Este trabalho apresenta uma nova topologia de conversor CA-CC trifásico de estágio único com elevado fator de potência baseado no conversor SEPIC MCD, contendo interruptores bidirecionais. Este se comporta como um seguidor da tensão mesmo em malha aberta (característica dos conversores SEPIC MCD), ou seja, emula uma resistência do ponto de vista da rede elétrica. Sendo assim, o esforço de controle é reduzido a apenas uma malha de controle, sendo esta para controlar a tensão de saída, como em um conversor CC-CC. Este conversor de estágio único tem elevada confiabilidade, uma vez que emprega quatro interruptores ativos, com o mesmo sinal de comando, e seis diodos de alta frequência para a conversão de corrente alternada para corrente contínua (CA-CC) com alto fator de potência e isolação em alta frequência. Como desvantagens, tem-se a restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em elevados valores de corrente no secundário para baixas tensões de saída. São apresentadas as etapas de operação, as formas de onda ideais, as equações que regem o funcionamento do conversor, os resultados de simulação numérica contrastados com os valores teóricos e resultados experimentais. As especificações aplicadas ao conversor são 127 V na tensão de entrada, 200 V na tensão de saída, 50 kHz da frequência de comutação e 1500 W de potência para a carga. O protótipo gerado a partir dessas especificações apresenta 0,9981 de fator de potência, 4,234% de taxa de distorção harmônica e um rendimento de 85,522% para condições nominais. Devido as suas características, considera-se uma boa opção para sistemas trifásicos de baixa potência, onde não se justifica um elevado custo. / This work presents a new three-phase high power factor single-stage AC-DC converter based on the DCM SEPIC topology, using bidirectional switches. This converter operates as a voltage follower even in open loop (SEPIC DCM converter characteristic), in other words, it emulates a resistance from the electric grid point of view. Therefore, the control effort is reduced to a single control loop to control the DC output voltage, like an output voltage control of a DC-DC converter. This single-stage converter has high reliability, since it employs four active switches with the same command signal and six high frequency diodes for AC-DC conversion with high power factor and high frequency isolation. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. Hereon are presented the operation modes, the ideal waveforms, the main equations of the converter, the numerical simulation results contrasting with the theoretical values and experimental results. Design specifications are 127 V input voltage, 200 V output voltage, 50 kHz switching frequency and 1500 W output power. The prototype is obtained by following the specifications and it shows 0.9981 of power factor, 4.234% of total harmonic distortion and 85.522% of efficiency for rated condition. This converter is considered a choice for low power three-phase systems with low cost realization.

CAPES; CNPq / Este trabalho apresenta o projeto, desenvolvimento e testes de um sistema de caracterização de leite bovino por ultra-som. Analisadores comerciais de leite bovino são utilizados em cooperativas e laticínios a fim de avaliar a qualidade do leite entregue pelos produtores. Entre as características avaliadas estão a quantidade de gorduras, extrato seco desengordurado e água adicionada ao leite. Estes índices são utilizados para estimar o rendimento da produção de laticínios e adulteração do leite. O sistema desenvolvido bombeia a amostra a ser analisada para o interior de uma célula de testes, que é aquecida a fim de fazer medições sob temperatura conhecida. Em seguida, o sistema adquire o valor da amplitude e tempo de propagação do pulso de ultra-som na amostra e relaciona estes parâmetros acústicos a valores de gorduras, extrato seco desengordurado, proteínas e água adicionada nas amostras de leite. O sistema tem boa reprodutibilidade, apresentando baixo Coeficiente de Variação (inferior a 8,8%) para análises dos componentes sólidos do leite – gorduras, proteínas e extrato seco desengordurado. Os testes de calibração apresentaram coeficientes de determinação entre os parâmetros acústicos (atenuação e velocidade de propagação) e os parâmetros a serem avaliados (teor de gordura, extrato seco desengordurado, proteínas e água adicionada) superiores a 97 % (R2 > 0,97), com erros padrão de estimativa inferiores a 1,25%, indicando baixa