Este trabalho apresenta um procedimento de estimação dos parâmetros de movimento de um corpo rígido, quais sejam, posição, velocidade linear, velocidade angular e aceleração linear, empregando técnicas de visão computacional fundamentadas na manipulação de sequências de imagens estéreo ruidosas. A estimação envolve o uso de detetares de cantos, observação de pontos ruidosos tridimensionais, aquisição e processamento de imagens e estimação de estados. Atenção especial é dada às duas primeiras técnicas pois é a partir delas que os atributos geométricos do objeto são adquiridos durante o processamento de imagens digitalizadas. O processo de recuperação de pontos tridimensionais foi simulado a partir de informações bidimensionais, usando dois métodos de observação de pontos ruidosos. Um desses métodos reduz o problema de determinação dos pontos tridimensionais à resolução de um sistema de equações lineares pelo método dos mínimos quadrados. O outro utiliza informação do range de um ponto imagem e da correspondência entre um ponto projetado em uma câmera e o correspondente ponto conjugado, localizado na outra câmera. Ainda neste trabalho, técnicas aplicáveis na resolução do problema da correspondência entre imagens estéreos foram estudadas. Duas abordagens são consideradas. Em uma delas, o estudo da correspondência é feito a partir da manipulação de imagens segmentadas e na outra utiliza-se as imagens adquiridas. Um experimento empregando o procedimento de estimação dos parâmetros obtido foi realizado. O experimento consistiu no deslocamento de um corpo rígido em uma mesa e na aquisição de uma seqüência de imagens estéreo. As estimativas obtidas foram comparadas com os valores dos parâmetros de movimento observados experimentalmente. / This work presents a procedure for the estimation of object motion parameters, namely, position, linear velocity, angular velocity and linear acceleration, using computer vision techniques based on manipulation of a sequence of noisy stereo images. The estimation involves corner detection, 3-D noisy point observation, image acquisition, digital image processing and state estimates. Special attention was given to the first two techniques mentioned above because the acquisition of the object features during the image processing was based on them. The process of recovering three dimensional points was simulated from the 2-D information, using two methods based on noisy points observation. One of these methods formulates the problem of determination of the three-dimensional points as a linear system equation problem via least square techniques. The other solves the same problem by using the definition of the range of image points and the correspondence that exists between a projected point on one camera and the correspondent conjugate point on the other camera. We still made in this work a study of techniques dedicated to solve the problem of stereo images correspondence. Two approaches are examined. In one of them, the correspondence is made from segmented images. In the other one, the acquired images are used directly. An experiment using the parameter estimate procedure was performed. The experiment consisted in observing a moving object on a test table and in acquiring a stereo image sequence. The estimates were compared with the motion parameters experimentally observed.

Orientador: Rubens de Figueiredo Camargo / Resumo: Este trabalho apresenta uma investigação matemática e numérica da hepatite B por meio de modelos de ordem não inteira. Conceitos acerca da teoria do cálculo fracionário e de estabilidade para sistemas de ordens arbitrárias são abordados. Como aplicação, dois modelos formulados por meio de equações diferenciais fracionárias são introduzidos. O primeiro modelo é formulado sem parâmetros que indiquem a presença de terapia contra a doença, enquanto o segundo modelo considera a ação antiviral. A razão de reprodução básica e a análise de estabilidade são consideradas nos dois casos. Além disso, com intuito de analisar o comportamento das soluções para ambos os modelos, um estudo sobre o método de diferenças finitas não clássico é mostrado, bem como simulações numéricas são apresentadas. Os resultados numéricos mostram que as soluções convergem para o ponto de equilíbrio, conforme predito na análise de estabilidade. Para o modelo om terapia, visando encontrar a curva que ajusta os dados de pacientes, alguns parâmetros, incluindo a ordem da derivada fracionária, são estimados. Resultados da estimação mostram que a curva que se ajusta melhor aos dados reais possui ordem não inteira. / Abstract: This work presents a mathematical and numerical investigation of hepatitis B using non-integer order models. Concepts about fractional calculus and stability theory to arbitrary orders systems are discussed. We apply fractional differential equations to two models, the first disregarding the use of drug therapy and the second considering drug therapy. The first model is formulated without parameter that indicate the drug therapy. The second one, consider the drug therapy. The basic reproductive number and the stability analysis are considered in both cases. Moreover, for analyzing the solutions of models, a study about the numerical method Nonstandard Finitte Diference Squemes is shown, as well as the numerical simulations are presented. The numerical results shows that the solutions converges to the equilibrium point, as predicted by stability analysis. In order to find the curve that fits the data, we estimated some parameters, including the order of the fractional derivative. Estimation results show that the curve that best fits the data has a non-integer order. / Doutor

