Este trabalho tem como principal objetivo apresentar um estudo, uma modelagem e uma simulação de um inversor de comutação suave para aplicação em um filtro ativo para instalações de baixa e média potência. Inicialmente apresenta uma revisão bibliográfica sobre inversores de comutação suave, onde os mesmos são classificados em função do local onde o circuito auxiliar de comutação suave está inserido, gerando três classificações básicas: comutação de linha, comutação de carga e comutação de chave. Três processos de comutação suave são apresentados: comutação em zero de tensão, comutação em zero de corrente e comutação em zero de corrente e zero de tensão. Dentro deste contexto apresentam-se as diversas topologias de inversores de comutação suave. Uma análise de comutação de um inversor em um filtro ativo monofásico é apresentada e o inversor ZCT com duas chaves auxiliares é selecionado para ser aplicado no referido filtro. Uma modelagem completa do inversor ZCT com duas chaves auxiliares é apresentada e corroborada pela comparação dos resultados de simulação obtidos a partir do modelo teórico com os resultados obtidos por meio de simulações realizadas no SPICE. A Modelagem do inversor ZCT com duas chaves auxiliares culmina em uma nova metodologia de projeto, onde é possível determinar com grande exatidão a máxima corrente de carga para a qual o inversor ainda opera no modo ZCT. Diversas simulações realizadas no Simulink/Matlab e no SPICE comprovam as comutações suaves em zero de corrente nas chaves do inversor e também o desempenho dinâmico do mesmo quando operando em um filtro ativo paralelo. / This work shows the study, the selection and the analysis of a soft-switched inverter for an ac single-phase active power filter. For this, various topologies of the soft-switched inverters are classified based upon the location of the auxiliary circuit and the topology that achieves the goals for application in the active power filter is selected. Three commutation processes are presented: zero voltage switching (ZVS), zero current switching (ZCS) and zero current and zero voltage switching (ZCZVS). The ZCT inverter with 2 auxiliaries switches is selected for the application in an ac single-phase active power filter: this topology reduces the turn-on losses and practically eliminates the turn-off losses of all IGBTs of the inverter. Some new guidelines to project the ZCT inverter with 2 auxiliaries switches are presented, achieving an accurate calculation of the maximum load current for operation in ZCT. The results of the simulation from Simulink/Matlab and SPICE prove some goals of the ZCT inverter: the ZCT inverter with 2 auxiliaries switches reduces the total losses when compared with the hard-commutation inverter and the dynamic performance of the ZCT inverter applied in an ac single-phase active power filter is showed.

Correlatores ópticos podem realizar o reconhecimento de padrões bidimensionais a uma velocidade maior que plataformas digitais com o mesmo tamanho, peso e consumo de potência. Utilizou-se neste projeto o correlator óptico compacto com um único modulador espacial de luz, uma TV a cristal líquido comercial, posicionado no plano de Fourier. Uma câmera CCD é utilizada na saída do correlator óptico para capturar as imagens de correlação. Na entrada do correlator, a imagem da impressão digital é capturada por um prisma via eliminação da reflexão total, durante o contato da impressão digital com a superfície do prisma. Para o processo de filtragem, foi utilizado o filtro de correlação ótima. / Optical correlators can realize bidimensional pattern recognition faster than digital devices that have the same size, weight and power consumption. In this work, the compact optical correlator is implemented with only one spatial light modulator, a commercial liquid crystal television (LCTV) located at the Fourier plane. A CCD camera is used at the correlator exit to read the correlation images. The fingerprint image is read in the correlator input using a prism illuminated with a monochromatic coherent beam. The total reflection elimination in the prism surface during the fingerprint contact permits the reading of the fingerprint image. The optimal correlation filter is used in the Fourier plane to implement the filtering process.