dispersão dos dados experimentais em relação às curvas de regressão. Para avaliar o protótipo desenvolvido, foram realizados testes comparativos com equipamentos de referência. Foram utilizadas amostras de leite proveniente de um único fornecedor. Apesar do pequeno número de amostras/fornecedores avaliados, os erros percentuais absolutos máximos obtidos para as análises de componentes sólidos foram de 12,6% para gordura, 12,37% para proteínas e 13,76% para extrato seco desengordurado. Já para a quantidade de água adicionada, os erros foram superiores a 40%, no entanto estes erros deverão ser reduzidos utilizando-se um conjunto maior de amostras/fornecedores durante o processo de calibração e avaliação final do protótipo desenvolvido. Os resultados preliminares obtidos permitem concluir que o sistema de ultra-som desenvolvido é adequado para a determinação dos principais componentes do leite bovino. / This work presents the design, development and tests of an ultrasonic milk analyzer. Milk analyzers are employed by dairy industry to evaluate the quality of acquired milk. Some of the assessed features are the fat content, solids non-fat and added water to the milk samples. These features are employed to estimate the production income of dairy products and milk adulteration. The system pumps a sample to the test cell, then the cell is warmed and the measurements are done at known temperature. Then, the system acquires the amplitude and the propagation time of the ultrasound pulse through the sample and correlates these acoustic parameters to the fat content, solids non-fat, proteins and added water in milk samples. The system showed good reproducibility, presenting low coefficient of variation (lower than 8.8%) for analysis of solid content in milk samples – fat, proteins and solids non-fat. The calibration tests presented determination coefficients between the acoustic parameters (attenuation and propagation time) and the milk components (fat content, solids non-fat, proteins and added water) higher than 97% (R2 > 0.97), with standard error of estimate lower than 1.25%, showing low dispersion of the experimental data in relation to the regression curves. To evaluate the developed prototype, comparative tests in milk samples of only one supplier were carried out using the prototype and reference equipments. In spite of the small number of samples evaluated, the maximum absolute percent errors obtained for the analysis of solid content in milk were 12.6% for fat content, 12.37% for proteins and 13.76% for solids non-fat. The percent errors obtained for the amount of added water were higher than 40%, however these errors should be reduced using a higher number of samples/suppliers during the final calibration/evaluation process of the developed prototype. The preliminary results allow to conclude that the ultrasound system developed is adequate to quantify the main components of bovine milk.

CNPq / Nesta dissertação de mestrado é apresentada uma proposta adaptativa com abordagem intercamadas para redes sem fio de múltiplos saltos. O objetivo principal é analisar o impacto que a troca de informações entre camadas do modelo de rede podem ter sobre seu desempenho geral. Informações sobre a qualidade das conexões na camada física são passadas diretamente para a camada de rede, que poderá calcular melhores rotas a serem utilizadas por cada nó. Esta proposta foi avaliada por meio de simulações com o intuito de ser comparada com outros modelos de cálculo de rotas existentes. Os resultados obtidos indicam redes mais estáveis, com menor quantidade de pacotes perdidos e menores valores de jitter. / In this master thesis an adaptive cross-layer solution for multihop wireless networks is presented. The main objective is to analyze the impact that the information exchange between network model layers can have on its overall performance. Connections quality information from physical layer is handled directly to the network layer, which may calculate better routes to be used by each node. This proposal was evaluated through simulations to be compared to other routes calculation models. Obtained results indicate more stable networks, with fewer dropped packets and lower jitter values. / 5000