O presente trabalho investiga um procedimento de identificação paramétrica de um motor de indução trifásico com rotor em gaiola de esquilo. O ponto central do trabalho concentra-se na obtenção dos parâmetros elétricos do motor, baseado na análise de um ensaio de excitação tipo degrau aplicado nos enrolamentos de estator. Através da obtenção analítica do comportamento transitório da corrente do ensaio em degrau, são propostos alguns procedimentos para a obtenção dos parâmetros elétricos, baseado no método dos mínimos quadrados e em métodos numéricos de interpolação de curvas. O ensaio clássico de desaceleração também é investigado com o objetivo de se obter os parâmetros mecânicos. Neste caso, foram empregadas técnicas de interpolação de curvas. A validação dos métodos e dos parâmetros obtidos é feita com base em comparações de simulações e dados reais de ensaios do motor, onde discute-se a influência do Efeito Pelicular sobre determinados parâmetros elétricos do mesmo. / This work deals with a method to identify the parameters of a three-phase-squirrel-cage induction-motor. The identification of the electrical parameters is based on analysis of the motor response to a input voltage step applied to the stator windings. The least square method and the interpolation methods (Gauss-Newton and Simplex of Nelder-Mead), are applied to obtain the electrical motor parameters. The mechanical parameters values are derived from the deceleration curve coefficients. The validation of all the methods and parameters is performed by comparing simulated and real data of the free acceleration response. Moreover this thesis discusses the influence of the Skin Effect in some electrical motor parameters.

Este trabalho apresenta um procedimento de estimação dos parâmetros de movimento de um corpo rígido, quais sejam, posição, velocidade linear, velocidade angular e aceleração linear, empregando técnicas de visão computacional fundamentadas na manipulação de sequências de imagens estéreo ruidosas. A estimação envolve o uso de detetares de cantos, observação de pontos ruidosos tridimensionais, aquisição e processamento de imagens e estimação de estados. Atenção especial é dada às duas primeiras técnicas pois é a partir delas que os atributos geométricos do objeto são adquiridos durante o processamento de imagens digitalizadas. O processo de recuperação de pontos tridimensionais foi simulado a partir de informações bidimensionais, usando dois métodos de observação de pontos ruidosos. Um desses métodos reduz o problema de determinação dos pontos tridimensionais à resolução de um sistema de equações lineares pelo método dos mínimos quadrados. O outro utiliza informação do range de um ponto imagem e da correspondência entre um ponto projetado em uma câmera e o correspondente ponto conjugado, localizado na outra câmera. Ainda neste trabalho, técnicas aplicáveis na resolução do problema da correspondência entre imagens estéreos foram estudadas. Duas abordagens são consideradas. Em uma delas, o estudo da correspondência é feito a partir da manipulação de imagens segmentadas e na outra utiliza-se as imagens adquiridas. Um experimento empregando o procedimento de estimação dos parâmetros obtido foi realizado. O experimento consistiu no deslocamento de um corpo rígido em uma mesa e na aquisição de uma seqüência de imagens estéreo. As estimativas obtidas foram comparadas com os valores dos parâmetros de movimento observados experimentalmente. / This work presents a procedure for the estimation of object motion parameters, namely, position, linear velocity, angular velocity and linear acceleration, using computer vision techniques based on manipulation of a sequence of noisy stereo images. The estimation involves corner detection, 3-D noisy point observation, image acquisition, digital image processing and state estimates. Special attention was given to the first two techniques mentioned above because the acquisition of the object features during the image processing was based on them. The process of recovering three dimensional points was simulated from the 2-D information, using two methods based on noisy points observation. One of these methods formulates the problem of determination of the three-dimensional points as a linear system equation problem via least square techniques. The other solves the same problem by using the definition of the range of image points and the correspondence that exists between a projected point on one camera and the correspondent conjugate point on the other camera. We still made in this work a study of techniques dedicated to solve the problem of stereo images correspondence. Two approaches are examined. In one of them, the correspondence is made from segmented images. In the other one, the acquired images are used directly. An experiment using the parameter estimate procedure was performed. The experiment consisted in observing a moving object on a test table and in acquiring a stereo image sequence. The estimates were compared with the motion parameters experimentally observed.

