Este trabalho apresenta e compara alguns meios para o estudo do comportamento dinâmico de uma lavadora de roupas de eixo vertical durante o processo de extração de água das roupas, também conhecido como centrifugação. Os três métodos utilizados para estudar o comportamento dinâmico de uma lavadora de roupas de eixo vertical foram: analítico, experimental e simulação através de multicorpos. O interesse nesta etapa é devido ao fato dos problemas de vibração de uma lavadora ocorrerem principalmente durante a centrifugação. A modelagem de uma lavadora de roupas durante a etapa de centrifugação permite a obtenção de seu comportamento dinâmico bem como de suas principais características. Um outro tópico estudado neste trabalho foi o fenômeno de deslocamento da lavadora, um dos principais motivos de reclamação dos usuários de lavadoras de roupa automáticas. / This work presents and compares some ways to study the dynamic behavior of a vertical axis washing machine during the water extraction process, also called spinning stage. The three methodologies used to study the dynamic behavior of a vertical axis washing machine area: analytical, experimental and simulation using Multi Body System. The interest in this stage is due to the fact that the main vibration problems of an automatic washing machine occur in the spinning cycle. Since the unbalance force that causes the vibration problems is centrifugal in nature, this makes intuitive sense as the rotational speed of the basket is the largest during the spin extraction cycle. Thus, modeling the washing machine during the spinning cycle allow us to get its dynamic behavior as well as the main characteristics of this behavior. Another topic studied in this work was the walking phenomenon, the main complaint of the users.

O restaurador dinâmico de tensão (DVR) é uma solução baseada em eletrônica de potência para minimizar os problemas causados por afundamentos e elevações de tensão em equipamentos ou cargas sensíveis a esses tipos de distúrbios. Basicamente a operação do DVR consiste em injetar na rede tensões de correção com a finalidade de anular o afundamento ou a elevação na tensão aplicada à carga. Tipicamente, a estrutura do controlador utilizado em um DVR é composta por uma malha interna de corrente e uma malha externa de tensão. Usualmente um controlador do tipo proporcional ou proporcional integral é utilizado na malha interna de corrente e um controlador ressonante é utilizado na malha externa de tensão. O presente trabalho apresenta um projeto de controlador robusto para rastreamento da tensão injetada pelo DVR que garante estabilidade robusta do sistema com respeito à variação dos parâmetros da carga. Além disso, o controlador proposto garante valores pré-definidos para o erro de rastreamento e para a rejeição do distúrbio causado por correntes de carga distorcidas na tensão injetada pelo DVR. A síntese do controlador robusto de tensão é feita com base no método de projeto H? pela formulação da sensibilidade mista. Todas as especificações de desempenho e robustez são impostas por meio de restrições nos diagramas de resposta em frequência do sistema em malha fechada (funções sensibilidade e sensibilidade complementar). O desempenho do controlador proposto é verificado e a metodologia de projeto é validada por simulações e experimentos realizados em um DVR de baixa potência. / The Dynamic Voltage Restorer (DVR) is a power electronics based solution for mitigation of voltage sags and swells effects on sensitive loads, which basically injects voltages in series with the grid. Typically the controller structure for a DVR is composed by an inner current loop and an outer voltage loop. Usually proportional or a proportional-integral controller is used for the current loop and a resonant controller is used for the voltage loop. This paper presents the design of a robust controller for the voltage tracking loop of a DVR that guaranties the robust stability against load parameters variation. Moreover, the proposed controller assures the tracking of a sinusoidal voltage waveform, as well the rejection of the non linear load current influence, both with a pre specified error. The voltage controller design is based on H? mix-sensitivity parameter specification approach. All the performance and robustness requirements are specified and analyzed based on the frequency response plot of closed loop transfer function (sensitivity and complementary sensitivity functions). The proposed controller performance is validated by simulation and by experiments carried out on a low scale DVR prototype.

