Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T14:57:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:35:59Z : No. of bitstreams: 1 176205.pdf: 15049253 bytes, checksum: c4fdf5cb3966774effff8b34d6879995 (MD5) / A engenharia está associada à habilidade de combinar conhecimentos teóricos e práticos para atender a necessidades humanas colocadas geralmente como problemas reais a serem resolvidos. Entretanto, o ensino da engenharia tem enfatizado o conteúdo teórico, com a larga utilização da simulação computacional e de ambientes virtuais que muitos acreditam capazes de substituir a experimentação real. Os profissionais graduados sob este tipo de ensino são capazes de realizar análises complexas, mas teriam pouca habilidade para lidar com problemas do mundo real. A complexidade do mundo moderno, entretanto, exige uma formação profissional com um perfil mais abrangente. As habilidades técnicas devem ser associadas à capacidade de julgar, de comunicar idéias, de trabalhar em grupo e negociar coletivamente decisões. O ensino de engenharia deve colocar o futuro profissional em contato com as questões fundamentais da profissão, desde o primeiro dia de aula. O projeto deve desempenhar neste processo um papel central, por ser a essência da engenharia. Este trabalho relata uma experiência de ensino, onde os conceitos acima expostos foram colocados em prática em uma disciplina de introdução à Engenharia de Controle e Automação. A disciplina foi desenvolvida no segundo semestre letivo de 1999 na Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil. A mesma foi concebida para cumprir três grandes objetivos: integrar o aluno à vida acadêmica, desenvolver uma compreensão inicial sobre os conceitos básicos da engenharia e despertar as habilidades necessárias ao engenheiro em sua atuação profissional. A experiência foi desenvolvida em clima de jogo, no qual os alunos, em grupos, foram estimulados a desenvolver soluções para situações-problemas. Os grupos construíram seus protótipos de projeto usando kits de blocos de montagens LEGO programável. A experimentação real criou um contexto adequado para o aprendizado de metodologia de projeto e para o entendimento de conceitos técnicos abstratos tais como sistemas, controle e realimentação. A abordagem metodológica adotada, pelos resultados obtidos, mostrou-se promissora para futuros desenvolvimentos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T15:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275131.pdf: 861883 bytes, checksum: cedc88e58046bf535430452f5763d41a (MD5) / Este trabalho discute uma implementação eficiente do método da correlação cruzada normalizada (NCC) para detecção de double-talk em sistemas de cancelamento de eco. A principal vantagem desse método é obter um limiar de detecção ótimo independente das características do sistema e dos sinais envolvidos. No entanto, sua implementação direta envolve a inversão de uma matriz . Na prática, utilizam-se versões simplificadas desse método, que têm como desvantagem a dependência dos coeficientes do filtro adaptativo utilizado no cancelamento de eco. A abordagem aqui proposta utiliza uma versão de baixa complexidade computacional do algoritmo recursive least-squares (RLS) para efetuar uma parte importante dos cálculos, eliminando assim a necessidade de algumas aproximações usualmente consideradas. Assim, a implementação proposta depende apenas do conhecimento dos sinais do far-end e do near-end, não levando em conta outras variáveis do sistema tais como os coeficientes do filtro. Uma redução adicional de complexidade é obtida se a detecção de double-talk for realizada em uma freqüência de amostragem menor do que a do sistema. Resultados de simulação mostram muito bom desempenho da abordagem proposta quando comparada com outras técnicas da literatura.