Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-05-12T18:54:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Diego Mafioletti.pdf: 3702852 bytes, checksum: 6f58b3bb600eedaceeb437d10afde1f9 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-05-13T16:00:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Diego Mafioletti.pdf: 3702852 bytes, checksum: 6f58b3bb600eedaceeb437d10afde1f9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T16:00:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Diego Mafioletti.pdf: 3702852 bytes, checksum: 6f58b3bb600eedaceeb437d10afde1f9 (MD5) / Redes Definidas por Software (SDN) prometem um caminho tecnológico para fortalecer os usuários com habilidade de inovar em suas redes. Porém, a diversidade de switches de rede que suportam SDN ainda é um obstáculo para os engenheiros de rede dispostos a desenvolver aplicações inovadoras devido à implementação do hardware ser fechada e proprietária. Essa diversidade implica em desafios significantes no controle dos switches SDN e o desenvolvimento de aplicações SDN de alta performance, o que não contempla um dos pilares de SDN: permitir a pesquisa e inovação em redes de computadores. A proposta deste trabalho é explorar o limite de alguns equipamentos commodities de rede, tal como o switch Mikrotik RouterBoard, no qual seu firmware original é substituído pelo OpenWRT, uma distribuição baseada no GNU Linux, juntamente com o Open vSwitch (OvS), um switch virtual de código aberto independente de hardware, para a criação de um novo ambiente para experimentação em redes de computadores. Como prova de conceito, o protótipo foi implementado em switches comerciais de baixo custo, conduzindo experimentos com o objetivo de analisar certas características do protocolo OpenFlow portadas nestes equipamentos, como quantidade máxima de entradas na tabela de fluxo, a vazão de dados possível utilizando tamanhos variados de pacotes de rede, comparando seus resultados com a implementação original disponibilizada pelo fabricante e a influência da utilização da CPU do switch no resultado. Por fim, foi construído um switch com balanceamento de carga estocástico utilizando tabelas de grupos, um recurso disponível no OpenFlow a partir da versão 1.2, que somente foi possível graças à natureza de código fonte aberto das ferramentas escolhidas. Esta combinação de plataformas abertas representa um passo natural no desenvolvimento, implementação, e avaliação de aplicações SDN. / Software Defined Network (SDN) promises a technological path to empower users with the ability to innovate in their networks. However, the diversity of network switches supporting SDN are still roadblocks for network engineers willing to develop innovative applications due to the closed and proprietary hardware implementation. This diversity leads to significant challenges in the control of SDN switches and the development of high performance SDN applications, hampering the core proposal of SDN: to enable fast innovation in real networks. The proposal of this work is to explore the limits of some commodity network hardware, such as Mikrotik RouterBoard switch, in which its proprietary firmware was replaced by the OpenWRT, a distribution based on GNU Linux, together with the Open vSwitch (OvS), a hardware-agnostic open source virtual switch, to create a new environment for experimentation in computer networking. As proof of concept, the prototype was implemented in low cost commercial switches, conducting experiments in order to analyze certain features of the OpenFlow protocol ported in these equipment, such as maximum number of entries in the flow table, the data plane performance using different sizes of network packets, comparing their results with the original implementation provided by the manufacturer and the influence of switch CPU utilization in the result. This combination of open platforms represent a natural step in the development, deployment, and evaluation of SDN applications.

