Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T03:58:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260048.pdf: 772978 bytes, checksum: 0bf579c7980ffd7cd857111de01ae8ad (MD5) / O congestionamento urbano tem crescido notoriamente e os impactos negativos causados s#ao os mais diversos, transitando do aumento de tempo de jornada a quest#oes de sa´ude e ambientais. Uma alternativa no combate a esse efeito se d´a atrav´es do aumento da efici#encia das malhas vi´arias urbanas. Diversas estrat´egias de controle em tempo-real existem com esse intuito, sendo a Traffic-responsive Urban Control , ou TUC, de especial interesse por apresentar bons resultados pr´aticos e estar consolidando-se em grandes centros. Essa, por´em, efetua o controle de fra¸c#oes de verde de forma heur´ýstica, atrav´es de um regulador quadr´atico-linear de dois est´agios. Prop#oe-se um novo m´odulo de controle para este fim utilizando a teoria de controle preditivo, o qual considera as restri¸c#oes intr´ýnsecas do modelo de redes vi´arias explicitamente, garantindo a otimalidade do sinal de controle calculado para o horizonte de tempo observado. Posteriormente modifica-se o m´odulo de controle para que opere de forma distribu´ýda, estabelecendo condi¸c#oes de converg#encia `a solu¸c#ao ´otima. Resultados num´ericos e de simula¸c#ao da aplica¸c#ao do m´etodo a duas malhas vi´arias modelos s#ao apresentados e demonstram um desempenho ora equivalente, ora superior ao regulador original da estrat´egia TUC. Urban congestion has grown notoriously and the negative impacts range from increased journey times to health and environmental issues. A way to cope with this effect is to increase urban network efficiency. For this purpose several real-time control strategies have been developed, one being the Traffic-responsive Urban Control, or simply TUC. This approach has consolidated itself among the representative real-time control strategies and is of particular interest for its good performance in practical emplementations. Nevertheless, TUC uses a heuristic two-stage linear-quadratic regulator to perform split control. A new split control module is proposed to replace the original sub-optimal one. Based on model predictive control, this new strategy can handle the intrinsic constraints of the urban network model explicitly, therefore ensuring optimality of the solution found for the given prediction horizon. A distributed version of the proposed control is developed, along with conditions for its convergence to the centralized optimal solution. Numerical results and simulations from the application of the methods to two urban networks show that the predictive control strategies usually produce a performance better than or at least comparable to the baseline TUC regulator.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:17:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta um estudo dos problemas da interferência eletromagnética (EMI) nas fontes de alimentação chaveadas para uso comercial. Na primeira parte do trabalho é feito um breve estudo conceitual da compatibilidade eletromagnética (EMC) e das normas aplicáveis. Logo a seguir é apresentado um breve estudo das principais topologias de fontes e como ocorre a interferência eletromagnética, os mecanismos de acoplamento de ruído conduzido e radiado, o comportamento não ideal dos componentes da fonte e o estado da arte atual. Para continuidade do trabalho e execução de ensaios foram escolhidos os conversores #flyback# e #forward#, baseados na popularidade. São dois tipos de fonte chaveada bastante difundidas no mercado, pela simplicidade e facilidade no projeto. Para o conversor do tipo #flyback# são estudadas, projetadas e avaliadas algumas variações topológicas, principalmente no modo de controle das fontes. Em primeiro lugar, com a topologia trabalhando no modo convencional, com freqüência de chaveamento fixa, depois com uma topologia auto-oscilante e, finalmente, com uma topologia quase-ressonante. São observados os efeitos da variação dos tempos de subida e descida do comando dos MOSFETs. É feito um estudo do efeito da variação da freqüência de chaveamento com a fonte trabalhando no modo convencional e com algumas formas construtivas do transformador principal. No caso do conversor #forward#, são feitas algumas variações topológicas, focadas na forma como é feita a desmagnetização do transformador principal. É feito um estudo do comportamento não ideal de alguns componentes da fonte, por meio de simulação. No capítulo final é dada maior ênfase ao acoplamento entre alguns componentes da fonte e são apresentados os resultados do ensaio de um projeto otimizado para a redução de EMI. Como contribuição final é proposto um #roteiro para EMI, aplicado a fontes de alimentação chaveadas# para as duas topologias estudadas até aqui, com uma potência de saída de 60W.