[pt] A grande demanda por visualização através de imagens aliada ao caracter não invasivo das medidas de campo magnético motiva o desenvolvimento de ferramentas para o processamento de sinais em biomagnetismo. A técnica de filtragem inversa no domínio da freqüência, utilizada para restauração de imagens óticas, foi aplicada para se obter, a partir do campo magnético medido, uma imagem de sua fonte. Diversas simulações com distribuições de momentos magnéticos foram realizadas para se avaliar a qualidade da recuperação em presença de ruído. A técnica foi também aplicada em medidas experimentais obtidas com um mangnetômetro supercondutor. / [en] The great demand for images and the non-invasive character of the magnetic field measurements encourage the development of tools for signal processing in biomagnetism. The inverse filtering in the frequency domain technique often used in optical image restoration was applied to obtain an image of the source of magnetic field from its measured magnetic signal. Many simulations with two-dimensional magnetic moment distribution were carried out to determine the quality of the recovery in the presence of noise. The algorithm was also used with experimental data from measurement made with a super conducting magnetometer.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / El desarrollo y evolución de inversores ha aumentado en los últimos años debido a la gran cantidad de aplicaciones que incluyen estos dispositivos, entre ellas se cuenta la conversión de la energía, tracción eléctrica, máquinas y generación distribuida. Además, el control de estos dispositivos ha sido un tema muy estudiado, ya que se requiere convertir la energía eficientemente para aprovechar al máximo la generación de esta. El control predictivo basado en modelos (MPC) es una estrategia prometedora para el control de inversores, la cual tiene como característica el uso de modelos matemáticos del sistema para predecir comportamientos futuros y seleccionar acciones de control apropiadas. Dentro de las ventajas de MPC es que se pueden controlar varias variables con una sola ley de control. Esto puede lograrse mediante la introducción de los objetivos de control en la función de costo. Cada término adicional en la función tiene un factor de ponderación específico. Estos parámetros tienen que ser diseñado correctamente con el fin de lograr el rendimiento deseado, ya que la mala elección de estos puede provocar la inestabilidad del sistema. El primer objetivo de esta tesis es el diseño de una estrategia de control predictivo multi-objetivo para inversores, con el fin de evitar la selección de los ponderadores dentro de la función de costo de MPC. Esto se realizó para los métodos de control predictivo de estado finito (FCS-MPC) y control predictivo modulado (M2PC). Para obtener la solución del problema se encuentra la frontera óptima de Pareto, evaluando todos los estados de conmutación factibles, aprovechando la naturaleza discreta del inversor. Luego la acción de control se escoge mediante el algoritmo e-constraint. Como resultado se obtuvo que no fue necesario la elección de pesos, ya que con esta formulación la solución del problema se puede escoger flexiblemente y a criterio del diseñador, no obstante se debe seleccionar un parámetro e, el cual tiene relación directa con el rendimiento. Finalmente el criterio del diseñador es más fácil de elegir que el peso. Asimismo, la propuesta multi-objetivo presenta todas las características de MPC, por ejemplo, compensación de retardos, fácil inclusión de no linealidades y restricciones, entre otras. El segundo objetivo corresponde al diseño de un método para la sintonización de MPC. Como la frontera de Pareto es difícil de obtener en tiempo real, se busca emular el comportamiento del problema multi-objetivo (MO-MPC) en FCS-MPC. Para ello se genera un simulador de la planta real con tal de obtener la respuesta del sistema. Basado en la frontera de Pareto dinámica, es posible estimar un ponderador lambda(k), que conecte FCS-MPC con MO-MPC en el instante k (J=J_1+\lambda(k) J_2). Con ello se utiliza una función de lambda(k) en vez de un valor fijo en la función de costo. Se comprobó que esta forma de sintonización logra emular el comportamiento de MO-MPC, y es capaz de adaptarse a distintas condiciones del sistema, dado el modelo dinámico del ponderador. Para validar las propuestas de esta tesis se utilizó la topología de un filtro activo de potencia en paralelo (SAPF). Se observó que este sistema es capaz de compensar reactivos, armónicos y desbalances indistintamente de la carga no lineal utilizada. Por último, se realizó una implementación experimental para validar la propuesta multi-objetivo para M2PC. Se utilizaron diversas condiciones en la frontera de Pareto, obteniéndose que el criterio con mejores resultados es escoger la acción de control más cercana al origen dentro de la frontera, debido a que se minimizan todos los objetivos al mismo tiempo, con igual importancia.