Capes / Este trabalho apresenta as análises qualitativa e quantitativa que descrevem o princípio de operação de duas topologias de conversores CC-CC integrados boost-flyback com interleaving generalizado em malha aberta. A primeira topologia corresponde à solução convencional, sendo que uma análise matemática generalizada para qualquer quantidade de células de interleaving é desenvolvida. A segunda topologia é proposta com o intuito de garantir comutação suave em todos os interruptores do circuito. Possibilitando assim, a redução das perdas por comutação do conversor e tornando viável a sua operação com maiores valores de frequência de comutação. Novamente, uma análise matemática generalizada é desenvolvida fornecendo uma descrição genérica da operação do conversor com uma quantidade qualquer de células de interleaving. Os principais resultados das análises são inicialmente validados com simulações computacionais. Para a verificação experimental, foi construído um protótipo de 500 W, 48 V de tensão de entrada, 400 V de tensão de saída operando com frequência de comutação de 100 kHz. Potenciais aplicações da proposta são sistemas de conversão de energia que requerem elevado ganho de tensão com elevado rendimento, tais como sistemas fotovoltaicos, célula a combustível e pequenos aerogeradores. / This work presents the qualitative and quantitative analyses describing the open loop operation principle of two integrated boost-flyback dc-dc converters with generalized interleaving. The first topology corresponds to the conventional solution, and a generalized mathematical analysis valid for any number of channels is carried out. A second topology is proposed to guarantee soft switching for all the circuit’s switches. Thus allowing the reduction of the switching losses and making viable its operation with higher values of switching frequency. Again, a generalized mathematical analysis is performed, thus providing a generic description of the converter’s operation for any number of interleaving channels. The main analyses results are initially validated by means of computer-aided simulations. For experimental validation purpose, a 500 W, 48 V input voltage, 400 V output voltage operating at switching frequency of 100 kHz was built. Potential application of the proposal are energy conversion systems requiring high voltage gain and high efficiency, such as photovoltaic, fuel-cell and small-scale wind energy systems.

CAPES / Nessa dissertação de mestrado apresentamos um novo método HARQ para sistemas de comunicação cooperativa, denominado Retransmissão Parcial Codificada (RPC). Esse método é baseado na retransmissão de apenas uma fração da palavra código original por parte dos nós cooperativos, aplicando a essa fração um ganho de potência apropriado. Os resultados numéricos utilizando códigos LDPC e HARQ Tipo-I com Chase Combining mostram que o RPC supera os esquemas HARQ cooperativos tradicionais considerando os protocolos AAF e SDF. Além disso, mostramos que a vazão (throughput) do RPC, utilizando apenas um único relay, pode ser consideravelmente maior que a vazão de alguns métodos HARQ cooperativos que utilizam múltiplos relays. / In this master thesis we present a novel HARQ scheme for cooperative communication systems, called Coded Partial Retransmission (CPR). The method is based on the retransmission of only a fraction of the original codeword by the cooperating nodes, applying an appropriate power allocation. Numerical results using LDPC codes and Type-I HARQ with Chase Combining show that CPR outperforms regular cooperative HARQ techniques considering both AAF and SDF protocols. Additionally, we show that the CPR throughput, using a single relay, may be considerably larger than the throughput of some regular cooperative HARQ schemes using multiple relays.

Esta dissertação propõe a análise de dois conversores de estágio único, isolados em alta frequência e adequados para aplicações de conexão à rede elétrica. Inicialmente, é introduzida uma nova estratégia de modulação para o conversor flyback bidirecional com conexão diferencial. Esta modulação melhorada proporciona melhor desempenho, reduzindo os valores de corrente RMS para cada componente do circuito, contribuindo assim para a redução das perdas por condução. As análises estáticas do conversor operando em ambas estratégias de modulação alternativa e original são apresentadas. A análise dinâmica também é realizada, fornecendo a função de transferência da corrente de saída pela razão cíclica do conversor ligado à uma carga resistiva e acoplado a uma fonte de tensão. Um protótipo com potência de saída de 500 W, 20 kHz, com tensão de entrada de 70 V e 127 VRMS na tensão de saída é apresentado e os resultados experimentais que comparam a nova estratégia de modulação confirmam a análise teórica e desempenho superior. Uma tensão de saída com baixa THD é alcançada para ambas estratégias de modulação, operando em malha aberta em no modo de condução contínua. O segundo conversor é um flyback com grampeamento ativo adequado para ser utilizado como um micro-inversor em aplicações de energias