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T15:54:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273596.pdf: 2165612 bytes, checksum: 0b27c3621281277e401d3dadde5242a4 (MD5) / O presente trabalho propõe duas novas estratégias para compressão de sinais de vídeo através de algoritmos otimizados em taxa-distorção (RD), focando aplicações típicas de vídeo digital para operação em baixas taxas de bits. As estratégias propostas são implementadas em um codificador de vídeo baseado no padrão H.264, o qual apresenta uma alta complexidade computacional devido principalmente ao grande número de modos de codificação disponível. São apresentadas duas propostas de redução da complexidade, mantendo o desempenho RD próximo àquele do codificador H.264 otimizado em RD usando busca exaustiva. A primeira proposta (denominada rate sorting and truncation - RST) realiza o ordenamento tanto dos vetores de movimento (VMs) quanto dos modos de codificação em ordem ascendente de taxa de bits. O processo de codificação é interrompido quando a taxa de bits dos novos VMs e modos de codificação exceder à menor taxa já obtida para um pré-estabelecido nível de qualidade de imagem. Assim, um grande número de VMs e diversos modos de codificação são descartados antes que sejam avaliados. A segunda proposta consiste em um algoritmo rápido, baseado no perfil de distribuição de vetores do codificador H.264, para estimação de movimento (denominado logarithmic diamond shape search - LDSS). O uso da estratégia RST associada ao algoritmo LDSS reduz até 98% a carga computacional com perda marginal de desempenho RD. / This research work proposes two new video compression strategies, aiming at typical low bit rate video applications using rate-distortion (RD) optimized algorithms. The proposed strategies are implemented on an H.264 video encoder, which has high computational complexity due mainly to the large number of coding modes available. Two approaches are presented for reducing the encoder computational complexity, maintaining the RD performance close to the full search RD optimized H.264 encoder. The first approach (termed rate sorting and truncation - RST) is based on sorting the motion vectors (MVs) and coding modes in an ascending rate order. This sorting and encoding process, which is stopped when the rate value exceeds the previous best rate for a required image quality level, allows the elimination of MVs and coding modes before checking their distortion. Apart from obtaining a significant complexity reduction, the process still remains optimized in RD sense. The second approach is an algorithm (termed logarithmic diamond shape search - LDSS), which explores the MVs distribution profile for the RD optimized H.264 encoder. The use of the RST strategy associated with LDSS algorithm yields up to a 98% reduction in the computational burden, with insignificant RD performance loss.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T16:13:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275391.pdf: 1317888 bytes, checksum: 2a7450665f7f9b1d60c23ada2cb8ae91 (MD5) / Este trabalho aborda codificação de subespaço e sua aplicação no controle de erros em codificação de rede. É assumida uma rede de comunicação com um transmissor e vários receptores, isto é, um cenário multidifusão. O trabalho inicia revisando os principais resultados em codificação de rede multidifusão livre de erros. O foco é então mudado para codificação de rede externa, na qual a comunicação entre o nó fonte e um dado nó destino é modelada por um canal matricial sobre corpos finitos. É mostrado como esse enfoque pode ser usado para se lidar tanto com a não-coerência desconhecimento da topologia e das operações realizadas pelos nós internos) quanto com eventuais erros nos enlaces da rede. Em particular, na ausência de erros, a não-coerência é contornada através da transmissão de subespaços vetoriais pela rede, visto que esses são preservados qualquer que seja o canal linear. Agora, na presença de erros, pode-se limitar os possíveis subespaços transmitidos a um subconjunto particular de todos os subespaços vetoriais, definindo, assim, um código de subespaço. Até agora, atenção foi dada apenas a códigos de subespaço one-shot, isto é, códigos nos quais o canal de comunicação supracitado é utilizado apenas uma vez. Aqui, é explorada a ideia de usar o canal mais de uma vez e códigos de subespaço multishot são investigados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:14:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 265449.pdf: 6579910 bytes, checksum: dd1b204ec353e058d4b59b87bf033a08 (MD5) / Nas últimas décadas, o advento da tecnologia digital colocou no mercado diversos dispositivos que têm apoiado as empresas geradoras, transmissoras e distribuidoras na tarefa de maximizar a disponibilidade dos seus sistemas, garantindo também a qualidade do suprimento de energia elétrica. Dentre estes dispositivos, pode-se citar