Este trabalho apresenta a aplicação da teoria de controle robusto não linear por modos deslizantes a sistemas de posicionamento dinâmico para embarcações flutuantes, com validação experimental. O objetivo do sistema de controle projetado é manter a embarcação próxima a uma posição pré-ajustada (set-point) ou a uma trajetória preestabelecida (pathfollowing), por meio das forças geradas nos propulsores, mesmo estando o sistema na presença de distúrbios externos, ou seja, vento, ondas e correnteza. A princípio, realizaram-se simulações numéricas com o sistema projetado a fim de verificar o seu desempenho. O simulador utilizado foi implementado em ambiente Matlab/Simulink, considerando a dinâmica da embarcação e dos agentes ambientais. As simulações consistiram de manobras realizadas em condições nominais e na ausência de esforços ambientais, com embarcação cheia (plena) e vazia (lastro). Para validação do algoritmo implementado realizaram-se ensaios de manobra em condição de calmaria e na presença de vento, com a embarcação em plena carga e vazia. Os ensaios foram administrados no laboratório do Departamento de Engenharia Naval e Oceânica da USP (DENO). O algoritmo de controle por modos deslizantes demonstrou-se robusto a variações de condições ambientais (vento), mantendo o desempenho e estabilidade. Verificou-se que o ajuste dos parâmetros do controlador pode ser feito de forma intuitiva, utilizando-se fórmulas matemáticas. Além disso, a estrutura não linear do controlador e suas propriedades de robustez asseguram o desempenho e estabilidade para uma grande gama de condições ambientais e manobras realizadas com a embarcação. / This paper presents the application of the robust and nonlinear sliding mode control theory to the dynamic positioning systems for floating vessel, with experimental validation. The objective of the control system designed is to keep the vessel next a specific position (set-point) or follow a pre-defined trajectory (pathfollowing) through the action of propellers, in the presence of wind, waves and current external disturbances. In principle numerical simulations were carried out with the system designed to verify its performance. The simulator used was implemented in a Matlab / Simulink, considering the dynamics of the vessel and environmental agents. The simulations consisted of maneuvers carried out in nominal condition and in the absence of environmental efforts, with the vessel full and empty (ballasted). In order to validate the algorithm, small scale experiments were done, considering maneuvers in both calm and windy conditions, with the vessel at full or ballasted load. The tests were conducted at the laboratory of the Naval and Ocean Engineering Department (DENO) of the University of São Paulo. The sliding mode control was robust to variations in environmental conditions (wind), keeping the performance and stability. It was verified that the adjustment of controller parameters can be easily done, using mathematical equations. Moreover, the nonlinear structure of the controller and its robustness properties ensure the performance and stability for a large range of environmental conditions and maneuvers carried out with the vessel.

Modelos preditivos de mercado são ferramentas importantes para tomadores de decisões no âmbito público e privado. Devido à complexidade dinâmica do mercado imobiliário, composta pela interação de dois submercados distintos (mercado de ativos imobiliários e mercado de consumo de espaço) e pela limitação de dados disponíveis, o estudo analítico de mercados imobiliários requer a modelagem paramétrica de um sistema de equações que os descrevam, seguido pela identificação dos parâmetros deste sistema utilizando dados reais de uma região. Neste trabalho, estudamos o modelo dinâmico de mercado imobiliário proposto por Wheaton (1999), criado a partir do popular modelo de quatro quadrantes de autoria de DiPasquale e Wheaton (1996). Utilizamos técnicas de identificação de sistemas para elaborar um modelo de aprendizado para o estoque imobiliário, e o implementamos em Matlab. Aplicamos o método elaborado em dados simulados, para validá-lo, e então aplicamos o mesmo método, com adaptações, em dados reais do mercado imobiliário canadense. Os resultados obtidos validam o método de identificação de sistema dinâmico quando testado em dados simulados, e corroboram o modelo de Wheaton (1999) como modelo preditivo em dados reais. Ademais, os resultados indicam que um modelo que seja capaz de entender a evolução dinâmica dos parâmetros estáticos do modelo de Wheaton (1999), poderia melhorar os resultados deste como ferramenta preditiva. / Predictive market models are important tools for decision-makers in the public and private spheres. Due to the dynamic complexity of the real estate market, consisting of the interaction of two distinct submarkets (real estate asset market and space consumption market) and the lack of real estate data, the analytical study of real estate markets requires the parametric modeling of a system of equations describing them, followed by the identification of the parameters of this system using real data from a region. In this work, we study the dynamic real estate market model proposed by Wheaton (1999), created from the popular four-quadrant model of DiPasquale e Wheaton (1996). We use system identification techniques to develop a learning model for real estate inventory data, and implement it in Matlab. We apply the method devised in simulated data to validate it, and then apply the same method with adaptations in real data of the Canadian real estate market. The results validate the dynamic system identification method when tested in simulated data, and corroborate the Wheaton (1999) model as a predictive model in real data. In addition, the results indicate that a model that is able to understand the dynamic evolution of the static parameters of the Wheaton (1999) model, could improve its results as a predictive tool.