renováveis. As principais características da topologia são o relativo baixo número de componentes, o isolamento em alta frequência, possibilidade de ser utilizado como elevador de tensão de saída e operação em ZVS. O grampeamento ativo permite recuperar a maior parte da energia armazenada na indutância de dispersão dos indutores flyback e, assim, uma melhoria na eficiência do conversor é atingida. A análise estática é fornecida para o conversor operando em CCM. Além disso, uma função de transferência da corrente de saída pela razão cíclica é apresentada para uma carga resistiva na saída. Para este conversor duas frequências de comutação de 100 kHz e 50 kHz foram testadas num protótipo construído para 500 W, com tensão de entrada de 70 V e tensão de saída de 127 VRMS. / This thesis proposes the analysis of two single-stage high-frequency isolated converters suited for grid-tied applications. Firstly, a new modulation strategy to the bidirectional flyback converter with differential output connection is introduced. This improved modulation provides better performance by reducing the RMS current values for every circuit element, thereby contributing to reduced conduction losses. The static analyses of the converter operating in both the original and the alternative switching strategies are presented. Dynamic analysis is also performed, providing the output-current-to-duty-cycle transfer function of the converter connected to a resistive load and coupled to an output voltage source. A 500 W, 20 kHz, 70 V input voltage and 127 VRMS output voltage prototype is presented and experimental results comparing the new modulation strategy to the original confirm the theoretical analyses and superior performance of the alternative switching strategy. A low THD output voltage is achieved for both switching strategies, operating in open loop and in continuous conduction mode. The second converter is an active-clamping flyback converter suitable to be used as a microinverter in renewable energy applications. The main features of the topology are the relatively low component count, high-frequency isolation, voltage step-up capability and zero voltage switching. The active clamping allows to recover most of the energy stored in the flyback inductors’ leakage inductance and thus an improvement on the system efficiency is achieved. The static analysis for CCM operation is provided. In addition, an output-current-to-duty-cycle transfer function for a resistive load connected to the output of the converter is presented. Two switching frequencies of 100 kHz and 50 kHz were tested in a prototype built for 500 W, 70 V input voltage and 127 VRMS output voltage.

Capes / Este trabalho apresenta as análises qualitativa e quantitativa que descrevem o princípio de operação de duas topologias de conversores CC-CC integrados boost-flyback com interleaving generalizado em malha aberta. A primeira topologia corresponde à solução convencional, sendo que uma análise matemática generalizada para qualquer quantidade de células de interleaving é desenvolvida. A segunda topologia é proposta com o intuito de garantir comutação suave em todos os interruptores do circuito. Possibilitando assim, a redução das perdas por comutação do conversor e tornando viável a sua operação com maiores valores de frequência de comutação. Novamente, uma análise matemática generalizada é desenvolvida fornecendo uma descrição genérica da operação do conversor com uma quantidade qualquer de células de interleaving. Os principais resultados das análises são inicialmente validados com simulações computacionais. Para a verificação experimental, foi construído um protótipo de 500 W, 48 V de tensão de entrada, 400 V de tensão de saída operando com frequência de comutação de 100 kHz. Potenciais aplicações da proposta são sistemas de conversão de energia que requerem elevado ganho de tensão com elevado rendimento, tais como sistemas fotovoltaicos, célula a combustível e pequenos aerogeradores. / This work presents the qualitative and quantitative analyses describing the open loop operation principle of two integrated boost-flyback dc-dc converters with generalized interleaving. The first topology corresponds to the conventional solution, and a generalized mathematical analysis valid for any number of channels is carried out. A second topology is proposed to guarantee soft switching for all the circuit’s switches. Thus allowing the reduction of the switching losses and making viable its operation with higher values of switching frequency. Again, a generalized mathematical analysis is performed, thus providing a generic description of the converter’s operation for any number of interleaving channels. The main analyses results are initially validated by means of computer-aided simulations. For experimental validation purpose, a 500 W, 48 V input voltage, 400 V output voltage operating at switching frequency of 100 kHz was built. Potential application of the proposal are energy conversion systems requiring high voltage gain and high efficiency, such as photovoltaic, fuel-cell and small-scale wind energy systems.