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:47:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252128.pdf: 7204675 bytes, checksum: d881dbe86639f615afe74301cd4ec41a (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo e implementação de um filtro ativo trifásico paralelo a três fios (FAP), com vistas à redução do conteúdo harmônico de cargas não lineares típicas de instalações industriais. A determinação das correntes de referência do FAP e o controle do conversor são realizados utilizando técnicas de controle vetorial. Um circuito PLL (phase locked loop) trifásico digital é empregado para o sincronismo da estratégia, sendo que todo o controle da estrutura é feito através de um processador digital de sinal. Os detalhes da estratégia de controle, bem como a metodologia de projeto do circuito de sincronismo e dos controladores digitais são apresentados. Os resultados obtidos com a metodologia empregada são comprovados através de simulações digitais e experimentação com o protótipo de 10kVAR implementado em laboratório. A utilização do FAP possibilitou a redução do conteúdo harmônico das cargas não lineares empregadas nos testes, bem como elevou o fator de potência da instalação.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:47:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252384.pdf: 2132476 bytes, checksum: 6cc4d6d5e38b465f46557c159297e7ee (MD5) / Este trabalho é direcionado ao problema do projeto controle model-free. De forma geral, o projeto de sistemas de controle model-free requer que o engenheiro colete os dados experimentais e escolha um critério de desempenho. Assim, é possível determinar uma lei de controle que otimize o desempenho futuro. Entretanto, o termo model-free ou "livre de modelo" é impróprio uma vez que a utilização de dados experimentais para se fazer inferências sobre o sistema controlado pode ser considerado como um modelo simplificado da planta. Neste sentido, este trabalho explora novas representações simplificadas para plantas não-lineares, que, diferentemente dos modelos tradicionais, apresenta um número reduzido de parâmetros a serem identificados e cuja ordem não está relacionada à ordem da planta. A busca por controladores model-free e modelos simplificados têm, especialmente nas últimas duas décadas, despertado o interesse da comunidade de controle. Um número significativo de trabalhos relacionados a novas estratégias de controle model-free, estabilidade, robustez e aplicabilidade têm sido apresentado na literatura de controle.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252129.pdf: 1474377 bytes, checksum: afa2f572c9047fdbd7f3a367ee548d89 (MD5) / Este trabalho foca na análise e controle, no plano sagital, do caminhar de um robô bípede subatuado de 5 elos, a partir dos conceitos de energias mecânicas envolvida no movimento, trazendo duas contribuições. A principal contribuição foi propor o aproveitamento da posição relativa dorsal do robô para a compensação de momentos que conduz a um caminhar estável para qualquer horizonte de tempo de simulação. O sistema é controlado por meio da técnica de torque computado aliada a um controlador proporcional derivativo. A segunda contribuição foi a modificação do controlador PD para evitar que ocorra hiperextensão do joelho do robô, na sua perna de apoio com o solo. Para a obtenção dos resultados numéricos foi desenvolvido um simulador do robô. A robustez da estratégia adotada é verificada via simulações. This work focuses on the analisys and control, in the sagittal plane, of the gait of an underactuated 5-link bipedal robot, based on the concepts of the mechanical energies involved in the movement, bringing two contributions. The major contribution was the proposal of the usage of the robots relative dorsal position for the moments compensation that conduces to a stable walk for any simulation's time horizon. The system is controlled by means of the control torque technique together with a proportional derivative controller. The second contribution was the modification of the PD controller in order to avoid hyperextension at the robot's knee supporting leg. For numerical results a simulator was developed. Robustness of the adopted strategy is verified through simulations.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248035.pdf: 12834510 bytes, checksum: 30c522da91eaf7029d1c711fa0bb4748 (MD5) / A demanda por aplicações de robótica móvel vem crescendo consideravelmente nos últimos anos. Independente da natureza ou fim, robôs autônomos móveis devem interagir com o mundo para alcançar seus objetivos. Para isto, de alguma maneira precisam obter informações a respeito do ambiente. Dentre diferentes abordagens existentes, bons resultados têm sido alcançados pelo emprego de sistemas de visão estereoscópica. Através de um sistema como este é possível extrair informação tridimensional do meio em que o robô está inserido. A informação tridimensional pode então ser usada para orientar as ações do robô, seja para navegação, reconhecimento ou manipulação. No presente trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma biblioteca para sistemas de visão estereoscópica para robótica móvel. Para tal, foram tratados diferentes problemas da estereoscopia, procurando prover mapas de profundidade com detalhes do ambiente suficientes para a operação geral de um robô móvel que tenha um sistema de visão estereoscópica como principal fonte de informação. Neste contexto, são avaliados e propostos modelos, métodos e soluções para diferentes problemas como calibração de câmeras, retificação de imagens, reconstrução e, principalmente, geração de mapas de profundidade densos. Os resultados obtidos demonstram a efetividade da utilização da infra-estrutura disponibilizada e dos métodos propostos no desenvolvimento de aplicações para robótica móvel.