Propõe-se, com este trabalho, estudar numericamente se a redundância cinemática e a redundância de atuação podem ser boas alternativas para que manipuladores planares de cinemática paralela atinjam altas acelerações. Sabe-se que estes tipos de redundância promovem uma redução de singularidades do sistema robótico entre outros benefícios. No entanto, a avaliação comparativa do desempenho dinâmico de manipuladores redundantes ainda é pouco estudada. Este estudo não é trivial pois a redundância significa não somente o aumento do torque disponível, mas também que a inércia do sistema foi aumentada. A avaliação numérica deste trabalho se dará por meio do desenvolvimento de modelos cinemáticos e dinâmicos das possíveis configurações de manipuladores paralelos planares com redundância cinemática e redundância de atuação. Esta avaliação pode ser feita pela comparação entre os manipuladores redundantes e o não-redundante para desenvolver uma mesma trajetória do end-effector. Entretanto, esta avaliação é dependente da trajetória, logo esse trabalho também propõe uma avaliação através de um índice dinâmico em toda a área de trabalho dos manipuladores. / The aim of this work is to study numerically if the kinematic redundancy and the actuation redundancy can be good alternatives for parallel planar manipulators to achieve high accelerations. It is known that types of redundancy promote, among other benefits, a significant reduction in the singularities. However, the evaluation of the redundancy as a good solution to increase the dynamic performance was not studied. This study is not trivial because the redundancy means not only that there is more torque available, but also that the inertia of the system has been considerably increased. Different configurations of the redundant manipulator will be evaluated numerically through kinematic and dynamic models. This evaluation can be performed by the comparison among the non redundant manipulator and the redundant manipulators to execute the same task. This evaluation is task dependent, so this work proposes a dynamic index to desing dynamic maps over the workspace.

Neste trabalho, tínhamos por objetivo propor um modelo dinâmico de estrutura a termo de taxas de juros com variáveis macroeconômicas baseado na formulações de Diebold e Li (2006) e Nelson e Siegel (1987) (DNS). A estrutura de estimação proposta permite utilizar dados de frequências distintas, combinando observações diárias de curvas de juros e mensais de variáveis macroeconômicas de interesse através de uma estrutura MIDAS - Mixed Data Sampling. Também utilizamos uma estrutura de volatilidade estocástica multivariada para os fatores latentes e variáveis macroeconômicas e também permitimos que o parâmetro de decaimento do modelo DNS varie no tempo, permitindo capturar mudanças na estrutura de volatilidade condicional e no formato das curvas em períodos longos. O procedimento de estimação é baseado em métodos Bayesianos usando Markov Chain Monte Carlo. Aplicamos este modelos para a curva de juros de títulos do Tesouro Americano entre 1997 e 2011. Os resultados indicam que incorporação de informações diárias e mensais em um mesmo modelo permite ganhos significantes de ajuste, superando as estimativas usuais baseadas em modelos sem informações macroeconômicas e nos métodos usuais de estimação do modelo de Diebold e Li (2006) / In this present work, we propose a dynamic model for the term structure of interest rates with macroeconomic variables based on Diebold e Li (2006)\'s and Nelson e Siegel (1987)\'s researches. The estimation procedure we intend to build allows time series data sampled at different frequencies, mixing daily observations of yield curves and monthly observations of macroeconomic variable through a Mixed Data Sampling (MIDAS) regression. We also make use of a multivariate stochastic volatility structure for the latent factors and allow the parameter that governs the exponential decay rate to vary trough time, which enables us to capture changes both in the conditional volatility structure and in the curve\'s shapes during long periods. The estimation procedure is based on Baeysian inference trough the usage of of Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method. We applied these models to the U.S. Treasure bonds\' yield curve from 1997 to 2011. The results denote that joining daily and monthly information into the same model allows significant gains on fitting these models to the term structure, overcoming the usual estimates based on models without macroeconomics information and on regular estimation methods of Diebold e Li (2006)\'s model.

Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento e a realização de um experimento utilizando recursos modernos de processamento de imagens como câmeras CCD, placas de aquisição de imagens e linguagem de programação visual com interface multimídia para observação do fenômeno do Estol dinâmico que tem grande importância do estudo de estabilidade de aeronaves. O fenômeno de Estol ocorre nos aerofólios de aeronaves como nos rotores de helicópteros e asas de aeronaves acrobáticas. Nosso sistema e capaz de detectar dentro de um experimento de um aerofólio oscilando em baixas freqüências a Histerese de sustentação que ocorre neste. Utilizamos também na nossa abordagem redes neurais backpropagation para acomodação dos dados experimentais. Implementamos e descrevemos um hardware mecânico para obtenção de melhores imagens e as funções escritas em Visual Basic que foram utilizadas, com o objetivo de permitir a reprodução do experimento em outros centros de pesquisa. / In this work we present an experiment using modern imaging processing techniques such as CCD cameras, video acquisition boards and visual programming using multimedia interfacing for the observation of the Stall phenomena which has great importance in the airplane stability. The Stall phenomena occurs in arplaine (airfoils) such as in helicopter blades and acrobatic airplane wings. We demonstrated that the developed system is able to detect the lift histeresis in a low frequency oscillating bidimensional airfoil. We also used in our approach backpropagation neural network for the experimental data accomodation. In order to allow replication of the experiment by other institutions, we present a detailed description of the mechanical setup used to obtain the best possible images and of the Visual Basic functions.

O objetivo deste trabalho é desenvolver uma estratégia de hedge dinâmico de um swap FtD com n nomes, para n maior ou igual a dois. A estratégia deve eliminar os riscos de mercado e de default, incluindo o risco de correlação. Neste sentido, a escolha do instrumento de hedge é fundamental. A rolagem contínua de CDS é um instrumento de hedge que além de proteger contra os riscos envolvidos no contrato em questão, a estratégia gera recurso necessário e suficiente para que no instante do primeiro default, o vendedor do swap FtD cumpra com as obrigações dos contratos e não tenha perdas com os (n-1) CDSs correspondentes aos nomes que sobreviveram e foram utilizados no hedge. / The objetive of this work is to develop a dynamic hedging of first-to-default swap with n underlying names. The strategy should eliminate market risk and default risk, including correlation risk. In this sense, the hedge instrument choice is essencial. The continuous resettling strategy os CDS is a hedge instrument against risks in the contract and moreover it will generate necessary and sufficient income to hedger fulfill all contracts obligations and doesn\'t have losses with the (n-1) CDSs associates with the names that have survival and were used in the hedging.