CAPES / Nessa dissertação de mestrado apresentamos um novo método HARQ para sistemas de comunicação cooperativa, denominado Retransmissão Parcial Codificada (RPC). Esse método é baseado na retransmissão de apenas uma fração da palavra código original por parte dos nós cooperativos, aplicando a essa fração um ganho de potência apropriado. Os resultados numéricos utilizando códigos LDPC e HARQ Tipo-I com Chase Combining mostram que o RPC supera os esquemas HARQ cooperativos tradicionais considerando os protocolos AAF e SDF. Além disso, mostramos que a vazão (throughput) do RPC, utilizando apenas um único relay, pode ser consideravelmente maior que a vazão de alguns métodos HARQ cooperativos que utilizam múltiplos relays. / In this master thesis we present a novel HARQ scheme for cooperative communication systems, called Coded Partial Retransmission (CPR). The method is based on the retransmission of only a fraction of the original codeword by the cooperating nodes, applying an appropriate power allocation. Numerical results using LDPC codes and Type-I HARQ with Chase Combining show that CPR outperforms regular cooperative HARQ techniques considering both AAF and SDF protocols. Additionally, we show that the CPR throughput, using a single relay, may be considerably larger than the throughput of some regular cooperative HARQ schemes using multiple relays.

Esta dissertação propõe a análise de dois conversores de estágio único, isolados em alta frequência e adequados para aplicações de conexão à rede elétrica. Inicialmente, é introduzida uma nova estratégia de modulação para o conversor flyback bidirecional com conexão diferencial. Esta modulação melhorada proporciona melhor desempenho, reduzindo os valores de corrente RMS para cada componente do circuito, contribuindo assim para a redução das perdas por condução. As análises estáticas do conversor operando em ambas estratégias de modulação alternativa e original são apresentadas. A análise dinâmica também é realizada, fornecendo a função de transferência da corrente de saída pela razão cíclica do conversor ligado à uma carga resistiva e acoplado a uma fonte de tensão. Um protótipo com potência de saída de 500 W, 20 kHz, com tensão de entrada de 70 V e 127 VRMS na tensão de saída é apresentado e os resultados experimentais que comparam a nova estratégia de modulação confirmam a análise teórica e desempenho superior. Uma tensão de saída com baixa THD é alcançada para ambas estratégias de modulação, operando em malha aberta em no modo de condução contínua. O segundo conversor é um flyback com grampeamento ativo adequado para ser utilizado como um micro-inversor em aplicações de energias renováveis. As principais características da topologia são o relativo baixo número de componentes, o isolamento em alta frequência, possibilidade de ser utilizado como elevador de tensão de saída e operação em ZVS. O grampeamento ativo permite recuperar a maior parte da energia armazenada na indutância de dispersão dos indutores flyback e, assim, uma melhoria na eficiência do conversor é atingida. A análise estática é fornecida para o conversor operando em CCM. Além disso, uma função de transferência da corrente de saída pela razão cíclica é apresentada para uma carga resistiva na saída. Para este conversor duas frequências de comutação de 100 kHz e 50 kHz foram testadas num protótipo construído para 500 W, com tensão de entrada de 70 V e tensão de saída de 127 VRMS. / This thesis proposes the analysis of two single-stage high-frequency isolated converters suited for grid-tied applications. Firstly, a new modulation strategy to the bidirectional flyback converter with differential output connection is introduced. This improved modulation provides better performance by reducing the RMS current values for every circuit element, thereby contributing to reduced conduction losses. The static analyses of the converter operating in both the original and the alternative switching strategies are presented. Dynamic analysis is also performed, providing the output-current-to-duty-cycle transfer function of the converter connected to a resistive load and coupled to an output voltage source. A 500 W, 20 kHz, 70 V input voltage and 127 VRMS output voltage prototype is presented and experimental results comparing the new modulation strategy to the original confirm the theoretical analyses and superior performance of the alternative switching strategy. A low THD output voltage is achieved for both switching strategies, operating in open loop and in continuous conduction mode. The second converter is an active-clamping flyback converter suitable to be used as a microinverter in renewable energy applications. The main features of the topology are the relatively low component count, high-frequency isolation, voltage step-up capability and zero voltage switching. The active clamping allows to recover most of the energy stored in the flyback inductors’ leakage inductance and thus an improvement on the system efficiency is achieved. The static analysis for CCM operation is provided. In addition, an output-current-to-duty-cycle transfer function for a resistive load connected to the output of the converter is presented. Two switching frequencies of 100 kHz and 50 kHz were tested in a prototype built for 500 W, 70 V input voltage and 127 VRMS output voltage.