O mapeamento da vegetação urbana tem se restringido às áreas públicas ou a área total, não deixando de forma evidente a contribuição dos quintais privados para a vegetação urbana. Alguns trabalhos indicam que essas áreas teriam potencial para mitigar os impactos causados pela urbanização. Neste trabalho testaram-se diversos métodos para tentar mapear as áreas de quintais permeáveis com o intuito de desenvolver um método que possa auxiliar o planejamento urbano e na investigação da contribuição dessas áreas para a vegetação urbana. O trabalho conseguiu resultados com acurácia bastante elevada (Kappa = 0,9553) e apresentou técnicas inovadoras de filtragem e classificação, destacando-se o aplicativo desenvolvido para realizar a filtragem Kuwahara que demonstrou melhorar bastante os resultados de classificações por abordagem de pixels. As classificações de abordagem por pixel levaram a resultados estatisticamente até melhores que a classificação orientada a objetos, no entanto, a apresentação visual dos resultados da classificação orientada a objetos é superior pela redução do ruído. / Urban vegetation mapping has been restricted to the public areas or the total area, not showing the contribution of the private yards to the urban greening. Some studies indicate that these areas have potential to mitigate the impacts caused by the urbanization. In this work, many methods for mapping pervious gardens were tested aiming the development of a method that could aid urban planning and investigating the contribution of these areas to the urban greening. This work achieved highly accurate results (kappa = 0.9553) and presented novel techniques for filtering and classification. We highlight the development of a simple application to perform the Kuwahara filter, which improved the results of the classification by pixel approach. The classification algorithms by pixel approach resulted in statistically more accurate products, although visually the results presented by object-oriented approach is closer to landscape features.

O grafeno possui diversas propriedades eletrÃnicas interessantes que o tornam um material decisivo para o futuro desenvolvimento de novos dispositivos. Uma delas à a existÃncia de dois vales (de Dirac) em seu espectro eletrÃnico, o que abre a possibilidade de se fazer dispositivos vale-trÃnicos. AlÃm disso, o grafeno tambÃm apresenta excelentes propriedades mecÃnicas, sendo o material mais fino jà conhecido e, ainda assim, o mais forte jà medido. A sua maleabilidade à uma propriedade fascinante, fazendo com que este material resista a altas tensÃes mecÃnicas. Mais ainda, tem se demonstrado que campos de tensÃo mecÃnica em grafeno podem ser mapeados em campos pseudo-magnÃticos para elÃtrons no material. Isso, entÃo, nos permite usar tensÃes mecÃnicas altas para ajustar as propriedades eletrÃnicas deste material e, assim, expandir seu leque de aplicaÃÃes tecnolÃgicas possÃveis. Nesta dissertaÃÃo, o transporte eletrÃnico atravÃs da direÃÃo paralela a uma barreira pseudo-magnÃtica, produzida pela aplicaÃÃo de uma tensÃo mecÃnica nÃo uniforme em uma fita de monocamada de grafeno, à teoricamente investigado. Na regiÃo onde o campo pseudo-magnÃtico troca de sinal, sÃo observados estados do tipo snake, isto Ã, compostos por semi-Ãrbitas com uma Ãnica direÃÃo de propagaÃÃo, como esperado para o caso anÃlogo de uma barreira desse tipo produzida por um campo magnÃtico externo. Contudo, os campos pseudo-magnÃticos apontam em direÃÃes opostas nos vales K e Kâ, gerando correntes de estados snake com vales polarizados. Ao longo deste trabalho, discutimos como maximizar uma filtragem de vales baseada nesta polarizaÃÃo, atravÃs do ajuste de parÃmetros que definem a distribuiÃÃo de tensÃo ao longo da nanofita de grafeno.