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-28Bitstream added on 2014-06-13T19:49:00Z : No. of bitstreams: 1 morais_av_me_ilha.pdf: 1008235 bytes, checksum: a81d511b096385ef5a2e3e6461993ea8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Ensino a Distância (EAD) recebeu notável impulso a partir da aplicação de novas tecnologias, notadamente aquelas que envolvem a rede Internet. O uso das tecnologias digitais permitiu que a comunicação, o armazenamento, a distribuição e a apresentação dos conteúdos, fundamentais para o processo educativo, fossem realizados de modo mais eficiente. Entretanto pode-se aplicá-lo como um projeto piloto auxiliando as aulas presenciais. Ensina-se e aprende-se à distância, mas a verificação do saber é válida somente se realizada de modo presencial. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um Ambiente Virtual de Aprendizagem, tendo como objetivo criar um ambiente de ensino amigável, o qual possibilitará, entre outros, uma melhoria no conteúdo e na qualidade do mesmo, um relacionamento interativo entre alunos e professor e, uma ferramenta auxiliar as aulas presenciais. Para tal, foram desenvolvidas tecnologias para um sistema distribuído de ensino, tentando reviver o ambiente da sala de aula, mas assumindo as restrições impostas pela distância física e falta de recursos. É abordada também a manutenção do sistema por parte da equipe desenvolvedora, onde se utilizam os padrões de desenvolvimento Web e também o uso de software livre. Dessa forma, torna-se instrumento valioso para mensuração de conhecimentos. O texto apresenta ainda uma arquitetura computacional do modelo proposto, utilizando sistemas de código livre para sua implementação. / Distance Learning (Ensino à Distância/EAD) received notable impulse from the application by new technologies, especially those involve InterNet network. The use of the digital technologies allowed that the communication, the storage, the distribution and the presentation of the basic contents for the educative process were applied in a more efficient way. However it can be applied as a pilot project assisting the presence classes. Teaching and learning occur at distance, but the verification of knowledge is only valid if realized in a presence way. This work presents the development of a Virtual Environment of Learning, having as objective to create an environment of friendly education, which will make possible, among others, an improvement in its content and quality, an interactive relationship between students and teacher and an auxiliary tool in presence classes. Therefore, technologies for a distributed system of education have been developed, trying to rescue classroom environment, but assuming the restrictions provoked by physical distance and lack os resources. This work treats about system maintenance by the team developers where they use the standard Web development and the use of free software. By this way, it becomes a valuable instrument for knowledge measuring. The text still presents a computational architecture of the purposed model, using systems of free code for its implementation.

Este trabalho apresenta uma contribuição à área de controle de sistemas multivariáveis com a utilização de lógica fuzzy. Esta proposta consiste no desenvolvimento de um sistema de controle com duas entradas e duas saídas. São apresentados os principais aspectos estruturais e tecnológicos do sistema desenvolvido, assim como os fundamentos da estratégia de controle fuzzy, incluindo suas principais derivações, a saber, Fuzzy-PD, Fuzzy-Incremental, Fuzzy-PD+I. Ainda, foi considerada a utilização de uma topologia Fuzzy-P+I que se destaca pelo número reduzido de regras. Estratégias de controle descentralizado são consideradas. As estruturas de controle são implementadas no hardware CompactRIO R, em conjunto com o software de desenvolvimento LabVIEW R, com o objetivo de controlar nível e temperatura de fluido em um reservatório de uma planta didática. / This work presents a research proposal for the control of multivariable systems using fuzzy logic. This proposal consists in developing a control system with two inputs and two ouputs. It is presented the main structural and technological aspects of the developed system as well as the fundamentals of fuzzy control, including its main derivations, namely Fuzzy-PD, Fuzzy-Incremental, Fuzzy-PD+I. Still, it is considered the use of a fuzzy-P+I topology, which stands for the reduced number of rules. Fuzzy-P+I. Decentralized control strategies are considered. The control structures are implemented in the hardware CompactRIO R together with the LabVIEW R evelopment software, with the aim of controlling the fluid level and temperature in a tank of the didactic plant.