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:13:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257765.pdf: 10890873 bytes, checksum: f3c9d757c1274835eb6e57ee3b6146cd (MD5) / O presente trabalho teve como objetivo mostrar uma forma de aplicação das ferramentas da metodologia Seis Sigma, em um problema típico da área de compatibilidade eletromagnética. Um refrigerador foi o produto sob estudo sobre o qual todas as conclusões foram obtidas. Inicialmente foram criados um Mapa de Raciocínio e um Mapa de Produto, com o intuito de incentivar o raciocínio crítico sobre o problema e auxiliar na determinação de fatores a serem estudados. Seguidos a esta etapa, foram realizados 3 experimentos planejados chamados DOEs (Design of Experiments), que seguiram uma estrutura de raciocínio sequencial. No primeiro experimento, um estudo do sistema de medição utilizando Cartas de Controle auxiliou na determinação de quais variáveis de resposta seriam observadas. De posse dessa informação, os subsequentes experimentos mostraram e confirmaram que o maior ruído emitido pelo produto era de modo comum, e cujo acoplamento se faz via a carcaça metálica do produto. Nesse contexto, alguns fatores foram estudados tentando obter aprovação na norma apropriada com o menor custo possível, mas, dentro dos limites do trabalho, apenas a utilização de um ferrite de modo comum foi capaz de efetivamente enquadrar o produto na norma. O uso de dois ferrites na Linha e no Neutro também foi uma ferramenta eficaz quanto ao ruído conduzido de mais alta freqüência. De forma geral, o resultado do trabalho mostra que são grandes as oportunidades de aprendizado, quando se utilizam ferramentas estatísticas para tratar de problemas de compatibilidade eletromagnética. This work had the objective to show the application of the Six Sigma methodology tools, in a typical Electromagnetic Compatibility problem. A refrigerator was the product under study, and was the one all the conclusions of the work apply. Initially, a Thought Map and a Product Map were developed with the intent of increasing the usage of critical thinking about the problem, and to aid in the discovery of which factors to use in the subsequent tests. With this information obtained, 3 Design of Experiments (DOE's) were executed in a sequential thinking structure. In the first experiment, a Measurement System Evaluation was done using Control Charts, and it helped to choose which response variables to use in the rest of the work. With this information in hands, the other experiments showed and confirmed that the biggest noise emitted by the product was a common mode noise, and it was coupling through the main communication harness, with the external metal structure of the product. In this context, some factors were better studied to get approval in the applicable standard at the lowest cost possible. Although, with the boundaries this work had, the only truly effective solution was the addition of a common mode ferrite in the ground line. The usage of two inductors in the Line and Neutral also aided in the higher frequency components of the noise. Generically speaking, this work shows some of the great opportunities of knowledge acquisition, when using statistical tools to learn about Electromagnetic Compatibility issues.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:48:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274951.pdf: 850940 bytes, checksum: 0aa906e08420972dfbacec01d09330dc (MD5) / Viabilizar a expansão da geração, ao mínimo custo e dentro de critérios rígidos de confiabilidade, é o maior desafio de planejadores e reguladores de sistemas de energia elétrica desverticalizados. Em um mercado com múltiplos agentes, coordenar os sinais econômicos e propiciar um ambiente regulatório e de mercado que sejam estáveis e previsíveis é fundamental para atrair investimentos em nível e custo adequados para a expansão do setor. Quando o preço de curto prazo é utilizado como único indutor dos investimentos - modelo denominado de mercado de energia elétrica puro - é esperado que este preço seja insuficiente para sinalizar adequadamente a necessidade de geração adicional, fato agravado em sistemas de energia elétrica com predominância de geração hidrelétrica. Para corrigir estas deficiências, faz-se necessário complementar a sinalização econômica por meio do que se convencionou denominar mecanismos de capacidade. Os diversos mecanismos de capacidade propostos na literatura, quando corretamente calibrados, produzem o mesmo resultado estático de um mercado de energia elétrica puro, porém com distintas propriedades dinâmicas. Neste trabalho, propõe-se uma discussão acerca de arquiteturas de mercado para sistemas de energia elétrica com predominância de geração hidrelétrica, visando a sustentabilidade da expansão. Particular atenção é dispensada ao estado da arte em mecanismos de capacidade, para o qual se propõe um modelo de simulação dinâmica que considera o comportamento estratégico de geradores entrantes e a competição entre eles, num ambiente de incertezas no crescimento da demanda e na afluência, possibilitando a avaliação do desempenho dinâmico.