Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Las estrategias de mantenimiento, ya sean correctivas, preventivas o predictivas, son fundamentales para extender el tiempo de vida de los equipos y maquinas en la industria. En particular, la monitorización y mantenimiento de la calidad de aceites en los transformadores está asociado al desarrollo de una serie de métodos tanto teóricos como aplicados. El más usado, tanto por costos como por los tiempos involucrados, es el tratamiento por regeneración de características químicas y dieléctricas. La mayoría de estos métodos requieren una monitorización en línea para estimar el tiempo exacto en que un aceite se regenera y logra una calidad adecuada para asegurar una larga duración. Sin embargo, en muchos casos este tipo de enfoques no se aplica, dependiendo el análisis de resultados que son obtenidos en pruebas de laboratorio; con la consiguiente extensión de los tiempos y costos asociados a esquemas de mantenimiento plani cado. El presente trabajo plantea el diseño e implementación de un sistema para la estimación y pronóstico del proceso de regeneración del aceite en transformadores de media potencia. Dicho sistema se basa en una caracterización del estado del aceite calculada a través de un ltro de partículas (clase de algoritmos Bayesianos de procesamiento secuencial de información), debido a la capacidad que exhibe este algoritmo en el manejo de modelos no-lineales con fuentes de incertidumbre no-Gaussianas. Con el n de obtener los valores óptimos a utilizar en el proceso de pronóstico, se consideran datos de muestras de aceite tomadas en un período de tiempo bien establecido. Las condiciones iniciales se determinan por medio de algoritmos de enjambre de partículas (PSO por sus siglas en inglés). El resultado son los valores más apropiados para el número de partículas y realizaciones del ltro a ser utilizadas en una implementación general. La validación del este trabajo se efectúa con datos obtenidos aplicados a otro transformador con similares características de potencia y voltaje. Los resultados de nidos demuestran que mejoran notablemente el pronóstico de regeneraci ón de aceites en términos de exactitud y precisión, mostrando un margen de error de 0;0521 en los valores pronosticados, este valor se obtiene, debido a mejores condiciones iniciales para el vector de estados que se usa en la implementación del ltro de partículas, permitiendo una plani cación más efectiva en el mantenimiento

Ingeniero Civil Electricista / En el presente informe se da cuenta del proceso de diseño e implementación de una metodología para la predicción de niveles de volatilidad de retornos financieros basada en modelos de volatilidad estocástica, sensibles al riesgo, y con entrada exógena. Dicha metodología se basa en modelos generalizados de heterocedasticidad condicional autoregresiva (GARCH por sus siglas en inglés), los que consideran que los retornos de activos financieros pueden ser explicados por información pasada, complementada con un proceso de innovación. En particular se utilizará el denominado modelo \emph{unobserved} GARCH (uGARCH), el que considera que es un proceso de innovación no observado que maneja la evolución de volatilidad en función del tiempo, implementado mediante un enfoque de filtrado Bayesiano sensible al riesgo que logra identificar periodos de alta volatilidad y relacionar dichos periodos con fenómenos que se observan posteriormente en indicadores de otros husos horarios. Para validar el modelo propuesto con datos reales se buscan indicadores de mercados que sean de relación cercana, pero que contengan una diferencia horaria significativa; como es el caso de los mercados asiático y latinoamericano, ya que tienen la mayor diferencia horaria posible y los principales países componentes mantienen una estrecha relación comercial. En efecto entre otras características, China es el mayor socio comercial para la venta de hierro Brasileño, por lo que información fundamental de sus variables macroeconómicas impactan en la valoración de ambos mercados. Finalmente el resultado de la implementación indica que para periodos de aumento de volatilidad en mercados emergentes latinoamericanos (representados con el índice MSCI LA), la predicción con filtro de partículas sensible al riesgo con entrada exógena dependiente del índice asiatico (MSCI ASIAXJ), es superior a la predicción del filtro de partículas clásico bajo los valores calculados de los indicadores propuestos, que además se evidencia gráficamente. En efecto, el valor del índice de predicción calculado en la muestra completa, es 50\% más favorable para el método propuesto, que el filtro de partículas clásico, diferencia que se hace aún más significativa cuando el efecto de la entrada exógena es relevante, llegando a ser 16 veces superior en ese caso.