nÃo hà / A modernizaÃÃo de processos tem aumentado o emprego de cargas com caracterÃstica fortemente nÃo linear. Tal situaÃÃo està levando os engenheiros a uma revisÃo dos conceitos de eficiÃncia energÃtica e qualidade de energia, com o intuito de conciliar essas duas definiÃÃes. Surge, entÃo, o conceito de condicionamento de potÃncia intrÃnseco ao de qualidade de energia. Com este conceito sÃo desenvolvidas soluÃÃes que visam atender caracterÃsticas como compensaÃÃo de harmÃnicos e correÃÃo do fator de potÃncia, de maneira a garantir um sistema elÃtrico que proporcione condiÃÃes para a mÃxima eficiÃncia energÃtica de cargas conectadas à rede. Surgem, entÃo, os filtros passivos e ativos como as soluÃÃes mais comuns, tanto na prÃtica quanto na literatura tÃcnica e cientÃfica, apresentando entre si as suas vantagens e desvantagens. Buscando usufruir das vantagens de ambas as soluÃÃes, este trabalho propÃe o estudo e projeto de um filtro hÃbrido. A estrutura do filtro hÃbrido de dupla sintonia proposto permite ao mesmo a dissociaÃÃo da malha ativa de sua malha passiva, dando ao filtro maior autonomia e praticidade durante operaÃÃes de troca ou manutenÃÃo no estÃgio ativo. Este trabalho tambÃm apresenta uma metodologia para o projeto da malha passiva, bem como a modelagem e controle da malha ativa do filtro. Por se tratar de uma estrutura hÃbrida nova, sÃo realizados ensaios comparativos entre o filtro hÃbrido proposto e o filtro hÃbrido emph{shunt}, com conversor em sÃrie com o filtro passivo, a fim de validar o desempenho e a baixa potÃncia nominal da malha ativa em relaÃÃo à potÃncia do transformador ao qual serà conectado. AtravÃs da modelagem e dimensionamento do filtro hÃbrido proposto, foram obtidos, a partir de um estudo de caso, resultados satisfatÃrios quanto a correÃÃo do fator de potÃncia e minimizaÃÃo das distorÃÃes harmÃnicas de corrente e tensÃo frente as normas tÃcnicas vigentes. Tais resultados validaram o filtro hÃbrido como uma soluÃÃo tecnicamente viÃvel para a melhoria da qualidade de energia de um sistema de distribuiÃÃo em baixa tensÃo. / The modernization process has increased the use of loads with strongly non-linear characteristic. This situation is leading engineers to review the concepts of energy efficiency and power quality, in order to conciliate these two definitions. Then, the concept of power conditioning intrinsic to the power quality appears to be an interesting solution. With this concept, the solutions are designed to meet characteristics such as harmonics compensation and power factor correction, in order to ensure an electrical system that provides conditions for maximum energy efficiency of loads connected to the grid. Then arise passive filters and active as the most common solutions, both in practice and in the scientific and technical literature, with each other their advantages and disadvantages. Seeking to benefit from the advantages of both solutions, this work proposes the study and design of a hybrid filter. The proposed structure named dual tune hybrid filter allows the dissociation of the active stage from the passive stage, giving greater autonomy and practicality to the filter during replacement or maintenance operations in the active stage. This work also proposes a design methodology for the passive power stage, as well as the modeling and control of the active filter power stage. Because it is a new hybrid structure, it is made comparative analysis between the proposed hybrid power filter and shunt hybrid power filter, with the series converter with the passive filter, in order to validate the performance and its lower rated for the active stage with respect to the transformer in which it will be connected. Through modeling and design of the proposed hybrid filter, were obtained from a test case, satisfactory results as the correction of power factor and minimizing harmonic distortion voltage and current forward technical standards existing. These results validate the hybrid filter as an economically viable solution for improving the power quality of a distribution system at low voltage.