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Durante los últimos años los niveles de precios de los commodities han alcanzado valores sumamente altos, y los metales de uso industrial han tenido un rol importante en este boom. La explicación que se encuentra en la literatura es que ellos se ven directamente influenciados por las variaciones de la economía mundial, por lo que presentan un comportamiento cíclico, con períodos de precios altos y bajos. En este trabajo se realiza un estudio acerca de los precios de cinco metales industriales: aluminio, cobre, estaño, plomo y zinc. Lo que se busca es encontrar una relación entre el patrón temporal que se observa en sus precios con indicadores de la actividad macroeconómica mundial. En este caso se utilizan variables macroeconómicas de siete países importantes de la OCDE más China: índices de producción industrial, tasas de interés y tipos de cambio. Para esto, se utiliza la herramienta econométrica conocida como El Filtro de Kalman. Con ella, mediante una representación denominada Estado-Espacio, se obtiene un componente común a las cinco series de precios en estudio, que se postula es capaz de representar el estado general de la economía. Posteriormente se relaciona este factor con las variables macroeconómicas mencionadas, donde se estima una regresión entre el factor común y estos indicadores. Además, para sensibilizar estos resultados, mediante el uso de los Filtros de Hodrick-Prescott y Pasabanda, para cada serie se extrae un componente de tendencia y un componente cíclico, con la idea de ver la relación que existe entre ellos y los indicadores de la economía global. Finalmente se motiva un análisis acerca de la competitividad de países ricos en recursos mineros. Se pretende plantear la discusión de si tener una producción diversificada de metales provoca que una determinada empresa y país alcance una posición más competitiva en el mercado de estos commodities. Los resultados principales muestran que los precios de los commodities considerados en el análisis se ven afectados por un factor común a ellos. Al momento de relacionar este factor con los indicadores macroeconómicos no se encuentra una relación significativa, lo que cambia al utilizar nuevas variables representativas de estas economías (PIB e importaciones totales de China). Del análisis que se hace con las dos técnicas para filtrar las series de precios, se obtienen resultados que indican que el estaño es el metal que presenta las mayores diferencias con el resto. Respecto a la discusión sobre competitividad, se plantea que empresas con una dotación más diversificada de recursos son más competitivas al ser capaces de adoptar estrategias globales, las que les permiten acceder con mayor facilidad al recurso escaso, la tierra, y asegurar su producción en el largo plazo.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / El presente proyecto de tesis se centra en la implementación de un filtro activo con el objeto de solucionar algunos de los problemas asociados a la calidad de la energía en un sistema eléctrico trifásico con neutro o red trifásica de 4-hilos. En este tipo de sistemas se conectan típicamente cargas no-lineales, desbalanceadas e incluso monofásicas, produciéndose desbalances y distorsión armónica en las señales. Estas cargas son habituales en sistemas de baja tensión, donde ha aumentado el uso de electrodomésticos y otros sistemas electrónicos que pueden generar armónicos. Al existir desbalances y distorsión, se producen torques pulsantes en las máquinas, mayores pérdidas en los transformadores, problemas en los sistemas de iluminación, etc. Por estos motivos se deben utilizar filtros y compensadores que permitan la correcta operación del sistema de distribución. En esta tesis se propone el uso de filtros activos