modernos sistemas de monitoramento e a substituição dos relés de proteção eletromecânicos e dos antigos oscilógrafos por equivalentes digitais. O sistema de proteção de uma usina geradora é responsável por garantir que, em caso de faltas, o desligamento da unidade aconteça no menor tempo possível, de forma que os danos que podem ocorrer em conseqüência deste defeito sejam minimizados. A atuação correta do sistema de proteção é essencial, pois tanto a atuação incorreta de um relé, levando à retirada de operação de uma unidade geradora sem defeito, quanto a sua não atuação durante uma falta, resultam em prejuízos elevados à empresa e devem ser evitados. Observa-se que uma ferramenta computacional para a identificação de falhas na atuação da proteção pode ajudar significativamente o engenheiro na análise da operação da proteção. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma ferramenta computacional que tem por objetivo avaliar o desempenho da proteção digital de usinas geradoras. Foi emulado em computador o comportamento de um relé multifuncional comercial, de forma que este funcione de forma análoga ao relé utilizado na usina. Para isto foram programadas as funções descritas no manual do relé. Os ajustes considerados no relé e nos transformadores de corrente e tensão são os mesmos empregados no sistema de proteção instalado na usina. O programa implementado utiliza dados dos registradores digitais de perturbações (RDPs) e da seqüência de eventos (do inglês Sequence of Events - SOE) para efetuar a avaliação do desempenho do relé após ocorrências, sejam estas faltas ou operações normais na usina, como reversão de potência no procedimento de desligamento do gerador. Detalhes da ferramenta computacional construída e também diversos casos reais utilizados para sua validação são apresentados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:24:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 263915.pdf: 2468628 bytes, checksum: b39665e4443910698cb23a2b09784502 (MD5) / Este trabalho apresenta um método alternativo de detecção de tons DTMF, baseado na técnica APE (Adaptive Pole Estimation) proposta por A. Nehorai e D. Starer. O método é capaz de estimar diretamente as raízes da equação característica (i.e. os pólos) de um processo auto-regressivo que, no caso, correspondem aos valores de freqüência das senóides que compõem os tons DTMF. O detector DTMF proposto foi testado com um arquivo wave da fita de testes MITEL CM7291 e comparado com detectores baseados no algoritmo de Goertzel. Ele se mostrou mais robusto a interferências do que os detectores tradicionais, além de atender às exigências da Recomendação Q.24 da ITU-T. This work presents an alternative method of DTMF detection based on APE (Adaptive Pole Estimation) technique proposed by A. Nehorai and D. Starer. It is able to estimate directly the roots of the characteristic equation (i.e. the poles) describing an auto-regressive process that, in the case, correspond to the frequency values of the sine waves composing the DTMF tones. The proposed DTMF detector was tested with a wave file of MITEL CM7291 Test Tape and compared to detectors based on Goertzel algorithm. It has demonstrated to be more robust to the interferences than the traditional ones, besides to comply with ITU-T Recommendation Q.24 requirements.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271859.pdf: 3803604 bytes, checksum: 599ee100afac334dc860bd21c200c590 (MD5) / Esta pesquisa tem por objetivo a apresentação de um conversor CC-CC boost, controlado de forma a rastrear o ponto de máxima potência (MPPT, sigla em inglês para Rastreamento do Ponto de Máxima Potência) de um pequeno sistema de geração elétrica (menor que 5kW). O conversor aproveita a indutância intrínseca de máquinas elétricas girantes, não requer o uso de sensores como o de velocidade e posição e o seu pequeno peso e volume contribuem para a redução de custo, caso venha a se tornar um produto de mercado. No primeiro estágio desta pesquisa é apresentado um estudo sobre o gerador síncrono de ímãs permanentes de fluxo axial, o qual possui vantagens no que diz respeito à relação potência/peso e geração em baixa velocidade. Em seguida são apresentadas características do conversor e o seu sistema de controle, baseado em um circuito analógico e são realizadas simulações para comprovar a eficiência do conversor no que diz