A eletromiografia consiste no estudo do movimentos dos músculos através dos sinais elétricos emitidos pelos mesmos. Esses sinais são captados por meio de eletrodos (de surpefície ou de agulha), sendo muito suscetíveis a variações e interferências não relacionadas diretamente com o movimento muscular (ruídos). Visando obter dados qualitativamente confiáveis, o processamento digital de sinais fornece como ferramentas os filtros ótimos e adaptativos, que são utilizados quando o sinal desajado está contaminado por ruído. Com a finalidade de diminuir o ruído presente no sinal eletromiográfico, foram implementados os filtros de wiener e wiener adaptativo ao algoritmo LMS (least mean square), tendo a análise da relação sinal/ruído dos sinais obtidos demonstrado que não há diferença significativa entre os filtros. Como conclusão, no tratamento de sinais eletromiográficos, pode-se aplicar tanto o filtro de wiener como o de wiener adaptativo, observando-se que este último apresenta a vantagem de consumir menos tempo de processamento. / Electromyography is the study of muscle moviments through the electrical signal that they emanate. These signals are detected with eletrodes (surface or needle), where variations and interferences not directly related with movement are present (noises). Digital signal processing provides optimal and adaptative filters with the aim to get qualitative reliable data. The filters are used when desired signal is corrupted by noise. With the purpose of noise reduction in electromyography signal, wiener and adaptative wiener filters (the last one with least mean square algorithm) were implemented. However, signal-to-noise ratio analysis gave evidence that there is no significative difference between both the filters. As conclusion, in electromygraphy signal treatment, wiener and adaptative wiener filters could be used, with the only difference that the last one takes less processing time.

Na aquacultura de recirculação são utilizados filtros biológicos para o tratamento do efluente antes que este retorne aos tanques. Estas unidades de tratamento têm como finalidade a transformação de nitrogênio amoniacal em nitrato, pois a amônia e o nitrito são tóxicos para os peixes. O nitrogênio amoniacal tende a se acumular na água de cultivo, pois é um importante produto de excreção dos organismos aquáticos e degradação da ração não consumida. Nestes filtros biológicos, os microorganismos responsáveis pelo tratamento da água residuária se encontram aderidos no meio de preenchimento, formando um biofilme. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar as comunidades microbianas presentes no biofilme associado ao filtro biológico de uma unidade experimental de tratamento de efluente de aquacultura. Durante o experimento, realizado em dois sistemas paralelos representando unidades de aquacultura com e sem recirculação de água, também foram monitorados parâmetros de qualidade da água. Os tanques experimentais foram povoados com juvenis de tilápias-do-Nilo (Oreochromis niloticus), que foram submetidos a pesagens a cada quinze dias para avaliar seu ganho de biomassa. As bactérias foram identificadas através da técnica de análise microbiológica da hibridização fluorescente in situ (FISH). A estrutura do biofilme foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que a nitrificação teve um papel mais importante no controle da qualidade da água no sistema com recirculação em relação ao tanque sem recirculação. A análise microbiológica do meio de preenchimento do filtro revelou uma presença marcante (com proporções de Cy3/DAPI variando entre 0,5% e 7,6%) de células ativas de organismos nitrificantes (oxidadores de amônia e de nitrito), pertencendo a gêneros distintos como Nitrobacter, Nitrococcus e Nitrosomonas, além de outros grupos de presença expressiva, como bactérias filamentosas (com proporções de 11,2% a 17,3% da contagem de células marcadas com DAPI). As imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura revelaram a natureza do arranjo destas bactérias no meio filtrante, caracterizando um biofilme bem desenvolvido, composto por diversos morfotipos microbianos. O conhecimento das bactérias que compõe este biofilme pode tornar possível a geração de melhorias que podem ser implementadas para aumentar a eficiência do sistema. / In recirculating aquaculture, biological filters are used for treating the effluent before it returns to tanks. These treatment units are intended for transforming ammoniacal nitrogen into nitrate, since ammonia and nitrite are toxic to fish. Ammoniacal nitrogen tends to accumulate in culture water, because it is an important excretion product from aquatic organisms and also due to degradation of non consumed feed. In these biological filters, microorganisms responsible for the treatment of waste water adhere to the filler, forming a biofilm. The present work intended to characterize the microbial community present in the biofilm associated to the biological filter at an experimental aquaculture effluent treatment unit. During the experiment, conducted in two parallel systems representing aquaculture units with and without water recirculation, water quality parameters were also monitored. Experimental tanks were populated with juvenile Nile Tilapias (Oreochromis niloticus), which were subjected to weighing every 15 days in order to assess their biomass gain. Bacteria were identified through the microbiological analysis technique of Fluorescent In Situ Hybridization (FISH). The biofilm structure was assessed using scanning electron microscopy. The results indicate that nitrification had a more important role in the control of water quality in the system with recirculation compared with the tank without recirculation. The microbiological analysis of the filter media revealed a significant presence (with Cy3/DAPI range between 0.5% e 7.6%) of active cells from nitrifying organisms (ammonia and nitrite oxidizers), which belonged to different genera such as Nitrobacter, Nitrococcus and Nitrosomonas, in addition to groups that had an expressive presence, such as filamentous bacteria (representing 11.2% to 17.3% of the total DAPI stained cells). Scanning Electron Microscopy images revealed the nature of the arrangement of these bacteria in the filtering media, characterizing a well developed biofilm made up of diverse microbial morphotypes. The knowledge about the bacteria making up the biofilm may enable improvements that can be implemented to increase system effectiveness.