basados en electrónica de potencia. Para compensar el desbalance y distorsión se busca implementar filtros activos de conexión paralela a la red, compensando corrientes armónicas y de secuencia negativa definida por una carga no-lineal y/o desbalanceada. Para esto se realiza el control mediante la plataforma dSPACE DS1103 de un conversor trifásico 2L-VSC (2 Level-Voltage Source Converter, del inglés) y 4-piernas operando en modo corriente, con lo cual se compensan los armónicos y desbalances en la corriente desde el punto de vista de la red. Las corrientes de referencias para el sistema de control son obtenidas mediante la novedosa teoría de la potencia conservativa o CPT (Conservative Power Theory, del inglés) considerando las condiciones de operación de una microrred ubicada en una comunidad en el norte de Canadá. Además, se obtienen algunos resultados mediante la clásica teoría de las potencias instantáneas o p-q. Por otra parte, en una microrred pueden aparecer variaciones considerables en la frecuencia eléctrica, debido a la intermitencia de las fuentes de energía y a las estrategias de control droop que se utilizan para compartir carga entre las unidades de generación. Por ello, en este trabajo de investigación se implementa un sistema de controladores resonantes de forma auto-sintonizante de acuerdo a la frecuencia de operación y considerando todas las componentes de secuencia. Se identifican al menos tres aportes en este trabajo de tesis. El primero es la implementación de un filtro activo operando sobre una red de 4-hilos, estas redes son de interés en la operación de microrredes y redes débiles. La implementación también será la base para futuras investigaciones como, por ejemplo, el estudio de nuevas estrategias de control predictivo en filtros activos. El segundo aporte se refiere a la programación del controlador dSPACE DS1103 para el control de un conversor 2L-VSC y 4-piernas. La tercera y más relevante contribución es la aplicación del algoritmo CPT a un filtro activo de 4-piernas considerando variación de frecuencia en el sistema de distribución. Y más aun considerando el control de las componentes de corriente de secuencia positiva, negativa y cero.

[pt] A importância da estrutura a termo da taxa de juros dificilmente é exagerada. A estrutura a termo agrega de forma sucinta uma quantidade enorme de informação sobre o estado presente e sobre as expectativas futuras da economia de um país. Nesse trabalho, utilizando técnicas de estimação por filtro de Kalman, estimamos, com dados brasileiros, quatro modelos teóricos da ETTJ, todos casos particulares do modelo afim estudado por Duffie e Kan (1996). Analisamos o resultado de nossas estimações tendo em vista o comportamento histórico da ETTJ brasileira durante o período. Comparamos os modelos entre si, apontando para aqueles que melhor se ajustam aos dados observados. Avaliamos que nossos resultados suportam resultados anteriores de que a hipótese das expectativas não é verificada na ETTJ brasileira. / [en] The importance of the term structure of interest rates is hardly exaggerated. The term structure succinctly summarizes an enormous quantity of information about the actual state and about the future expectations of/ for the economy of a country. Within this work, using Kalman filter estimation techniques, we estimate, with Brazilian data, four different models of the term structure, all particular cases of the affine model studied by Duffie and Kan (1996). We analyze the parameter estimates relating it to the historical behavior of Brazilian data during the sample period. We compare the models among them, choosing the one most successful in fitting the data. Our results support a previous result regarding the non-validity of the expectation hypotheses in the Brazilian term structure.

Ingeniero Civil Eléctrico / Desde hace algunos años que la disciplina especializada en el diagnóstico de fallas en sistemas y el pronóstico de eventos que pudieran afectar la salud de éstos, denominada Prognostics and Health Management (PHM), ha ido tomando cada vez más fuerza y ha empezado a consolidarse como una nueva área de la ingeniería. Esta disciplina tiene como eje principal la caracterización del estado de salud de los sistemas dinámicos, ya sea a través de enfoques probabilísticos, posibilísticos, o epistémicos, por nombrar algunos; siendo el enfoque probabilístico el adoptado en la presente Tesis. Dado que la mayoría de los sistemas se conciben mediante complejas relaciones que suelen establecerse en base a no linealidades e incertidumbre no necesariamente Gaussiana, el empleo de métodos secuenciales de Monte Carlo -también llamados filtros de partículas- ha tomado gran relevancia para el diagnóstico de la salud de los sistemas. Los filtros de partículas proveen una distribución empírica de probabilidad para los estados del sistema siguiendo un enfoque Bayesiano. Es muy frecuente que en rutinas de estimación, y en especial al usar filtro de partículas, algunas de las mediciones que debiesen proporcionar los sensores se pierdan de manera parcial o total. En el caso de una pérdida parcial, se propone una estrategia basada en la Teoría de Imputaciones Múltiples desarrollada en los años 60' que permite incorporar la incertidumbre que hay al perder solo parte de la información. Por otra parte, cuando se pierde acceso a la totalidad de las mediciones se puede hablar de un problema análogo al de pronóstico. Se propone un algoritmo que recibe como entrada una distribución empírica producto del final de una etapa de estimación basada en filtro de partículas, en la cual se propaga incertidumbre haciendo uso de sigma-points y del ajuste paramétrico de mezclas de Gaussianas para la aproximación de distribuciones de probabilidad. Además de los algoritmos anteriormente mencionados, en esta Tesis se presenta la deducción y demostración de una nueva medida de probabilidad de falla de sistemas en el contexto de monitoreo en línea, la cual modifica el estado-del-arte y abre nuevas ramas de investigación que pueden influir fuertemente en el desarrollo de nuevos sistemas de toma de decisiones. Los desarrollos presentados en esta Tesis abordan principalmente el caso del problema de estimación y pronóstico del Estado-de-Carga de baterías de ion-litio para el análisis y validación de los algoritmos que se proponen dada su relevancia en la autonomía de los dispositivos electrónicos que requieren procesamiento de información en tiempo real; tales como tablets, celulares, vehículos o micro-redes, por nombrar algunos ejemplos.

O controle de plantas daninhas é uma importante preocupação para a agricultura tendo em vista as perdas de produtividade que estas causam ao competir com a cultura por água, luz e nutrientes. O uso de herbicida é a forma de manejo mais empregada em todo o mundo para o controle destas plantas. Entretanto, o uso frequente de um dado herbicida, além de causar diversos impactos ambientais, pode levar à diminuição da eficiência do próprio herbicida ao promover a seleção de plantas que são resistentes a este herbicida. Com o crescente número de novos casos de biótipos resistentes aos herbicidas, conter a evolução da resistência tornou-se uma necessidade para a agricultura convencional. Assim, grande esforço tem sido despendido para compreender este fenômeno e tentar contornar este problema. Neste sentido, os modelos computacionais se apresentam como importantes ferramentas para investigar os efeitos dos diversos fatores, em particular das estratégias de aplicação dos herbicidas, que influenciam na dinâmica da evolução da resistência. Com esta motivação, este trabalho tem como objetivo propor e estudar algumas estratégias de aplicação de herbicidas, ou ditos simplesmente controladores, que sejam implementáveis e que diminuam os impactos ambientais considerando a evolução da resistência. Para isto, assumimos que existe um herbicida, denominado neste trabalho por herbicida recomendado, que é o preferível dentre os disponíveis por produzir uma boa relação entre os benefícios produtivos e os malefícios aos ecossistemas. Para projetar os controladores, assumimos que é possível obter informações sobre a identificação visual da resistência em campo, feitas por um agente quando o número de indivíduos resistentes ultrapassa um certo limiar, assim como informações sobre a quantidade de plantas daninhas na área, feita possivelmente empregando técnicas de sensoriamento remoto. Então, para definir os controladores, empregamos diretamente a identificação visual da resistência e estimativas para o banco