CNPq / Para melhor entender os mecanismos de controle celular, várias abordagens tem sido desenvolvidas para inferir Redes de Regulação Gênica (GRNs) utilizando dados temporais de expressão gênica. Entretanto, a grande quantidade de genes observados em contraste com as poucas amostras de expressão gênica disponíveis torna a inferência de GRNs um dos problemas mais importantes na Bioinformática. Nesta dissertação o problema de inferência de GRNs é decomposto em n subproblemas de seleção de características. Para cada subproblema são obtidos os genes preditores para cada gene alvo. O método de seleção de característica é basicamente composto por um algoritmo de busca e a função critério. Neste trabalho foram utilizados algoritmos bioinspirados (DE, BAT e ABC) e de busca sequencial (SFS e SFFS), como função critério foi utilizada a Entropia Condicional Média (MCE). Também foram propostos métodos de pós-processamento para a otimização da GRN inferida pelos algoritmos bioinspirados: o algoritmo de Quine-McCluskey (QM) e uma rede de consenso gerada a partir das redes inferidas pelos algoritmos bioinspirados com a otimização do algoritmo de QM. Para os experimentos de inferência foram exploradas Redes Artificiais Gênicas (AGNs) baseadas em Redes Booleanas Probabilísticas (PBNs), variando características de topologia, média de ligações, número de genes e quantidade de dados de expressão gênica. Os resultados mostraram que o algoritmo DE obteve melhores resultados de precisão quando comparado com os algoritmos sequenciais. Quando comparado com outros algoritmos bioinspirados, o DE também obteve melhores resultados do que o BAT e ABC. No experimento de otimização das redes inferidas pelos algoritmos bioinspirados, o algoritmo de QM apresentou um bom desempenho, removendo genes preditores que não estavam contidos na rede real, levando a uma melhora na precisão da rede inferida e sua similaridade com a rede real. A rede de consenso apresentou resultados de precisão e similaridade melhores do que aqueles obtidos pelos métodos bioinspirados somente. Os resultados alcançados sugerem que a aplicação do método de consenso dos algoritmos bioinspirados com a otimização de QM é bastante promissor para o problema de inferência de GRNs. / For better understanding the mechanics of cellular control, many different approaches have been developed for inferring Gene Regulatory Networks (GRNs), using temporal gene expression data. However, the large amount of genes observed in contrast with the small amount of gene expression samples makes the inference of GRNs one of the most important problems in Bioinformatics. In this dissertation, the inference of GRNs is a problem decomposed in n feature selection sub-problems. For each sub-problem, the predictor genes for each target gene are obtained. Basically, the feature selection method is composed by a search algorithm and a criterion function. In this work we used bioinspired methods (DE, BAT and ABC) and sequential search methods (SFS and SFFS), and the criterion function we used the Mean Conditional Entropy (MCE). Also, we proposed some pos-processing methods for the optimization of the GRN inferred by the bioinspired methods, by using the Quine-McCluskey (QM) algorithm as well as a consensus network generated from the networks inferred by the bioinspired methods and later optimized by the QM. For the inference experiments, we explored Artificial Genic Networks (AGN) based on Probabilistic Boolean Networks (PBNs), changing the features of the topology, the average number of connections, the number of genes, and the amount of gene expression data. Results showed that the DE algorithm obtained better results, regarding accuracy, when compared with the sequential search methods. When compared with the other bioinspired methods, DE also achieved better results than BAT and ABC. For the optimization of the inferred networks by the bioinspired methods, the QM algorithm presented a good performance, removing predictor genes that were not contained in the real network, leading to an improvement of the accuracy of the inferred network, and its similarity with the real one. The consensus network presented accuracy results and similarity even better than those obtained by the bioinspired methods alone. Overall results suggest that the application of the consensus method based on the bioinspired methods together with the QM pos-processing is promising for the GRNs inference problem.

IBP, FINEP, ANP / A caracterização de escoamentos bifásicos em golfadas é de grande valia para o monitoramento e controle de processos industriais em que ele ocorre. Neste cenário, o presente trabalho tem como objetivo utilizar técnicas de ultrassom, wire-mesh e filmagem de alta velocidade, para obter parâmetros que permitam a caracterização do fenômeno. Os dados experimentais foram obtidos em uma planta de testes, onde foi gerado um escoamento bifásico horizontal água-ar, no padrão em golfadas, em uma linha de 9 m de comprimento e 26 mm de diâmetro. Os dados adquiridos por ultrassom e wire-mesh foram tratados para obter informações de fração de vazio e de velocidade da bolha. Para auxiliar a análise, foram utilizadas outras técnicas como filmagens de alta velocidade e modelos mecânicos conhecidos na literatura. / Characterization of two-phase flows is important for monitoring and control of many industrial processes. In this regard, the proposed paper uses ultrasonic techniques, wire-mesh sensor and high-speed videometry to extract parameters of interest in horizontal gas-liquid two-phase slug flows. The experimental data were obtained from a test rig, where two- phase flow was generated in a horizontal line of 9 meters in length and 26mm in diameter. The ultrasound and wire-mesh data were processed to obtain parameters for characterizing the two-phase slug flow, such as void fraction and the elongated bubble velocity. To assist the analysis, other techniques such as high speed image acquisitions and theoretical models well know in the literature were used.