A técnica de Espalhamento Dinâmico de Luz (do inglês Dynamic Light Scattering, ou DLS), também conhecida por técnica de Espectroscopia por Correlação de Fótons (do inglês Photon Correlation Spectroscopy, ou PCS), é amplamente utilizada na caraterização estrutural de sistemas coloidais, fornecendo informações importantes sobre tamanhos ca- ractersticos, tempos de correlação e efeitos de polarização no sistema. A facilidade de execução dos experimentos e praticidade das análises é uma das principais vantagens desta técnica. Especificamente para sistemas diludos compostos por partculas em solução, ela pode fornecer informações diretas sobre o raio hidrodinâmico das partculas do meio. No entanto, a obtenção desse parâmetro requer a utilização de métodos de ajuste e análise dos dados experimentais que assumem diversas caractersticas do sistema e possuem li- mitações intrnsecas devido à própria resolução do método frente presença de partculas de variados tamanhos e concentrações, polidispersões contnuas de tamanho, entre vários outros fatores. Existem casos, por exemplo, onde o mesmo conjunto experimental pode ser descrito por dois modelos diferentes. Neste projeto, é proposto um estudo sistemático das limitações dos métodos de análise frente a dados simulados e experimentais, de modo a permitir a aplicabilidade destes métodos a vários tipos de sistemas. Serão investigados casos de sistemas monodispersos e polidispersos, monomodais e multimodais, através da geração de dados simulados que mimetizem a presença desses grupos de partculas, em di- ferentes proporções e polidispersões. Como resultado, teremos indicações da precisão com que estes métodos de modelagem conseguem reproduzir os valores inseridos na simulação. Além disso, experimentos reais serão realizados utilizando amostras padrão de modo a aplicar os métodos de análise a estes dados bem como contrapor os resultados obtidos pelas simulações e pelos dados experimentais. / The Dynamic Light Scattering technique, also known as Photon Correlation Spectros- copy, is widely used for the structural characterization for colloidal systems, providing important information on characteristic length scales, correlation times and polarization effects. The relative simple experimental setup and easy-to-use modeling methods are one of the main advantages of this technique. Specifically for diluted systems of particles in solution, one can obtain direct information on the hydrodynamic for the particles in the system. However, in order to retrieve this parameter it is necessary to use modeling and analysis methods for the experimental methods which assumes intrinsic characteristics on the system and have intrinsic limitations due to the resolution of the method when particles with several sizes, concentrations, etc. In several cases, the same experimental data can be described by several different models. In this project it is proposed a systematic study on the limitations on the analysis methods upon simulated and experimental data in order to investigate the applicability of these methods for several system types. Monodisperse and polydisperse systems are investigated, either composed by one type of particles (monomo- dal) or several types of particles (multimodal). As a result, one can obtain indications on the accuracy that the modeling methods can reproduce the simulated parameters. Finally, real experiments were performed using standard samples in order to test the modeling methods and to calibrate the simulation procedures.

Este trabalho aborda o estudo de um sistema de referência inercial de posição e atitude e um sistema de controle para um helicóptero autônomo utilizando, como base para formulação e testes, o modelo linearizado da aeronave Yamaha R-MAX. Um sistema de referência inercial (INS) e um sistema de referência de atitude e orientação (AHRS) são utilizados para estimar a posição e atitude da aeronave, e estimadores robustos baseados no filtro de Kalman são empregados para minimizar os efeitos de incertezas paramétricas. É utilizada uma estratégia de controle em cascata com três malhas consistindo de uma malha interna para garantir a estabilidade do helicóptero (são utilizadas as técnicas LQR e H \'INFINITO\', separadamente), uma malha intermediária baseada em linearização por realimentação (FLC) para desacoplar os pares entrada/saída e uma malha externa baseada em um controlador proporcional-derivativo (PD) para permitir o rastreamento da trajetória. Resultados de simulação são apresentados para avaliar o desempenho de cada abordagem. / This work concerns the study of an inertial reference system and a control system for an autonomous helicopter using, as basis for the formulation and testing, the linearized mo del of the aircraft Yamaha R-MAX. An inertial navigation system (INS) and an attitude and orientation reference system (AHRS) are used to estimate the position and attitude of the aircraft and robust estimators based on Kalman filter are employed to minimize the effects of parametric uncertainties. A cascaded control architecture with three control methodologies is used, consisting of an inner-loop to ensure stability of the helicopter (the LQR and H \'INFINITE\' techniques are used, separately), a mid-loop based on linearization feedback (FLC) to decouple the dynamics ofthe lateral, longitudinal, vertical and heading axes and an outer-loop based on a proportional-derivative (PD) controller to enable trajectory tracking. Simulation results are presented to evaluate the performance of each approach.