Esta dissertação teve como objetivo analisar teórica e empiricamente o repasse das oscilações cambiais para os níveis de preços no Brasil, através da estimação do pass-through. O período analisado foi de 1994 a 2014, com foco no período de taxa de câmbio flexível. O pass-throughfoi estimado em duas abordagens distintas, através de um OLS em janelas fixas (rollingwindows) onde os parâmetros são fixos no tempo e através de um modelo com parâmetros variáveis no tempo, pelo Filtro de Kalman. Os resultados apresentaram evidências de uma queda do repasse com a adoção do regime de câmbio flutuante, um repasse cambial menor após apreciações do que após depreciações eque reações do IGP-DI do IPA são mais rápidas e intensas a choques da taxa de câmbio que o IPCA. / This dissertation analyzed theoretically and empirically the pass-through from exchange ratetoinflationin Brazil. The analyzed period extends from 1994 to 2014, focusing on the floating exchange rate regime. Two methodologies were employed: i) an OLS through rolling windowsin which the parameters are fixed in time and ii) aKalman filter, with varying-parameters. The results suggested a lower pass-through since the adoption of a floating exchange rate regime andalso a lower pass-through after an appreciation then after depreciations. In addition, responses of the IGP-DI and IPAfrom exchange rate shocks are faster and more intense thanthose of IPCA.

Este trabalho apresenta metodologias para a construção e a sintonia de estimadores de estados não-lineares visando aplicações práticas. O funcionamento de um estimador de estados não-linear está calcado em quatro etapas básicas: (a) sintonia; (b) predição; (c) atualização da matriz de covariância de estados; (d) filtragem e suavização dos estados. As principais contribuições deste trabalho para cada uma destas etapas podem ser resumidas como segue: (a) Sintonia. A sintonia adequada da matriz de covariância do ruído de processos é fundamental na aplicação dos estimadores de estado com modelos sujeitos a incertezas paramétricas e estruturais. Sendo assim, foi proposto um novo algoritmo para a sintonia desta matriz que considera dois novos métodos para a determinação da matriz de covariância dos parâmetros. Este algoritmo melhorou significativamente a precisão da estimação dos estados na presença dessas incertezas, com potencialidade para ser usado na atualização de modelos em linha em práticas industriais. (b) Predição. Uma das etapas mais importantes para a aplicação do estimador de estados é a formulação dos modelos usados. Desta forma, foi mostrado como a formulação do modelo a ser usada em um estimador de estados pode impactar na observabilidade do sistema e na sintonia das matrizes de covariância. Também são apresentadas as principais recomendações para formular um bom modelo. (c) Atualização da matriz de covariância dos estados. A robustez numérica das matrizes de covariância dos estados usadas em estimadores de estados sem e com restrições é ilustrada através de dois exemplos da engenharia química que apresentam multiplicidade de soluções. Mostrou-se que a melhor forma de atualizar os estados consiste na resolução de um problema de otimização sujeito a restrições onde as estimativas fisicamente inviáveis dos estados são evitadas. Este também preserva a gaussianidade dos ruídos evitando que estes sejam mal distribuídos. (d) Filtragem e suavização dos estados. Entre as formulações estudadas, observou-se também que a melhor relação entre a acuracidade das estimativas e a viabilidade de aplicação prática é obtida com a formulação do filtro de Kalman estendido sujeita a restrições (denominada Constrained Extended Kalman Filter - CEKF), uma vez que esta demanda menor esforço computacional que a estimação de horizonte móvel, apresentando um desempenho comparável exceto no caso de estimativas ruins da condição inicial dos estados. Como uma solução alternativa eficiente para a estimação de horizonte móvel neste último caso, foi