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.

CNPq / Esta dissertação descreve a fabricação, aplicação e os resultados de um sensor de fibra ótica baseada em redes de Bragg regeneradas para a medição de elevadas temperaturas dos gases de exaustão em uma turbina de motor diesel de locomotiva. É proposto um encapsulamento para a FBG com peças em aço inoxidável o qual foi fixado na superfície da turbina. O sensor foi posto a prova sendo submetido em testes em campo variando a potência do motor. Em laboratório foi feita a comparação do sensor ótico com um sensor convencional termopar. Foi possível demonstrar que os valores de temperatura medidos pelos sensores, tanto o sensor a fibra ótica quanto o convencional, seguem a mesma tendência da potência gerada pelo motor e, dessa forma, foi demonstrado a eficiência do funcionamento dos sensores mostrando a medição de temperaturas na turbina. / This paper describes the fabrication, implementation and results of a fiber optic sensor based on Bragg gratings regenerated for measurement of high temperatures of the exhaust gases in a turbine diesel engine locomotive. The proposed sensor with an encapsulation with stainless steel parts which is laid down on the surface of the turbine. The sensor has been challenged undergoing field tests at varying engine power. In the laboratory the optical sensor was compared with a conventional thermocouple sensor. It was possible to demonstrate that the temperature values measured by the sensors, both the optical fiber sensor as the conventional follow the same trend of the power generated by the engine and thus demonstrated the efficiency of the operation of sensors measuring temperatures showing in turbine.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a utilização de redes de Bragg em fibra ótica (FBG), para a monitoração das deformações mecânicas oriundas do processo de secagem de tintas. No intervalo de tempo referente ao processo de secagem, uma fina camada de tinta sofreu uma mudança de estado físico de líquido para sólido, se transformando em um filme contínuo e mecanicamente estável. As deformações mecânicas presentes neste processo foram mensuradas pelo transdutor, demonstrando a real possibilidade das redes de Bragg serem aplicadas para estes fins. Para o acompanhamento temporal das deformações mecânicas no processo de secagem de uma tinta látex, a FBG foi encapsulada com o objetivo de evitar o contato da tinta com a fibra ótica, devido à ineficaz aderência entre ambas, e consequentemente melhorar a aderência da tinta sobre o dispositivo encapsulado. Este processo de encapsulação da FBG permitiu que as deformações mecânicas oriundas do processo de secagem fossem eficientemente transformadas em perturbações mecânicas mensuradas pelo transdutor. O acompanhamento temporal das deformações mecânicas oriundas do processo de secagem também foi investigado com a utilização de tinta diluída. Finalmente, um estudo sobre as deformações mecânicas de uma segunda camada de tinta (duas demãos) é ainda abordado. As redes de Bragg utilizadas neste trabalho foram produzidas e caracterizadas quanto à deformação mecânica longitudinal e temperatura, no Núcleo de Dispositivos Fotônicos da UTFPR. / This work shows results obtained with the use of fiber Bragg grating (FBG) transducer to monitor the drying process of latex paints. When a thin film of wet paint is dried on the substrate surface, the paint film change from a sticky liquid state to a solid state, transforming to a continuous, transparent and mechanically stable film. The mechanical deformations in this process were measured by the FBG sensor head, showing the real possibility of FBG strain sensor application in this area. To monitor the mechanical deformation in the film during the drying process, the FBG was packaged. The FBG packaging has two main functions: allows a better measurement of the paint mechanical deformation inherent to the drying process and also avoids paint poor adhesion to the bare optical fiber. The packaged FBG, showed that this is a promising device to be used for the measurement of stress evolution in paints during the drying time. The mechanical deformation during drying time of diluted latex paint also was investigated. Finally, a study about the mechanical deformation of a second coating application of latex paint was also carried out. The Bragg gratings used in this work were produced in photosensitive fibers by means of a phase-mask interferometric external fabrication technique at Núcleo de Dispositivos Fotônicos laboratories of UTFPR.