O objetivo deste trabalho é utilizar o método do tráfego aleatório equivalente para analisar e dimensionar redes ópticas sem comutação para arquitetura de nível único. Uma modelagem analítica, baseada nesse método, que possibilita otimizar os parâmetros da rede considerando padrões mínimos de desempenho é descrita. A rede em estudo utiliza apenas um nó, onde se realizam as funções de roteamento passivo. Em anexo ao nó existem seqüências de conversores de comprimentos de onda gerenciados por um controlador de rede. A estrutura da rede consiste de um certo número de redes ópticas passivas (PONs) conectadas às portas do nó. Essas PONs são distribuídas pela área geográfica onde estão os clientes a serem atendidos. O acesso ao meio constituído pelas PONs é disciplinado por meio da utilização de um esquema WDMA / TDMA administrado pelo controlador de rede. Os comprimentos de onda pertinentes a cada PON conectada a uma porta de entrada do nó são alocados de tal forma que cada um deles se direciona a uma diferente porta de saída e, por conseguinte, a uma diferente PON de destino. Uma conexão entre dois terminais é estabelecida pela seleção de um intervalo de tempo (slot de tempo) pertinente ao comprimento de onda que conecta suas respectivas PONs através do nó. Caso esse comprimento de onda já esteja com sua capacidade plenamente utilizada, conexões adicionais podem ser estabelecidas utilizando-se um comprimento de onda direcionado a uma seqüência de conversores de comprimentos de onda anexa ao nó. Após a conversão, é utilizado outro comprimento de onda que é direcionado pelo nó à PON de destino. A modelagem analítica investigada é utilizada para obter as relações entre os parâmetros da rede, possibilitando a escolha dos seus melhores valores. / The purpose of this work is to use the equivalent random traffic method for analysis and dimensioning of switchless optical networks for single-layer architecture. This work reports an analytical model that allows the network dimensioning according to some relevant design parameters and the required system performance. The analyzed network is based on a single node providing passive routing functions. Wavelength converter arrays, controlled by a network controller, are added in the node. The network structure consists of a set of passive optical networks (PONs) connected to the node ports. Those PONs are distributed along the geographical area where the customers to be assisted are. The access to the medium constituted by the PONs is disciplined through the use of a WDMA / TDMA scheme administered by the network controller. The pertinent wavelengths to each PON connected to an input port of the node are allocated in such a way that each one is addressed to a different output port and, consequently, to a different destination PON. A connection between two terminals is set up by the selection of a time slot pertinent to the wavelength that connects its respective PONs through the node. If the capacity of the wavelength is fully used, additional connections can be established by the use of wavelength directed to a wavelength converter array enclosed to the node. After the conversion, another wavelength addressed by the node to the destination PON is used. The connections achieved between the network parameters are detailed to allow the choice of the best network parameters.