O presente trabalho investiga um procedimento de identificação paramétrica de um motor de indução trifásico com rotor em gaiola de esquilo. O ponto central do trabalho concentra-se na obtenção dos parâmetros elétricos do motor, baseado na análise de um ensaio de excitação tipo degrau aplicado nos enrolamentos de estator. Através da obtenção analítica do comportamento transitório da corrente do ensaio em degrau, são propostos alguns procedimentos para a obtenção dos parâmetros elétricos, baseado no método dos mínimos quadrados e em métodos numéricos de interpolação de curvas. O ensaio clássico de desaceleração também é investigado com o objetivo de se obter os parâmetros mecânicos. Neste caso, foram empregadas técnicas de interpolação de curvas. A validação dos métodos e dos parâmetros obtidos é feita com base em comparações de simulações e dados reais de ensaios do motor, onde discute-se a influência do Efeito Pelicular sobre determinados parâmetros elétricos do mesmo. / This work deals with a method to identify the parameters of a three-phase-squirrel-cage induction-motor. The identification of the electrical parameters is based on analysis of the motor response to a input voltage step applied to the stator windings. The least square method and the interpolation methods (Gauss-Newton and Simplex of Nelder-Mead), are applied to obtain the electrical motor parameters. The mechanical parameters values are derived from the deceleration curve coefficients. The validation of all the methods and parameters is performed by comparing simulated and real data of the free acceleration response. Moreover this thesis discusses the influence of the Skin Effect in some electrical motor parameters.

Neste trabalho, investigamos um algoritmo para estimação dos parâmetros de geradores síncronos baseado em análise de sensibilidade de trajetórias. Os parâmetros são estimados através da resolução de um problema de otimização não-linear de mínimos quadrados. Medidas são comparadas com as soluções obtidas dos modelos dinâmicos do gerador e o algoritmo busca minimizar a diferença entre as medidas e a saída do modelo matemático. As medidas foram obtidas de forma artificial por intermédios de simulações computacionais, admitindo-se não somente as dinâmicas transitórias da máquina, mas também considerando as dinâmicas sub-transitórias. O algoritmo proposto é adequado para medidas acessíveis em campo e permite estimar os parâmetros a partir de medidas de perturbações do sistema sem a necessidade da desconexão da máquina do sistema. A principal contribuição deste trabalho é a proposição de uma nova modelagem empregada para estimar os parâmetros do gerador síncrono. Para isto, propõe-se um modelo simplificado, modificado do modelo de dois eixos do gerador, que utiliza a corrente de campo do gerador como uma das entradas. Este modelo é constituído por um conjunto de equações algébrico-diferenciais (EADs) que contém uma equação algébrica de balanço de corrente. Esta equação elimina a necessidade de medidas de variáveis de difícil acesso. O algoritmo proposto foi testado com dados obtidos de simulações dinâmicas realizadas a partir de um sistema teste com resultados satisfatórios. Os resultados obtidos são analisados frente a resultados obtidos também para o modelo de dois eixos utilizando a tensão de campo como uma entrada. Através destes resultados é possível observar a possibilidade de sua utilização em aplicações reais. / In this work, we investigate an algorithm for estimating parameters of synchronous generators based on trajectories sensitivity analysis. The parameters are estimated by solving a nonlinear optimization problem of least squares. Measurements are compared with the solutions obtained from the dynamic model of the generator and the algorithm seeks to minimize the difference between the measurements and the output of the mathematical model. Measurements were obtained artificially by means of simulations, assuming not only the transient dynamics of the machine, but also considering the subtransient dynamics. The proposed algorithm is suitable for accessible measurements in the field and allows the estimation of parameters from measurements of system disturbances, without the necessity of disconnecting the machine from the system. The main contribution of this work is to propose a new generator model to estimate the parameters of the synchronous generator. To this end, a simplified model is proposed. This model is a modification of the two-axis model of the generator, which uses the generator field current as an input of the model. This model consists of a set of differential-algebraic equations (DAEs) containing an algebraic equation of balance of current. This equation eliminates the need of measuring variables that are difficult to access. The proposed algorithm has been tested with data obtained from dynamic simulations conducted from a test system with satisfactory results. The results has been analysed against the results of the two-axis model using the generator field voltage as an input of the model. These results indicate the possibility of application in real machines.

Atualmente, tem aumentado o uso de dispositivos móveis nas mais diversas áreas, tais como, na indústria, na educação, na saúde e no lazer. São exemplos de dispositivos móveis: telefones celulares, câmeras digitais, tablets, ipods, ipads, laptops, entre outros. Estes dispositivos são alimentados energeticamente por uma bateria recarregável, assim o seu uso está condicionado ao tempo de vidada bateria, que é por definição o tempo que a mesma demora para atingir o nível mínimo de capacidade de carga , denominado nível de cutoff. Neste contexto, é importante possuir algum método para realizar a predição do tempo de vida da bateria e assim determinar o tempo que o dispositivo poderá se manter operacional sem a necessidade de recarga. Uma das formas é através da utilização de modelos matemáticos que descrevem o consumo de energia dos aparelhos. Dentre os modelos da literatura destaca-se o modelo de Rakhmatov e Vrudhula que considera as características não-lineares que ocorrem em uma bateria, tais como o efeito de recuperação e a taxa de capacidade. Neste modelo as principais propriedades da bateria são descritas pelas Leis de Fick a partir de Equações Diferenciais Parciais. Observa-se que o Modelo Rakhmatov e Vrudhula possui dois parâmetros empíricos, que dependem da bateria utilizada, e portanto precisam ser estimados, o α que está relacionado a capacidade de bateria, e o ß que está relacionado ao comportamento não-linear da bateria. Até o presente momento, considerando os trabalhos que utilizam o modelo de Rakhmatov e Vrudhula verificou-se que todos usam o método de estimação de parâmetros Mínimos Quadrados, em batelada, isto é, os parâmetros são estimados de uma única vez. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho é a resolução do modelo de Rakhmatov e Vrudhula para o cálculo do tempo de vida de baterias, considerando a proposição de um método de estimação de parâmetros denominado Método da Procura em Rede Melhorado, que é uma extensão do Método Procura em Rede Modificado. A partir da aplicação deste novo método no problema de estimação de parâmtros associado ao Modelo de Rakhmatov e Vrudhula foi possível obter uma implementação fácil e intuitiva, melhorar os resultados obtidos pelo modelo nas simulações, bem como reduzir o seu tempo de execução. / 64 f.

Neste trabalho propõe-se uma metodologia de estimação de parâmetros da máquina síncrona e do sistema de excitação baseada na técnica de sensibilidade de trajetória e sincronização de sistemas. Diversas metodologias de estimação de parâmetros foram propostas na literatura, cada uma com suas vantagens e desvantagens. Entretanto, poucas são adequadas para a estimação de parâmetros com o gerador em operação (on-line). A metodologia de sensibilidade de trajetória foi escolhida por permitir uma completa representação da máquina síncrona e do sistema de excitação incluindo as não linearidades como, por exemplo, os limites do sistema de excitação e a saturação do gerador. Foram propostas algumas alternativas para esta técnica visando uma futura aplicação on-line. Dentre as propostas destaca-se o uso da teoria de sincronização no processo de estimação de parâmetros. A metodologia desenvolvida é aplicada para identificar os parâmetros do gerador síncrono (modelo clássico, modelo de um eixo, e modelo de dois eixos). Também são relatados alguns dos problemas encontrados no momento de estimar vários parâmetros da máquina síncrona simultaneamente. A metodologia também é aplicada com sucesso para estimar os parâmetros do sistema de excitação (tipo ST1A e DC1). Por fim, analisa-se a influência dos parâmetros estimados na estabilidade transitória. Para tal objetivo são realizados testes de estabilidade em um pequeno sistema de potência sujeito a incertezas nos parâmetros / In this work a methodology to estimate parameters of synchronous machines and their excitation system based on trajectory sensitivity technique and system synchronization is proposed. Many methodologies for parameter estimation have been proposed in the literature, each one with advantages and desadvantages. However, only some of them are adequate to estimate parameters with generator in operation (on-line). The trajectory sensitivity methodology has been chosen as it allows a complete representation of generator and excitation system including non-linearities as, for instance, the limits of excitation system and saturation of generator. Some alternatives were proposed for this technique regarding a future on-line application. Among them, the use of synchronization theories in parameter estimation process is highlighted. The methodology developed is used to estimate the parameters of generators (classical model, one-axis model and two axis-model). Some problems to simultaneously estimate several parameters of a synchronous machine are also presented. The methodology is successfully used to estimate the parameters of the excitation system (type ST1A and DC1). Finally, the influence of the estimated parameters on transient stability is analyzed. For this aim, stability tests were performed in a small power system with uncertain parameters