respeito ao MPPT. A confecção do protótipo é apresentada detalhando a escolha dos componentes e sua montagem. Por último, são apresentados os resultados experimentais, que confirmam os resultados esperados, e as conclusões a cerca de todo o trabalho. / This work presents a DC-DC boost converter, controlled to track the point of maximum power (MPPT - Maximum Power Point Tracking) of a small electrical generation system (less than 5kW). The converter uses the intrinsic inductance of rotating electrical machines, does not require the use of sensors such as speed and position and its small weight and volume contribute to the reduction of cost, if it become a product to market. In the first part of this work is presented a study about a permanent magnet synchronous generator of axial flux, which has advantages in that it concerns the power to weight ratio and generation at low speed. Then, the characteristics of the converter and its control system are presented, based on an analog circuit, and simulations are conducted to demonstrate the efficiency of the converter with MPPT. The confection of the prototype is presented detailing the choice of components and assembly. Finally, we present the experimental results, which confirm the expected results, and conclusions about all the work.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T23:33:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284944.pdf: 4660677 bytes, checksum: 42804668ed63de89ca3b0a2ab39b369f (MD5) / In this thesis, a three-phase current-fed Push-Pull DC-DC converter and its version with active clamping and soft-switching are proposed. First, the topology with passive clamping is studied. When compared to single-phase topologies, this three-phase dc-dc converter increases the power density, uses the magnetic core of the transformer more efficiently, reduces the stresses on the switches and requires smaller filters since the input and output frequencies are three times higher than the switching frequency. To sum up, this topology uses three active switches connected to the same reference, which simplifies the gate drive circuitry. After this, the three-phase current-fed Push-Pull ZVS-PWM DC-DC converter with active clamping is proposed as an improvement to the first topology. In this converter, the active clamping technique is employed by connecting the primary side of the transformer to a three-phase full bridge of switches and a clamping capacitor. This circuit allows the energy from the leakage inductances to be reused, increasing the efficiency of the converter. If appropriate parameters are chosen, soft-switching of the switches (ZVS) can also be achieved. The soft-switching improves the efficiency even further, allows higher switching frequencies to be used and reduces the electromagnetic interference (EMI) significantly. Applications such as fuel cell systems, transportation and uninterruptable power supplies are some examples that can benefit from the advantages presented by this converter. The theoretical analysis, a design example and experimental results from a prototype implementing this topology are presented. The prototype was designed to process 4 kW at full load with an input voltage of 120 V, an output voltage of 400 V and a switching frequency of 40 kHz. / Nesta tese, um conversor Push-Pull CC-CC trifásico alimentado em corrente e sua versão com grampeamento ativo e comutação suave são propostos. Primeiramente, a topologia com grampeamento passivo é estudada. Quando comparado com topologias monofásicas, este conversor CC-CC trifásico aumenta a densidade de potência, utiliza o núcleo magnético do transformador mais eficientemente, reduz os esforços nos interruptores e requer filtros menores já que estes são submetidos a uma freqüência igual a três vezes a freqüência de comutação. Além disso, esta topologia usa três interruptores ativos conectados à mesma referência, o que simplifica os circuitos de comando de gatilho. Depois disso, o conversor Push-Pull ZVS-PWM CC-CC trifásico alimentado em corrente com grampeamento ativo é proposto como um aprimoramento à primeira topologia. Neste conversor, a técnica de grampeamento ativo é empregada conectando o lado primário do transformador a uma ponte completa trifásica de interruptores e um capacitor de grampeamento. Este circuito permite que a energia armazenada nas indutâncias de dispersão