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:36:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275231.pdf: 16446553 bytes, checksum: 857b86e198cbcf7c40cc22b85b9827eb (MD5) / Este trabalho apresenta um sistema fotovoltaico trifásico conectado à rede elétrica comercial. O processamento eletrônico da energia proveniente de um arranjo fotovoltaico foi realizado por um inversor de dois estágios com isolamento galvânico em alta frequência. O conversor CC-CC trifásico série ressonante compõe um desses estágios graças à técnica aqui denominada de Behavior Matching. Essa técnica permite que o conversor opere com razão cíclica e frequência constantes, sem malha de controle. O estágio CC-CA foi ocupado pelo inversor trifásico PWM alimentado em tensão, responsável pelo controle da corrente injetada na rede e pelo MPPT. Empregou-se a modulação vetorial e a Transformação de Park, de onde resulta a corrente de eixo direto. Essa corrente foi usada de forma inovadora na execução do algoritmo P&O. Montou-se um protótipo com o qual se validou todo o equacionamento proposto. Os doze transistores do protótipo foram comandados pelo DSP TMS320F2812. Apenas três sensores foram usados na implementação, que contou ainda com proteção contra falta de rede. Essa proteção se baseou na detecção da passagem por zero de uma das tensões de linha. Para eliminar problemas com o ruído proveniente do chaveamento, foi usado um PLL na geração dos pulsos de sincronismo. Não foram usados filtros no condicionamento de sinais devido à grande robustez do controlador sintetizado no espaço de estados. / This work presents a grid-connected three-phase PV system. The electronic processing of the photovoltaic array energy was managed by a dual-stage inverter through high-frequency galvanic isolation. The DC-DC three-phase Series Resonant Converter form one stage due the Behavior Matching technique, here developed. This technique allows the converter operation with constant frequency and duty-cycle, without control loop. The DC-AC stage consists of the three-phase PWM voltage source inverter, responsible by the grid current control and the MPPT. Space vector modulation and Park Transformation were applied, which leads to the direct axis current. This current was used in an innovative form to the P&O algorithm accomplishment. A prototype was built to validate the mathematical theory. The twelve prototype#s transistors were controlled by the TMS320F2812 DSP. Only three sensors were used to the implementation, which has still anti-islanding protection. This protection was based on zero detection of one line voltage. To reject switching noise, a PLL was used on the synchronism pulses generation. Antialiasing filters were not employed to signals conditioning due the robustness state-space controller.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:54:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267095.pdf: 3472503 bytes, checksum: a3da7b216b227b52b4de37adcbddddb7 (MD5) / Os fenômenos de qualidade de energia elétrica, caracterizados pela variação instantânea do valor eficaz da tensão de alimentação, são os distúrbios mais onerosos e frequentes nos sistemas elétricos. A interrupção instantânea de energia elétrica, cujo intervalo é menor que o hold-up time da fonte de alimentação, atua nocivamente na operação do pré-regulador com alto fator de potência. O conversor boost, operando com a técnica de controle por valores médios instantâneos, pode vir a danificar sua integridade quando submetido a interrupções instantâneas da tensão de alimentação. Durante este distúrbio, ocorre a saturação da ação de controle aplicada ao modulador PWM, em função da dinâmica associada a cada controlador presente nas três malhas de controle. Assim, após o retorno da energia, a corrente de entrada assume valores extremamente elevados, vindo danificar a integridade do interruptor do conversor (MOSFET ou IGBT). Este trabalho avalia o comportamento dos controladores quando o conversor boost é submetido a interrupções instantâneas da tensão da rede de alimentação. Através desta análise, é proposta uma estratégia de proteção para a operação do conversor quando emprega-se a técnica de controle por valores médios instantâneos da corrente, através de controladores analógicos e digitais. A técnica do autocontrole da corrente também é analisada quando o conversor boost é submetido a interrupções instantâneas da tensão de alimentação. Os controladores discretos são implementados através de dispositivo FPGA, através de controladores discretos em hardware. Resultados de simulação, assim como resultados experimentais em um conversor boost monofásico em MCC, demonstram e validam o estudo apresentado.