Neste trabalho, investigamos um algoritmo para estimação dos parâmetros de geradores síncronos baseado em análise de sensibilidade de trajetórias. Os parâmetros são estimados através da resolução de um problema de otimização não-linear de mínimos quadrados. Medidas são comparadas com as soluções obtidas dos modelos dinâmicos do gerador e o algoritmo busca minimizar a diferença entre as medidas e a saída do modelo matemático. As medidas foram obtidas de forma artificial por intermédios de simulações computacionais, admitindo-se não somente as dinâmicas transitórias da máquina, mas também considerando as dinâmicas sub-transitórias. O algoritmo proposto é adequado para medidas acessíveis em campo e permite estimar os parâmetros a partir de medidas de perturbações do sistema sem a necessidade da desconexão da máquina do sistema. A principal contribuição deste trabalho é a proposição de uma nova modelagem empregada para estimar os parâmetros do gerador síncrono. Para isto, propõe-se um modelo simplificado, modificado do modelo de dois eixos do gerador, que utiliza a corrente de campo do gerador como uma das entradas. Este modelo é constituído por um conjunto de equações algébrico-diferenciais (EADs) que contém uma equação algébrica de balanço de corrente. Esta equação elimina a necessidade de medidas de variáveis de difícil acesso. O algoritmo proposto foi testado com dados obtidos de simulações dinâmicas realizadas a partir de um sistema teste com resultados satisfatórios. Os resultados obtidos são analisados frente a resultados obtidos também para o modelo de dois eixos utilizando a tensão de campo como uma entrada. Através destes resultados é possível observar a possibilidade de sua utilização em aplicações reais. / In this work, we investigate an algorithm for estimating parameters of synchronous generators based on trajectories sensitivity analysis. The parameters are estimated by solving a nonlinear optimization problem of least squares. Measurements are compared with the solutions obtained from the dynamic model of the generator and the algorithm seeks to minimize the difference between the measurements and the output of the mathematical model. Measurements were obtained artificially by means of simulations, assuming not only the transient dynamics of the machine, but also considering the subtransient dynamics. The proposed algorithm is suitable for accessible measurements in the field and allows the estimation of parameters from measurements of system disturbances, without the necessity of disconnecting the machine from the system. The main contribution of this work is to propose a new generator model to estimate the parameters of the synchronous generator. To this end, a simplified model is proposed. This model is a modification of the two-axis model of the generator, which uses the generator field current as an input of the model. This model consists of a set of differential-algebraic equations (DAEs) containing an algebraic equation of balance of current. This equation eliminates the need of measuring variables that are difficult to access. The proposed algorithm has been tested with data obtained from dynamic simulations conducted from a test system with satisfactory results. The results has been analysed against the results of the two-axis model using the generator field voltage as an input of the model. These results indicate the possibility of application in real machines.

Submitted by Idelfonso Nogueira (idelfonso.nogueira@gmail.com) on 2017-10-05T08:02:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Idelfonso_Nogueira_VF.pdf: 3403905 bytes, checksum: 7d72015c2e2a00dadc3131d5e9abbb57 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-10-06T15:24:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Idelfonso_Nogueira_VF.pdf: 3403905 bytes, checksum: 7d72015c2e2a00dadc3131d5e9abbb57 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-06T15:24:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Idelfonso_Nogueira_VF.pdf: 3403905 bytes, checksum: 7d72015c2e2a00dadc3131d5e9abbb57 (MD5) / FAPESB / A estimação de parâmetros de modelos de polimerização nem sempre é uma tarefa trivial. Normalmente tais modelos configuram-se com dezenas de parâmetros, com alguns deles correlacionados entre si. O excessivo número de parâmetros e as possíveis correlações dificultam a resolução do problema de otimização associado à estimação. Além disto, a falta de informações sobre alguns sistemas e a obtenção de dados industriais tornam esta tarefa ainda mais complexa. A primeira parte deste trabalho tem por objetivo apresentar a estimação dos parâmetros de um modelo para a copolimerização de eteno em solução com comonômero e catalisadores para a produção de polietileno linear de baixa densidade (PELBD). O problema da estimação destes parâmetros foi solucionado através da análise de estimabilidade do sistema. De um número inicial de 69 parâmetros a análise possibilitou uma redução para 28 parâmetros a serem estimados. Por fim, o modelo foi validade a partir de dados obtidos do histórico operacional da planta. A estimação dos parâmetros e a validação de tal modelo possibilitou o estudo da inferência e do controle da qualidade do processo. Em relação à inferência foi proposto o desenvolvimento de modelos empíricos baseados nas redes neurais artificiais para realizarem a predição online do índice de fluidez e da densidade da resina produzida. O modelo empírico foi desenvolvido a partir de dados gerados pelo modeloV fenomenológico. Os resultados demonstram que o modelo é capaz de representar com eficiência o comportamento dinâmico das variáveis preditas. Por fim, o problema de controle de qualidade da resina polimérica foi abordado. Três propostas de controle foram desenvolvidas e comparadas entre si, o controle preditivo baseado em modelos (MPC), o controle preditivo de horizonte de predição infinito (IHMPC) e o controle preditivo robusto baseado em modelos (RIHMPC). Os resultados demonstraram que o RIHMPC consegue controlar o processo de forma mais eficiente do que os demais controladores analisados.