proposto um novo estimador baseado na inclusão de uma estratégia de suavização na formulação do CEKF, referenciado como CEKF & Smoother (CEKF&S). / This work presents approaches to building and tuning nonlinear state estimators aiming practical applications. The implementation of a nonlinear state estimator is supported by four basic steps: (a) tuning; (b) forecast; (c) state covariance matrix update; (d) states filtering and smoothing. The main contributions of this work for each one of these stages can be summarized as follows: (a) Tuning. An appropriate choice of the process-noise covariance matrix is crucial in applying state estimators with models subjected to parametric and structural uncertainties. Thus, a new process-noise covariance matrix tuning algorithm is presented in this work which incorporates two new methods for the parameter covariance matrix computation. The algorithm has improved significantly the state estimation accuracy when the presence of such uncertainties, with potential to be applied in on-line model update in industrial practice. (b) Forecast. One of the most important stages in applying state estimators is the used model formulation. In this way, it has been shown that the model formulation to be used in state estimator can impact on the system observability and noisecovariance matrices tuning. In this work it is also presented the main recommendations to formulate an appropriated model. (c) State covariance matrix update. The numerical robustness of the state covariance matrices used in unconstrained and constrained state estimators is illustrated by two chemical engineering examples tending to multiple solutions. It has been shown that the best technique to update the states consists in solving an optimization problem subjected to constraints, since it prevents from physically unfeasible states. It also preserves the noise gaussianity preventing from bad noise distribution. (d) States filtering and smoothing. Among the studied formulations, it was also noticed that the better relationship between performance and practical application is obtained with an extended Kalman filter formulation subjected to constraints (called Constrained Extended Kalman Filter - CEKF) because it requires small computational effort than MHE with comparable performance, except in case of poor guesses of the initial state. As an efficient solution for moving horizon estimation in the last case, it was proposed a new estimator based on the addition of a smoother strategy into the CEKF formulation, referred as CEKF & Smoother (CEKF&S).

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-06T15:09:52Z No. of bitstreams: 2 Helber_Tese_Digital.pdf: 17753634 bytes, checksum: 00c508d6a86f3bb67eb2a5c0b47d58b7 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T15:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Helber_Tese_Digital.pdf: 17753634 bytes, checksum: 00c508d6a86f3bb67eb2a5c0b47d58b7 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-08-06 / O controle orientado pela tensão é uma das técnicas mais usadas para a operação e o controle de quaisquer equipamentos conectados à rede elétrica através de um conversor eletrônico CC-CA, tais como: sistemas de geração de energia distribuída, sistemas de energia ininterrupta e filtros ativos. Por isso, a estimação rápida e precisa do ângulo de fase e por vezes da magnitude instantânea do vetor tensão de sequência positiva na frequência fundamental de uma rede elétrica é essencial para atingir bons desempenhos no controle daqueles sistemas. Então, o presente trabalho apresenta uma revisão de alguns dos principais métodos de sincronização encontrados na literatura, mostrando as vantagens e deficiências dos mesmos. Outrossim, dois novos métodos são concebidos nesta tese e comparados com os demais. As suas funcionalidades são corroboradas por meio de simulações e experimentos. Salienta-se que o enfoque é dado às técnicas empregadas em sistemas elétricos trifásicos.