outliers quando comparado ao algoritmo SOM de Kohonen. O trabalho desenvolve uma avaliaÃÃo empÃrica destas propriedades. O EvSOM Ã um algoritmo hÃbrido, neural-evolucionÃrio, biologicamente inspirado, que se utiliza de conceitos de redes neurais competitivas, computaÃÃo evolucionÃria, otimizaÃÃo e aproximaÃÃo iterativa. Para validar sua viabilidade de aplicaÃÃo, o EvSOM Ã estendido e especializado para a soluÃÃo de dois problemas bÃsicos relevantes em processamento de imagens e visÃo computacional, quais sejam, o problema de registro de imagens mÃdicas e o problema de rastreamento visual de objetos em vÃdeo. O algoritmo apresentou desempenho satisfatÃrio nas duas aplicaÃÃes. / Topologically ordered maps are data representation techniques based on dimensionality reduction with the special property of preserving the neighborhood between the data prototypes lying in the data space and their positions on to the output space. Based on this property, topologically ordered maps are applied mainly in clustering projected, vector quantization or dimensionality reduction and data visualization. This thesis proposes a new classification for the existing algorithms devoted to the formation of topologically ordered maps, which is based on the mechanism of correlation between the input and output spaces, and describes a new algorithm based on evolutionary computation, called EvSOM, for the topologically ordered maps formation. The main properties of the new algorithm are its flexibility for consideration by the user of the relative importance of the properties of vector quantization and topology preservation of the final map, and good outliers rejection when compared to the Kohonen SOM algorithm. The work provides an empirical evaluation of these properties. The EvSOM is a hybrid , neural-evolutionary, biologically inspired algorithm, which uses concepts of competitive neural networks, evolutionary computing, optimization and iterative approximation approximation. To validate its application feasibility, EvSOM is extended and specialized to solve two relevant basic problems in image processing and computer vision, namely, the medical image registration problem and the visual tracking of objects in video problem. The algorithm exhibits satisfactory performance in both aplications.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Duas contribuiÃÃes caracteristicamente distintas, nÃo obstante correlacionÃveis num mesmo sistema de telecomunicaÃÃo, sÃo apresentadas. A primeira versa sobre antenas ressoadoras constituÃdas por novas cerÃmicas dielÃtricas à base de Fe2O3. Os materiais desenvolvidos foram caracterizados na faixa de micro-ondas. Tratam-se de dielÃtricos com baixa permissividade relativa, baixa tangente de perda, e, no caso das amostras monofÃsicas, com coeficiente de temperatura na frequÃncia de ressonÃncia negativo. Posteriormente, as antenas ressoadoras dielÃtricas de geometria cilÃndrica (CDRAs) suportadas em plano de terra retangular e alimentadas por sonda monopolar sÃo analisadas segundo critÃrios de desempenho de irradiaÃÃo, quais sejam: frequÃncia de ressonÃncia, impedÃncia de entrada, largura de banda e padrÃes de irradiaÃÃo. AlÃm de experimentaÃÃo, o seu estudo envolveu procedimento computacional, no que foi promovida a comparaÃÃo de resultados. O mÃtodo dos elementos finitos, no qual està baseado o programa comercial empregado, foi utilizado para anÃlise destas antenas. Resulta que para maiores valores de permissividade relativa de uma amostra, menores sÃo a frequÃncia em que a mesma ressoa e a sua largura de banda. Ainda, foi observado satisfatÃrio casamento de impedÃncia e padrÃes de irradiaÃÃo "broadside", o que candidata os novos materiais desenvolvidos a esta importante aplicaÃÃo. Adicionalmente, mediante empilhamento dos protÃtipos monofÃsicos examinados, foi verificada a remodelagem da largura de banda em relaÃÃo Ãs contrapartidas individuais, provavelmente devido à excitaÃÃo de modos de ordem elevada das CDRAs. A segunda contribuiÃÃo està enfocada no contexto dos guias de ondas dielÃtricos operando em frequÃncias Ãpticas. Neste cenÃrio, sÃo investigados acopladores refletores de Bragg a fibra (FBGCs), estruturas resultantes da combinaÃÃo de dois dispositivos reconhecidamente versÃteis e de ampla aplicaÃÃo: redes de Bragg e acopladores direcionais. Foram apreciados dois estudos de caso numÃricos nos quais se fez promover a interaÃÃo de sinais Ãpticos com as estruturas propostas. Na medida em que descreve com satisfatÃria precisÃo as propriedades Ãpticas dos dispositivos de interesse, o modelo matemÃtico empregado à baseado na teoria dos modos acoplados. O