Orientador: José Cláudio Geromel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T14:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Deaecto_GraceSilva_D.pdf: 2021318 bytes, checksum: 451e6647afe6d7beac67cf3717dff7da (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esta tese trata do projeto de controladores dinâmicos H2 ou H? via realimentação de saída para sistemas lineares com comutação contínuos e discretos no tempo. Inicialmente, apresentamos a síntese via realimentação de estado de forma a colocar em evidência as principais dificuldades para a obtenção da solução do problema de projeto mais realista, correspondente ao controle via realimentação dinâmica de saída. As condições obtidas são necessárias e suficientes para a existência de solução com uma estrutura particular para as chamadas desigualdades de Lyapunov ou Riccati-Metzler. Tratamos também da síntese via realimentação de estado de sistemas sujeitos a incertezas limitadas em norma e politópicas. No que diz respeito às incertezas limitadas em norma, as condições são válidas inclusive se as mesmas apresentarem estrutura do tipo linear fracionária (LFT). No caso de incertezas politópicas, as condições podem ser empregadas como uma alternativa para o projeto de controle de sistemas com parâmetros lineares variantes no tempo (LPV). Aplicamos os resultados teóricos para a solução de três problemas de cunho essencialmente práticos, a saber, a regulação da tensão de saída de conversores de potência CCCC, a estimação da aceleração vertical de uma suspensão automotiva e o controle do ângulo de rolamento de uma aeronave / Abstract: This thesis is concerned to the output feedback H2 or H? control design for continuous-time and discrete-time switched linear systems. Initially, we present the state feedback synthesis in order to put in evidence the main difficulties we have to face towards the solution of the more realistic output feedback control design problem. The conditions are necessary and sufficient regarding the existence of a structured solution of the Lypunov or Riccati-Metzler inequalities. We also treat the state feedback synthesis for switched linear systems subject to norm bounded or polytopic uncertainties. In the former case, the conditions hold even if the uncertainty presents the linear fractional structure (LFT), and in the latter one, the conditions can be used as an alternative to the linear parameter varying control (LPV). The theoretical results are applied to three practical problems, namely, the output voltage regulation of DC-DC converters, the vertical stroke estimation in automotive suspensions and aircraft roll angle control / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Claudio Geromel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:47:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Deaecto_GraceSilva_M.pdf: 5350126 bytes, checksum: 88f05b9392a9876bfe07fae6a8f95202 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho, são propostas condições suficientes para a estabilidade assintótica de sistemas lineares, contínuos no tempo, com comutação que asseguram um custo garantido de desempenho. Estas condições dependem da solução de um conjunto de desigualdades de Lyapunov-Metzler, definidas em [Geromel & Colaneri, 2006], que possuem natureza não-convexa, sendo portanto, de difícil solução. Para contornar este problema, apresentamos condições de estabilidade mais conservadoras baseadas em uma subclasse de matrizes de Metzler com elementos iguais na diagonal principal, que podem ser resolvidas através de desigualdades matriciais lineares e busca unidimensional. Os resultados apresentados em [Geromel & Colaneri, 2006], que fornecem condições para a estabilidade de sistemas dinâmicos lineares com comutação, são generalizados para lidar com sistemas mais gerais, a saber, sistemas dinâmicos sujeitos a perturbações impulsivas. A proposta elaborada assegura a estabilidade assintótica inclusive na presença de possíveis modos deslizantes / Abstract: In this work, sufficient conditions are proposed for the study of asymptotic stability of continuous time linear systems with commutation, which assure a guaranteed cost of performance. These conditions depend on the solution of a set of Lyapunov-Metzler inequalities, defined in [Geromel & Colaneri, 2006], which are difficult to solve due to their non-convex nature. However, to circumvent this difficulty, we present more conservative stability conditions based on a subclass of Metzler matrices characterized by having equal elements on the main diagonal. Although these conditions are more conservative, they can be solved by Linear Matrix Inequalities (LMls) and unidimensional search. The analysis done in [Geromel & Colaneri, 2006], which provides the stability conditions for linear dynamic systems with commutation is expanded to cover a more general class of systems with commutation and subject to impulsive disturbances. The conditions presented in this work assure the stability even in the presence of possible sliding modes / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica