Nesta tese de doutorado é proposta uma abordagem para estimar a velocidade angular de geradores síncronos conectados em um sistema elétrico de potência, a partir de sinais que podem ser facilmente mensurados, tais como a corrente e a tensão na barra do lado de alta tensão do transformador que conecta o gerador em análise ao restante do sistema. Uma vez que informações precisas sobre o comportamento dinâmico do sistema são de elevada importância para um controle efetivo do SEP, especialmente com o aumento da complexidade da rede, a abordagem proposta nesta tese fornece uma estimativa do sinal de velocidade que pode ser aplicada no estudo da estabilidade a pequenas perturbações para mitigar os problemas inerentes a presença das oscilações eletromecânicas mal amortecidas nos SEPs. A abordagem desenvolvida é composta por dois métodos sendo cada um deles aplicável dependendo das características do problema a ser resolvido e das informações disponíveis para tanto. No primeiro método, uma técnica de sensibilidade da trajetória é aplicada ao sinal de diferença entre a resposta obtida pelo modelo simulado e aquela fornecida por dados amostrados no sistema real emulado. A partir desse sinal de erro e das curvas de sensibilidade, a técnica possibilita calibrar os coeficientes de um modelo linear do SEP e, consequentemente, descrever de forma precisa a resposta da velocidade do gerador em análise. No segundo método, uma técnica de filtragem é utilizada (filtro de Kalman Unscented) a qual fornece uma estimativa adequada para a velocidade angular do rotor mesmo quando elevadas discrepâncias são observadas entre a saída do modelo simulado e a resposta amostrada no sistema real. Os resultados obtidos sobre diferentes sistemas testes evidenciam a eficiência da abordagem proposta. / In this thesis, an approach is proposed to estimate the rotor speed of synchronous generators connected to an electric power system (EPS), from signals that can be easily sampled by measuring equipment, such as current and voltage in high voltage side of the step-up transformer of the power plant. Accurate information about the dynamic behavior of system is essential for effective control and reliable operation of EPS, especially with the increasing complexity of the grid. Hence, the main aim of this work is to provide an estimate of the rotor speed signal that can be applied in the area of small-signal stability, in order to mitigate the detrimental effects of poorly damped electromechanical oscillations in EPSs. The developed approach is composed of two methods, where each of them is applicable depending on the characteristics of the problem to be solved and the available information. In the first method, a trajectory sensitivity technique is applied on the mismatch between the simulated output in the system linear model and the response of the real system. Using this error signal and the sensitivity curves, this method allows to identify and to calibrate some coefficients of the linear model and, consequently, to adequately describe the speed response of the generator under analysis. In this second method, a filtering technique is used, the Unscented Kalman Filter, which provides an adequate estimate for rotor speed even when high discrepancies are observed between the linear model and the sampled response of real system. The results obtained on test systems with different characteristics show the efficiency of the proposed approach.

A demanda por mais flexibilidade nas fábricas e serviços originou um aumento no volume de operações internas de carga e descarga, devido à maior diversidade dos elementos transportados. Logo, na busca por um fluxo de materiais mais eficiente, as empresas passaram a investir em soluções tecnológicas, entre elas, o uso de Automated Guided Vehicles (AGVs), por conta do custo mais atrativo e do avanço em relação aos primeiros AGVs, que até então dependiam de uma infraestrutura adicional para suportar a navegação. Muitos AGVs modernos possuem movimentação livre e são orientados por sistemas que utilizam sensores para interpretar o ambiente, sendo assim, tornar os AGVs autônomos despertou o interesse de pesquisadores na área de robótica móvel para o desenvolvimento de sistemas capazes de auxiliar e coordenar a navegação. Novas técnicas de localização, tal como a localização baseada em marcadores reflexivos, e a construção de armazéns com layouts estruturados para a navegação viabilizaram o uso de AGVs autônomos, entretanto sua utilização em armazéns existentes ainda é um desafio. Neste contexto, o Laboratório de Robótica Móvel (LabRom) do Grupo de Mecatrônica da EESC/USP, através do projeto do Armazém Inteligente, tem pesquisado os problemas de: roteamento, gerenciamento das baterias, navegação e auto-localização. Robôs autônomos precisam de um sistema de auto-localização eficiente e preciso para navegar com segurança, o qual depende de um mapa e da interpretação do ambiente utilizando sensores embarcados. Para alcançar esse objetivo este trabalho propõe um Sistema de Auto-localização baseado no Extended Kalman Filter (EKF) como solução. O sistema, desenvolvido em linguagem C, interage com outros dois sistemas: roteamento e navegação e foi implementado em um armazém simulado utilizando o software Player/Stage, mostrando ser confiável no fornecimento de uma estimativa de localização baseada em odometria e landmarks com localização conhecida. O sistema foi novamente testado utilizando a odometria de um robô móvel Pioneer P3-AT e os valores de um sensor de medição laser 2D SICK LMS200 extraídos de um ambiente indoor real. Para este teste foi construído um feature-based map a partir de um desenho de planta baixa no formato CAD e utilizou-se o algoritmo de segmentação Iterative End-Point Fit (IEPF) para interpretar o ambiente. Os resultados mostraram que as vantagens oferecidas pelas características padronizadas de um ambiente indoor, semelhante a um armazém, podem viabilizar o uso do Sistema de Auto-localização em armazéns existentes. / The demand for more flexibility in factories and services led to an increase in the volume of internal operations of loading and unloading, due to the greater diversity of elements transported. Hence, in the search for a more efficient materials flow, companies went to invest in technology solutions, among them, the use of Automated Guided Vehicles (AGVs), on account of the more attractive cost and improvement over the first AGVs, which hitherto depended of an additional infrastructure to support navigation. Many modern AGVs have free movement and are guided by systems that use sensors to interpret the environment, thus make AGVs autonomous aroused the interest of researchers in the mobile robotics field to development of systems able to assist and coordinate the navigation. New localization techniques, such as localization based on reflective markers, and the construction of warehouses with structured layouts for navigation did feasible the use of autonomous AGVs, however its use in existing warehouses is still a challenge. In this context, the Mobile Robotics Lab (LabRom) of the Mechatronics Group of EESC/USP, through the Intelligent Warehouse Project, has researched the problems: routing, battery management, navigation and self-localization. Autonomous robots need an efficient and accurate self-localization system to safely navigate, which depends on one map and of the interpretation of the environment using embedded sensors. To achieve this goal, this work proposes a Self-Localization System based on the Extended Kalman Filter (EKF) as a solution. The system, developed in C language, interacts with two other systems: routing and navigation and was implemented in a simulated warehouse using the Player/Stage software, showing to be reliable in providing an estimative of localization based on odometry and landmarks with known localization. The system was again tested using the odometry of mobile robot Pioneer P3-AT and the values of a 2D Laser Rangefinder SICK LMS200 extracted from a real indoor environment. For this test was built a feature-based map from a floor plan design in CAD format and was used the segmentation algorithm Iterative End-Point Fit (IEPF) to interpret the environment. The results showed that the advantages offered by the standard features of indoor environment, like a warehouse, can enable the use of the Self-Localization System on the existing warehouses.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-16T15:47:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CrescimentoCaracterizacaoCristais.pdf: 1107511 bytes, checksum: 16039328573999ac9984efd6af2888d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Albirene Aires (albireneufpa@gmail.com) on 2014-06-16T14:29:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CrescimentoCaracterizacaoCristais.pdf: 1107511 bytes, checksum: 16039328573999ac9984efd6af2888d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-16T14:29:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CrescimentoCaracterizacaoCristais.pdf: 1107511 bytes, checksum: 16039328573999ac9984efd6af2888d4 (MD5) Previous issue date: 2011 / Neste trabalho, cristais de sulfato níquel dopados com íons de manganês (NSH: Mn) e cristais de sulfato níquel dopados com de íon de magnésio (NMgSH) foram crescidos e posteriormente caracterizados pelas técnicas de difração de raios X e de espectroscopia Raman. Os resultados obtidos mostraram que os cristais dopados possuem estrutura muito semelhante a do cristal de sulfato de níquel puro (NSH), com uma deformação anisotrópica nas dimensões da célula unitária em relação ao cristal puro. O objetivo do presente estudo foi crescer dois novos monocristais de boa qualidade óptica para serem usados como filtros ópticos de banda passante. Os cristais de sulfato de níquel hexa-hidratado (NHS) são conhecidos por possuírem espectros de transmissão óptica, que tem atraído muita atenção, pois apresentam duas regiões com alta eficiência de transmissão, aproximadamente 80%, sendo a primeira região entre 200 e 350 nm e a segunda entre 400 e 600 nm, e uma alta eficiência de absorção em outras regiões do espectro UV-VIS. Um espectro de transmissão de luz com estas características é semelhante a um filtro óptico. Analises Termogravimetric (TGA) foram realizadas para cristais puros e dopados. A temperatura de decomposição obtida para o NSH foi de 73 ° C, enquanto que os cristais de NSH:Mn e NMgSH apresentam valores de 82 ° C e 86 º C, respectivamente. Como pode ser facilmente percebido, a estabilidade térmica de cristais com o íons de Mn ou Mg em suas estruturas é significativamente maior. A banda de transmissão entre 200 e 350 nm no espectro óptico de NSH foi observada com redução significativa em sua largura nos espectros de transmissão dos cristais dopados restringindo assim a região do espectro conhecida como UVA. / In this work, manganese ions doped nickel sulphate crystals (NSH:Mn) and magnesium ion doped nickel sulphate crystals (NMgSH) were grown and later characterized by X-ray diffraction and Raman spectroscopy techniques. The results obtained showed that the doped crystals possess a structure very similar to that of the pure nickel sulphate crystal (NSH), with an anisotropic deformation in the unit cell dimensions compared to the pure crystal, undergoing expansion in unit. The aim of the present study was to grow two new single crystals of good optical quality to be used as optical bandpass filters. Nickel sulfate hexahydrate (NHS) crystals are known to possess an optical transmission spectrum which has attracted much attention because it presents two regions with high transmission efficiency of approximately 80%, the first region being between 200 and 350 nm and the second between 400 and 600 nm, and a high absorption efficiency in other regions of the UV-VIS spectrum. A light transmission spectrum with these characteristics is similar to an optical filter. Termogravimetric (TGA) analyses were carried out for pure and doped crystals. The obtained decomposition temperature of NSH was found to be 73 °C while that NSH: Mn and NMgSH crystals present values of 82 ° C and 86 C respectively. As can be easily perceived, the thermal stability of crystals with Mn or Mg ions in their structures is significantly higher. The transmission band between 200 and 350 nm in the optical spectrum of NSH was found to be narrower in the transmission spectrum of the doped crystal thus restricting the region of the spectrum known as UVA.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ademir Natal Correa.pdf: 1505539 bytes, checksum: fd8e294f5766bf4043789d75eba28f1f (MD5) Previous issue date: 2007-07-16 / The objective of this study was to assess the relationship among soil physical attributes and their influences on wheat yield. For this purpose an estimating method, called State-Space Model or dynamic linear regression model, was used and compared to simple and multiple regression models of classical statistics. Experimental data were obtained at a Rhodic Ferralsol, originated from UNIOESTE Agricultural Engineering Experimental Nucleus Cascavel Campus, in an area where wheat was grown. In this area, 3 equally spaced transects, with 97 sampling points, 3.0 meters away from each other, were delimited. The State-Space approach was used to assess wheat yield estimate on position i, influenced by wheat yield, bulk density, soil compaction degree and soil resistance to penetration on position i-1 in different combination between data series of these variables. Applying the State-Space approach, all the response variables presented significant correlation with the dependent variable: soil resistance to penetration was the attribute with the best correlation, presenting R2 coefficient equal to 0.849. The other attributes had R2 coefficient of around 0.800. Comparing to conventional static models, soil resistance to penetration attribute had R2 coefficient equal to 0.102. The other attributes had R2 coefficient equal or less than 0.087, in conventional regression. Utilizing the State-Space approach, the two combinations that indicated the best results were: 1) between wheat yield and soil resistance to penetration that showed the best estimate to wheat yield with R2 coefficient equal to 0.849, while the same combination in conventional regression presented R2 equal to 0.102; 2) between wheat yield, soil compaction degree and soil resistance to penetration, with R2 coefficient equal to 0.836, while the same combination in classical regression presented R2 equal to 0.217. Thus, it is possible to show the advantage of the State-Space approach in relation to other more conventional regression methods for estimating and forecasting in soil-plant system relationship. / Este trabalho foi realizado com o objetivo de estudar o relacionamento entre os atributos físicos do solo e a influência destes na produtividade de trigo. Para isso, utilizou-se o método de estimação chamado de Modelo de Espaço de Estados ou modelo de regressão linear dinâmico, comparando-o aos modelos de regressão simples e múltipla da estatística clássica. Os dados experimentais foram obtidos em um Latossolo Vermelho-Escuro pertencente ao Núcleo Experimental de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual do Oeste do Paraná Campus de Cascavel, em uma área cultivada com trigo. Foram demarcadas 3 transeções com 97 pontos de amostragem espaçados de 3 m entre si. A abordagem de Espaço de Estados foi usada para avaliar a estimativa da produtividade do trigo na posição i, influenciada por medidas da produtividade do trigo, da densidade do solo, do grau de compactação do solo e da resistência do solo à penetração na posição i-1, em diferentes combinações entre as séries de dados dessas variáveis. Com a aplicação da abordagem de Espaço de Estados, todas as variáveis explicativas utilizadas apresentaram correlação significativa com a variável dependente: a resistência do solo à penetração foi o atributo com a melhor correlação, apresentando o coeficiente de ajuste R2 igual a 0,849. Os demais atributos tiveram os coeficientes R2 em torno de 0,800. Comparando-se com os modelos estáticos convencionais, o atributo resistência do solo à penetração teve o coeficiente de ajuste R2 igual a 0,102 e os demais atributos tiveram os seus coeficientes R2 abaixo de 0,087, na regressão convencional. Utilizando a metodologia de Espaço de Estados, as duas combinações que indicaram os melhores resultados foram a combinação entre produtividade do trigo e resistência do solo à penetração, que apresentou a melhor estimativa para produtividade do trigo, com coeficiente R2 igual a 0,849. A mesma combinação na regressão convencional resultou em R2 igual a 0,102. A segunda melhor combinação ocorreu entre os atributos: produtividade do trigo, grau de compactação do solo e resistência do solo à penetração, com R2 igual a 0,836, sendo que a mesma combinação na regressão clássica teve o coeficiente R2 igual a 0,217. Com isso é possível mostrar-se a vantagem da abordagem de Espaço de Estados em relação a outros métodos de estimativa e previsão para o relacionamento no sistema solo-planta.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-04-27T13:05:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseTeoricaFiltros.pdf: 4789588 bytes, checksum: 8e8c2066525cc43ae730dd29a6cdff9d (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-05-04T12:38:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseTeoricaFiltros.pdf: 4789588 bytes, checksum: 8e8c2066525cc43ae730dd29a6cdff9d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T12:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseTeoricaFiltros.pdf: 4789588 bytes, checksum: 8e8c2066525cc43ae730dd29a6cdff9d (MD5) Previous issue date: 2016-11-25 / Este trabalho apresenta simulações de filtros rejeita-faixa de micro-ondas utilizando estruturas Electromagnetic Bandgap (EBG). Na estrutura de filtro são feitos furos no plano terra e posteriormente esses furos terão o seu diâmetro alterado visando melhorar a qualidade da banda de rejeição e a obtenção de duas bandas de rejeição. Em comparação com filtros convencionais, filtros com estruturas EBG tem melhores características de banda de rejeição na faixa de micro-ondas As referidas simulações foram feitas com o software comercial ANSYS HFSS. Uma estrutura de filtro utilizando guias de ondas fotônicos também é modelada e simulada utilizando o software comercial Comsol. Os efeitos dos parâmetros físicos da estrutura em relação as característica de filtragem são estudados em ambos os filtros. Os resultados do procedimento de criação e de simulação são descritos e possíveis aplicações dessas estruturas de filtro são discutidas neste trabalho. A faixa de rejeição particularmente ampla é alcançada pelos circuitos apresentados neste trabalho bem como duas bandas de rejeição. / This paper presents simulations of a band-stop filter using microwave Electromagnetic Bandgap structures (EBG). In the filter structure are made holes in the ground plane and these holes will subsequently changed its diameter to improve the rejection band of the quality and obtaining two rejection bands. Compared with conventional filters, filters with EBG structures have better rejection bandwidth characteristics in the microwave band. These simulations were performed with commercial software ANSYS HFSS. A filter structure using photonic waveguides is also modeled and simulated using commercial software Comsol. The effects of the physical parameters of the structure in relation to the filter characteristic are studied in both filters. The results of the creation and simulation procedure are described and possible applications of these filter structures are discussed in this paper. The particularly wide stopband is achieved by the circuits presented in this paper as well as two rejection bands.

Na literatura de controle, os controladores preditivos disponíveis apresentam aplicações limitadas em processos com características integradoras. Uma dessas limitações está relacionada às propriedades estabilizantes que surgem da lei de controle quando o sistema é colocado em malha fechada. O principal objetivo dessa dissertação é desenvolver um algoritmo de controle preditivo, nominalmente estável, baseado num horizonte de predição infinito das saídas do sistema. Para essa finalidade, uma representação existente em variáveis de estado é analisada e estendida para ser capaz de ser aplicável para processos estáveis e integradores, com tempo morto. Dois métodos distintos que garantem a estabilidade de sistemas integradores foram desenvolvidos com um MPC de horizonte infinito. Para o caso de realimentação de estado, a estabilidade nominal do MPC proposto foi provada para os dois métodos e a eficiência dos controladores foi verificada através de exemplos da literatura de controle. Um dos controladores foi também aplicado em um processo de destilação de uma refinaria de petróleo. O algoritmo desenvolvido foi estendido para o caso de realimentação das saídas com a inclusão do filtro de Kalman para a estimativa dos estados do modelo. A aplicação do controlador em um sistema com diferentes tempos mortos entre as variáveis integradoras foi também estudada. / In the control literature, the available predictive controllers show limitations to be applied in processes that have integrating behavior. One of these limitations is related to the stabilizing properties of the resulting control law when the system is in closed loop. The main objective of this work is to develop a nominal stable control algorithm based on infinite prediction of system outputs. For this purpose an existing state space representation is explored and extended in order to be able to be applied to stable and integrating process with dead time. Two distinct methods to assure stability of integrating systems were developed for the infinite horizon MPC. For the case of state feedback, nominal stability of the resulting MPC was proved for the two methods and the efficiency of the controllers was verified through examples of the control literature. One of the controllers was also applied to an industrial distillation process of a petroleum refinery. The developed algorithm was extended to the output feedback operation with the inclusion of a Kalman filter for estimation of the model states. The application of the controller to a system with different dead times between integrating variables was also studied.

The simplified models of synchronous generators, widely used in stability studies of large electric power systems, are not completely suitable for the stability analysis and the design of controllers of distributed synchronous generators, generally connected to typically unbalanced branches. To more accurately analyze the systems with distributed generation, it is necessary to utilize synchronous generator models that consider frequency variation in their electrical equations. Furthermore, this model must represent possible unbalanced three-phase voltages at the generator terminals as well. Nonetheless, to provide reliable responses, the parameters of this more detailed model should be known. Thus, this work assesses the influence of the parameters on the responses of a detailed synchronous generator model, suitable to depict unbalanced operating conditions, and proposes an approach for the estimation of its most important parameters. In the proposed structure, we first employ Trajectory Sensitivity Functions to evaluate the dependency of the responses of this model with respect to its parameters and, from that, we rank them according to their importance. Subsequently, we apply an estimation process that utilizes the Unscented Kalman Filter with the aid of a genetic algorithm to estimate the main parameters of this synchronous generator model under unbalanced operating conditions. To obtain the results and, therefore, assess the proposed estimation approach, we make use of a system which comprises a synchronous generator connected to a three-phase unbalanced load. In addition to the unbalanced operation of the test system, we also consider noises due to the constant load switching, typical of distribution systems. The estimations performed for three operating conditions of the generator were very satisfactory, which demonstrates the efficiency of the proposed approach to obtain adequate models for the description of synchronous generator operation under unbalanced operating conditions. / Os modelos simplificados de geradores síncronos, amplamente utilizados em estudos de estabilidade de grandes sistemas elétricos de potência, não são completamente adequados para a análise de estabilidade e projetos de controladores dos geradores síncronos distribuídos, geralmente conectados a sistemas tipicamente desequilibrados. Para que os sistemas com geração distribuída possam ser analisados mais fidedignamente, é necessária a utilização de um modelo de gerador síncrono que considere a variação de frequência em suas equações elétricas. Além disso, esse modelo também deve ser capaz de representar possíveis tensões trifásicas desequilibradas nos terminais do gerador. Entretanto, para que esse modelo mais detalhado possa fornecer respostas coerentes com a realidade, deve-se conhecer seus parâmetros. Dessa forma, este trabalho avalia a influência dos parâmetros nas respostas de um modelo de gerador síncrono mais detalhado, adequado para representar operações desbalanceadas, e propõe uma abordagem para a estimação de seus parâmetros mais importantes. Nessa estrutura, inicialmente empregam-se as Funções de Sensibilidade de Trajetória para avaliar a dependência das respostas desse modelo em relação aos seus parâmetros e, a partir disso, ordená-los conforme sua importância. Em seguida, aplica-se um processo de estimação que utiliza o Filtro de Kalman Unscented com o auxílio de um algoritmo genético para estimar os principais parâmetros desse modelo de gerador síncrono em condições de desbalanço. Para a obtenção dos resultados e consequente avaliação da abordagem de estimação proposta, utiliza-se um sistema composto por um gerador síncrono conectado a uma carga trifásica desbalanceada. Além da operação desbalanceada desse sistema teste, também são considerados ruídos devidos ao constante chaveamento de cargas, típicos de sistemas de distribuição. As estimações realizadas para três condições de operação do gerador foram bem satisfatórias, indicando a eficiência da abordagem proposta na obtenção de modelos adequados para descrever a operação de geradores síncronos em condições de desbalanço.

Sofisticadas técnicas para estimação de modelos baseadas em simulação, os filtros de partículas ou métodos de Monte Carlo Seqüenciais, foram empregadas recentemente para solucionar diversos problemas difícieis no campo da robótica móvel. No entanto, o sucesso dos fitros de partículas limitou-se à computação de parâmetros em espaços de baixa dimensionalidade. Os atuais esforços de pesquisa em robótica móvel têm comecado a explorar certas propriedades estruturais de seus domnios de aplicação que envolvem a utilização de filtros de partculas em espacos de maior dimensão, aumentando consideravelmente a complexidade da simulação envolvida. Simulações estatsticas dessa natureza requerem uma grande quantidade de numeros pseudo-aleatorios que possam ser gerados eficientemente e atendam a certos criterios de qualidade. O processo de geração de numeros pseudo-aleatorios torna-se o ponto crtico de tais aplicações em termos de desempenho. Neste contexto, a computação reconguravel insere-se como uma tecnologia capaz de satisfazer a demanda por alto desempenho das grandes simulações estatsticas pois sistemas baseados em arquiteturas reconguraveis possuem o potencial de mapear computação em hardware visando aumento de eficiência sem comprometer seriamente sua exibilidade. Tecnologias reconguraveis também possui o atrativo de um baixo consumo de energia, uma caracterstica essencial para os futuros robôs moveis embarcados. Esta dissertação apresenta a implementação um sistema embarcado baseado em FPGA e projetado para solucionar o problema de localização de robôs por meio de tecnicas probabilsticas. A parte fundamental de todo este sistema e um veloz gerador de numeros aleatorios mapeado ao hardware reconguravel que foi capaz de atender rígidos criterios estatsticos de qualidade / Sophisticated techniques for estimation of models based on simulation, particle filters or Sequential Monte Carlo Methods, were recently used to solve many difficult problems in the field of mobile robotics. However, the success of particle filters was limited to the computation of parameters in low dimensionality spaces. The current research efforts in mobile robotics have begun to explore some structural properties of their application\'s domain involving the use of particle filters in spaces of a higher dimension, greatly increasing the complexity of the involved simulation. Statistical simulations of this nature require a lot of pseudorandom numbers that can be generated efficiently and meet certain quality criteria. The process of generating pseudorandom number becomes the critical point of such applications in terms of performance. In this context, reconfigurable computing is a technology capable of meeting the demand for high performance of large statistical simulations because systems based on reconfigurable architectures have the potential to map computation to hardware aiming to increase eficiency without a serious drawback in exibility. Reconfigurable technologies are also attractive because of their low energy consume, a essential feature for the future mobile robots. This dissertation presents an implementation of a FPGA based embedded system designed to solve the robot localization problem by the means of probabilistic technics. The fundamental part from the whole system is a fast random number generator mapped to reconfigurable hardware wich atends a rigid quality criteria

La tesis doctoral presenta un nuevo método de detección y análisis de eventos en la tensión de suministro de energía eléctrica que utiliza simultáneamente el análisis wavelet y un filtro de Kalman extendido actuando en paralelo sobre las muestras de la tensión. El análisis wavelet proporciona la mejor precisión en la determinación de las características temporales del evento y el filtro de Kalman extendido permite, por un lado confirmar la existencia del evento, descartando aquellas detecciones erróneas que puede producir el análisis wavelet debido a su muy alta sensibilidad, así como determinar con la mayor exactitud la magnitud y fase de la tensión durante el evento.El método desarrollado se ha implementado un tiempo real sobre un sistema DSP, de forma que se adquieren las muestras de la tensión y se analizan sus valores dentro del intervalo de muestreo, para poder detectar y analizar eventos en el menor tiempo posible y poder desarrollar estrategias de protección de los distintos equipos conectados a la red de distribución / The thesis presents a new method for detection and analysis of voltage events in power systems using wavelet analysis and an extended Kalman filter acting in parallel on the voltage samples. The wavelet analysis provides the best estimation of the time-related parameters of the voltage event and the extended Kalman filter enables, on the one hand the confirmation of the beginning and the end of the voltage event, avoiding the erroneous detections that can be produced due to the very high sensitivity of the wavelet analysis, and on the other hand, the estimation of the magnitude and phase angle of voltage supply during the event. The method proposed has been implemented in a DSP-based system, where the voltage samples are analyzed within the sampling period for real-time detection of voltage events.

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um sistema de posicionamento dinâmico para uma pequena embarcação baseado em controle a estrutura variável com realimentação por visão computacional. Foram investigadas, na literatura, diversas técnicas desenvolvidas e escolheu-se o controle a estrutura variável devido, principalmente, ao modo de acionamento dos propulsores presentes no barco utilizado para os experimentos. Somando-se a isto, foi considerada importante a robustez que a técnica de controle escolhida apresenta, pois o modelo utilizado conta com incerteza em sua dinâmica. É apresentado ainda o projeto da superfície de deslizamento para realizar o controle a estrutura variável. Como instrumento de medição optou-se por utilizar técnicas de visão computacional em imagens capturadas a partir de uma webcam. A escolha por este tipo de sistema deve-se a alta precisão das medições aliada ao seu baixo custo. São apresentadas simulações e experimentos com controle a estrutura variável em tempo discreto utilizando a integral do erro da posição visando eliminar o erro em regime. Para realizar o controle que demanda o estado completo, são comparados quatro estimadores de estado realizados em tempo discreto: derivador aproximado; observador assintótico com uma frequência de amostragem igual a da câmera; observador assintótico com uma frequência de amostragem maior que a da câmera; e filtro de Kalman. / The design of a dynamic positioning system for a small boat based on variable strutucture control and visual-servoing is presented. Many control tecniques have been investigated and the variable structure control was chosen, mainly, due the operation mode of the motor drivers installed on the boat applied in the experiments. The robustness of this control technique was also considered since the available dynamic model of the boat is uncertain. The design of the sliding surface is shown as well. Computer vision techniques were used to measure the position of the boat from images taken with a webcam, this kind of measure system was chosen due to its high accuracy and low cost. Simulation and experimental results of discrete time variable structure control with integral action of the boats postion, included in order to eliminate steady state error, are shown. To develop this controller four state estimators, in discrete time, are compared: derivative of position; asymptotic observer at a high sampling rate; asymptotic observer at webcams sampling rate; and Kalman filter.