tratamento numÃrico à realizado mediante codificaÃÃo, em linguagem de programaÃÃo FORTRAN, de um algoritmo preditivo-corretor. Considerando regimes pulsados em termos da potÃncia operacional, o problema foi analisado no domÃnio da frequÃncia e, sobretudo, no domÃnio do tempo. Em condiÃÃes especÃficas, a possibilidade de realizaÃÃo da extraÃÃo, reconfiguraÃÃo e comutaÃÃo de pulsos, exemplos de funÃÃes essenciais ao processamento totalmente Ãptico, reforÃam a importÃncia de tais estruturas hÃbridas. / Two heterogeneous contributions to modern communication systems â although fully possible to be correlated â are presented. The first one deals with resonant antennas consisting of new dielectric ceramics based on Fe2O3. These materials characterized at microwave frequency range possess low relative permittivity, low loss tangent and, concerned with the monophasic samples, negative temperature coefficient of resonant frequency. Subsequently, the cylindrical dielectric resonator antennas (CDRAs) supported on rectangular ground plane and fed by monopole are analyzed according to the following radiation performance criteria: resonant frequency, input impedance, bandwidth and radiation patterns. Besides experimentation, the study involved computational procedure, so that the results of both can be compared. A commercial software based on the finite element method was employed to examine the CDRAs. It follows that as higher is the permittivity of a material, the lower are the frequency at which it resonates as well as its bandwidth. Satisfactory impedance matching and broadside radiation patterns are observed, what enables the materials investigated to this relevant application. Additionally, the stacking of the monophasic CDRAs prototypes resulted in bandwidth enhancement, presumably due to their excited high order modes. The second contribution focuses on dielectric waveguides operating at optical frequencies, being fiber Bragg grating couplers (FBGCs) investigated in this scenario. Indeed, they result from a combination of two versatile and widely applied devices: fiber Bragg gratings and directional couplers. Two numerical case studies related to the interaction between optical signals and structures were performed. The theoretical model observed is based on the coupled mode theory since it provides a satisfactorily accurate description of the devices optical properties. By the way, the theoretical model is coded in FORTRAN programming language according to a predictor-corrector algorithm. In terms of operational power levels, analyses are carried out in frequency and (mainly) time domains. Under specific conditions, the capability of the extraction, reshaping and switching of pulses â examples of essential functions for all-optical processing â reinforces the importance of such hybrid structures.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Neste trabalho, alÃm dos capÃtulos que envolvem a teoria e definiÃÃes, foi basicamente divido em trÃs estudos: Primeiro (capÃtulo 4), apresentamos uma investigaÃÃo numÃrica do desempenho de um filtro passa-banda totalmente Ãptico composto por um acoplador direcional duplo seguido de duas grades de Bragg simetricamente iguais gravadas nos seus braÃos de saÃda. Esta configuraÃÃo caracteriza um InterferÃmetro de Michelson com caracterÃsticas de um filtro add/drop. As caracterÃsticas de transmissÃo (T), taxa de extinÃÃo (XR) e âcrosstalkâ (XT) foram estudadas a partir da aplicaÃÃo de um sinal CW (onda contÃnua) na entrada do dispositivo. A teoria de modos acoplados e o mÃtodo de Runge Kutta de 4a ordem foram aplicados, respectivamente para resolver as equaÃÃes diferenciais acopladas. Este à o primeiro estudo feito considerando a nÃo linearidade do acoplador e a linearidade das grades de Bragg. O dispositivo apresenta um comportamento altamente nÃo-linear em funÃÃo do defasamento entre as amplitudes dos feixes refletidos e em funÃÃo da potÃncia de entrada. Num segundo momento (capÃtulo 5) apresentamos a propagaÃÃo e chaveamento de pulsos ultracurto (~2ps) usando um interferÃmetro de Michelson de Fibras Ãpticas. Neste estudo o desempenho do interferÃmetro à estudado como uma funÃÃo das caracterÃsticas nÃo lineares do acoplador e das grades de Bragg. Os estudos numÃricos foram feitos a partir das equaÃÃes de modos acoplados resolvidas usando o mÃtodo de Runge-Kutta de 4 ordem. As caracterÃsticas de chaveamento do pulso foram analisadas em funÃÃo da potÃncia de entrada e do defasamento aplicado em uma das grades de Bragg. As caracterÃsticas de transmissÃo (T), coeficiente de ExtinÃÃo (XR), âcrosstalkâ (XT), fator de compressÃo (FC). Utilizamos trÃs valores de potÃncia de entrada: abaixo da potÃncia critica (P0=1W), igual a potÃncia crÃtica (P0=1,73W) e acima da potÃncia crÃtica (P0=1,95W). AtravÃs deste estudo, pode-se verificar que a transmissÃo, taxa de extinÃÃo, âcrosstalkâ e fator de compressÃo dependem da potÃncia da bombeio inserida no dispositivo e da defasagem aplicada. O interferÃmetro de Michelson em fibras implementa componente de grande importÃncia para aplicaÃÃes em redes Ãpticas, como os demultiplexadores add/drop. Este dispositivo tem atraÃdo bastante interesse no campo das telecomunicaÃÃes devido a sua alta capacidade de taxas de transmissÃo. Num terceiro momento foi apresentado um estudo de simulaÃÃo numÃrica do desempenho da codificaÃÃo e decodificaÃÃo de pulsos Ãpticos curtos (ps) em sistemas OCDMA (Optical Code Division Multiple Access â acesso VIII mÃltiplo por divisÃo de cÃdigo no domÃnio Ãptico) baseado em FBG (Fiber Bragg Grating â grade de Bragg em fibra Ãptica) onde os cÃdigos sÃo inseridos atravÃs de saltos discretos na fase Ãptica (Âπ). Para geraÃÃo de pulsos codificados foram utilizados cÃdigos de Gold obtidos analiticamente. Analisamos como a inserÃÃo de cÃdigos adicionais afetam a autocorrelaÃÃo e correlaÃÃo cruzada. O interferÃmetro de Michelson inicialmente estudado no capÃtulo 4 foi utilizado para propagaÃÃo e chaveamento de sinais codificados. Baseados nas caracterÃsticas de TransmissÃo (T) e Taxa de extinÃÃo (XR) fizemos um estudo do dispositivo como multiplexador /demultiplexador add/drop na recuperaÃÃo de pulsos codificados. / This work, in addition the chapters which involves both theory and definitions, was basically divided three studies: First (chapter 4),we present a numerical investigation of the performance of a bandpass filter composed of an all-optical directional coupler, followed by two double bars Bragg recorded symmetrically equal outputs in their arms. This configuration features a Michelson interferometer with characteristics of an add/ drop filter. The transmission characteristics (T), extinction rate (XR) and "crosstalk" (XT) were studied based on the application of a CW signal (continuous wave) into the device. Theory of coupled modes and the Runge Kutta fourth order were applied respectively to solve the coupled differential equations. This is the first study considering the nonlinearity of the coupler and the linearity of Bragg gratings. The device features a highly nonlinear behavior as a function of dephasing between the amplitudes of the reflected beams and depending on the input power. In a second step (section 5), the propagation and switching of ultrashort pulse (~ 2PS) Michelson interferometer using an optical fiber. In this study the performance of the interferometer is studied as a function of the nonlinear characteristics of the coupler and Bragg gratings. The numerical studies were made from the coupled mode equations solved using the Runge-Kutta 4th order. The pulse switching characteristics were analyzed as a function of input power and applied to one dephasing Bragg gratings. The transmission characteristics (T), extinction coefficient (XR), "crosstalk" (XT), the compression factor (CF)and shape of the pulses were analyzed for different values of phase and different input powers. We use three values of input power: below the critical power (1W = P0), equal to the critical power (P0 = 1.73W) and above the critical power (P0 = 1.95W). Through this study, it is found that the transmission rate of extinction, "crosstalk" and compression factor depends on the power of the pump device inserted into the gap and applied The Michelson interferometer fiber implement major component with applications in optical networks, such as demultiplexers add/drop. This device has attracted considerable interest in the field of telecommunications due to its ability of high transmission rates. In the third place was presented a numerical simulation study of the performance of encoding and decoding of short optical pulses (ps) systems OCDMA (Optical Code Division Multiple Access based on FBG (Fiber Bragg Grating ) where codes are inserted through discrete jumps in the optical phase ( π). For generation of coded pulses were used Gold codes obtained analytically. We look at how the inclusion of additional codes affect the autocorrelation and cross correlation.The Michelson interferometer initially studied Chapters 4 was used for propagation and switching of encrypted signals. Based on the characteristics of transmission (T) and extinction rate (XR) did a study of the device as multiplexer/demultiplexer add / drop in the recovery of coded pulses.