de sementes e para a fração dos genótipos do banco, geradas por um filtro de Kalman a partir de informações sobre a quantidade de plantas na área. Os controladores foram avaliados em relação à preservação da eficiência do herbicida recomendado, produtividade, impacto ambiental e propagação da resistência. Concluímos destes estudos que o controlador sugerido pode apresentar melhores resultados que os obtidos por controladores ditos convencionais, que se baseiam apenas na informação de identificação da resistência em campo. / Weed control is a major concern in agriculture as it causes significant loss of productivity by competition for water, sunlight and nutrients. The use of herbicides is the most common practice in the world to control them. However, the frequent use of a particular herbicide, besides causing many environmental impacts, may lead to loss of efficiency by promoting herbicide resistance via selection of resistant individuals. Considering the increasing number of herbicide resistant biotic, restraining resistance evolution is becoming a necessity for the conventional agriculture. This motivates a great deal of research effort to understand the involved phenomena and eventually to circumvent the problem. To this end, computational models are of great aid to understand the impact of many different aspects involved in this problem, in particular, to understand how different herbicide strategies usage lead to different resistance evolution dynamics. In this thesis we propose and study some strategies for herbicide application, which we refer to as controllers. We seek for controllers that can be implemented in real word crops growing, while decreasing environmental impacts and restrain resistance evolution. We assume that there exists one herbicide of choice for a given crop, meaning that it is preferred in terms of environmental impact and efficiency. To define the controllers, we assume that it is possible to obtain visual information on resistance, meaning that we observe when the proportion of resistant individuals is above a threshold. Also, we assume noisy observation of the number of adult weed individuals, possibly made by remote sensing. So, the controller directly employs the visual identification information and an estimate for the number of resistant seeds in the seed bank, generated by the Kalman filter using information on the number of adult weed. This strategy was evaluated in terms of herbicide efficiency preservation, crop production, environmental impact and resistance proliferation. We conclude that the proposed control strategies performed better than other strategies, called conventional strategies that are based only on the visual identification information.

Esta tesis doctoral trata acerca de los sistemas de compensación activos con conexión en paralelo, utilizados para la mejora de la calidad de la potencia y de la eficiencia energética en las redes eléctricas de distribución y en las instalaciones a cuatro hilos. En la presente tesis se desarrolla un nuevo control del filtro o compensador activo de potencia con la capacidad de seleccionar las potencias ineficientes a compensar basado en el IEEE Std. 1459-2010. Algunos términos de potencia definidos en la IEEE Std. 1459-2010 presentan inconsistencias cuando se desarrollan las expresiones propuestas en la norma. Estas inconsistencias son corregidas con un nuevo procedimiento de cálculo que redefine la corriente efectiva (Ie) y el voltaje efectivo (Ve). Con los nuevos valores de Ve e Ie algunas magnitudes de la IEEE Std. 1459-2010 son recalculadas mientras que otras no se modifican. Se propone el uso de la teoría de la potencia instantánea para explicar los fenómenos que suceden en los sistemas eléctricos. Esta nueva teoría de la potencia eléctrica sirve simultáneamente para medir, cuantificar, y compensar los fenómenos de los sistemas eléctricos, inclusive puede ser usada para determinar las fuentes de distorsión armónica. Mediante el análisis de los flujos de potencia instantáneos se demuestra que la única potencia eficiente de los sistemas eléctricos es la potencia activa fundamental de secuencia positiva (P1+). En relación con el compensador activo de potencia, se deducen las corrientes que debe inyectar el compensador para la estrategia de compensación global, en la que el SAPC genera todas las corrientes ineficientes que demanda la carga Estas corrientes están basadas en la norma IEEE Std. 1459-2010 y en la nueva teoría de la potencia instantánea propuesta. / Muñoz Galeano, N. (2011). Contribución a la mejora de la eficiencia energética en sistemas trifásicos a cuatro hilos mediante la compensación selectiva de las potencias ineficientes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10988 / Palancia