seja reutilizada, aumentando o rendimento do conversor. Utilizando-se parâmetros adequados, a comutação suave dos interruptores (ZVS) pode também ser obtida. A comutação suave melhora o rendimento do conversor, permite o uso de freqüências de comutação maiores e reduz a interferência eletromagnética (EMI). Aplicações como sistemas de células a combustível, meios de transporte e fontes ininterruptas de energia são exemplos que podem se beneficiar das vantagens apresentadas por este conversor. São apresentados a análise teórica, um exemplo de projeto e resultados experimentais para um protótipo implementando essa topologia. O protótipo foi projetado para processar 4 kW em potência nominal com uma tensão de entrada de 120 V, uma tensão de saída de 400 V e uma freqüência de comutação de 40 kHz.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T00:27:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284958.pdf: 3576986 bytes, checksum: 1b869546709de6f7d06abd28f377441c (MD5) / Em virtude de suas variadas aplicações em eletrônica, optoeletrônica, sensores, lasers, etc; o semicondutor Sulfeto de Zinco (ZnS), um material inorgânico pertencente ao grupo dos semicondutores II-VI, ultimamente recebe muitos estudos quanto as suas propriedades elétricas e eletrôncias, como também as mais variadas, viáveis, maneiras de sua obtenção. No presente trabalho falaremos a respeito das nanopartículas de ZnS se apresentando em sua maioria na fase cúbica, com tamanho médio de cristalito da ordem de t 2nm, segundo a fórmula de Scherer. Estas nanopartículas foram sintetizadas por via direta de reação líquido-sólido entre acetato de zinco bi hidratado (Zn(CH3COO)2 _ 2H2O) e tioréia ((NH2)2CS), seguida por tratamento térmico adequado em atmosfera ambiente a 190_C durante 3 h. O material resultante da reação então é caracterizado por Difração de Raios (DRX), Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X (EDS), Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo (MEVEC),para obtenção de informações sobre sua estrutura, composição química, distribuição e forma de partículas, tamanho de grão, etc. Em estudo comparado com uma amostra de ZnS cristalino comercial, foram avaliados quanto as suas propriedades elétricas, após processo de prensagem e pastilhamento, através das análises em Potenciostato, onde levantaram-se

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:15:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279646.pdf: 1165986 bytes, checksum: d48b72a211e2a9aae500fa1920fd1754 (MD5) / As pesquisas em robótica móvel visam o estudo e o desenvolvimento de máquinas capazes de se locomover de forma autônoma ou semi-autônoma. Quando a locomoção se dá em ambientes ruidosos, não controlados ou desconhecidos, é necessário que o sistema de controle seja flexível para permitir a auto-adaptação, conforme se dá a interação do robô com o ambiente. Para tornar o sistema de controle de um robô móvel mais adaptável é necessário utilizar alguma técnica de aprendizado que permita que o sistema se modifique ao longo de sua execução. A robótica evolucionária objetiva o desenvolvimento de sistemas de controle adaptativos baseados em técnicas da computação evolucionária. A evolução embarcada faz com que o processo evolucionário ocorra sobre uma população de robôs móveis, isto é, acontece entre os indivíduos que fazem parte da população de robôs. Neste trabalho é apresentado o algoritmo da xPGD, uma Extensão do algoritmo da Programação Genética Distribuída, capaz de suportar a evolução do sistema de controle de uma população de robôs móveis. Também é apresentado o Sistema de Execução, Gerenciamento e Supervisão da xPGD (SEGS). Para avaliar o algoritmo da xPGD foram realizados três experimentos em ambientes simulados, que são: navegação livre de colisões, forageamento e empurrar uma caixa. A xPGD e o SEGS possuem, respectivamente, as seguintes características: i) estende o algoritmo da programação genética distribuída para suportar a evolução em uma população de robôs; ii) o processo evolucionário acontece de forma assíncrona entre os robôs da população; iii) é tolerante a falhas, pois permite a continuação do processo evolucionário mesmo que só reste um único robô na população de robôs; iv) guarda informações sobre os indivíduos mais aptos em memória; v) possui um ambiente de execução e gerenciamento independente do processo evolucionário.