Ingeniero Civil Electricista / El presente trabajo de memoria postula como objetivo el estudio del desempeño de filtros de partículas en el área del pronóstico y diagnóstico de fallas, modelando sistemas dinámicos no-lineales por medio de formas paramétricas. También se desarrollan diferentes estrategias de filtrado, las cuales evalúan la validez del estado estimado an base a la información pasada de la operación. Todas las estrategias se evalúan analizando el efecto de la variabilidad de los parámetros del modelo sobre el rendimiento en estimación, predicción y detección de anomalías Los filtros de partículas corresponden a técnicas basadas en representaciones empíricas de la dis- tribución de probabilidad del estado en modelos Bayesianos. En el contexto de un modelo dinámico, tales técnicas sirven para estimar los estados y parámetros variantes en el tiempo de dicho modelo. El uso de curvas de ajuste parámetricas permite expandir el uso previamente mencionado a modelos que además de incluir las componentes mencionadas poseen parámetros fijos en su definición. El rendimiento de los métodos estudiados fue evaluado mediante el uso de datos empíricos pro- venientes de pruebas experimentales. En particular, los datos usados corresponden a una estimación directa del crecimiento de una fractura axial en una placa del engranaje planetario de un helicóptero. Para abordar el problema, se determinó usar la función arcotangente hiperbólica como curva de ajuste, con el fin de modelar la propagación de la fractura del componente mecánico en el tiempo. Además, se establecieron mecanismos novedosos basados en la generación de proyecciones de trayectorias en el pasado de la curva de ajuste a partir del vector de estados del modelo para un instante determinado, mediante la cual se evalúa el verosimilitud histórica de la estimación proporcionada por el algoritmo haciendo uso de la distribución chi-cuadrado y su distribución acumulada complementaria. De esta forma, se analizó el desempeño de cinco filtros: uno que sólo incluye la curva de ajuste en su operación, y otros cuatro que generan proyecciones de trayectorias en el pasado, para distintas ventanas de tiempo histórico y distribuciones de evaluación. El análisis de los filtros entregó resultados regulares. El filtro sin proyección pasada tuvo un mejor desempeño a la hora de filtrar, y la predicción ofrecida por el mismo se mantuvo estable. Por otra parte, los filtros basados en el uso de proyecciones de trayectorias en el pasado y que evaluaban con la distribución chi-cuadrado presentaron signos de degeneración muestral para variabilidades muy altas en los parámatros de la curva de ajuste, pero ofrecieron capacidades de detección importantes. Por último se observó un alto nivel de degeneración muestral en los filtros que hacían uso de las proyecciones en el pasado pero que evaluaban con la distribución acumulada complementaria de la distribución chi-cuadrado, bajo todas las condiciones experimentales estudiados. Se concluye a partir del trabajo realizado que la variabilidad de los ruidos involucrados al usar formas paramétricas en el modelo de sistema influye fuertemente en los desempeños de los filtros, y que, en términos de desempeño, el filtro de partículas sólo con curva de ajuste tiene mejor desempeño que aquellos que hacen uso de proyecciones de trayectorias en el pasado.

Um dos problemas do paradigma BDI quando se integram agentes a ambientes virtuais ou simuladores é a ausência de controle sobre as suas percepções. Não havendo alguma forma de percepção direcionada ao objetivo, o agente pode ser inundado por informações irrelevantes causando um aumento injustificado do tempo de processamento. Com o objetivo de fornecer um maior controle sobre as percepções do agente e reduzir o seu tempo de resposta, este trabalho apresenta um mecanismo de filtragem das percepções para o interpretador Jason que visa eliminar aquelas percepções que podem ser ignoradas. Para tal, foram propostos e implementados alguns tipos de filtros pré-definidos, que foram aplicados a três cenários diferentes. Através de validações estatísticas apropriadas, mostrou-se que a aplicação de filtros de percepção pode reduzir em até 80% o tempo de processamento de um agente, sem afetar significativamente o seu desempenho medido em termos de sua função de utilidade. / When agents are supposed to be integrated to virtual environments virtual or simulators, one of the BDI paradigms major concerns is the lack of control over the agents perceptions. Without having any form of goal directed perceptions, the agent may be flooded by irrelevant information thus causing an unjustified increase in processing time. In order to provide greater control on the agents perceptions and to reduce its time response, this work presents a filtering perception mechanism for the Jason interpreter, aimed at eliminating those perceptions that can be ignored. To this end, some types of pre-defined filters have been proposed, implemented, and applied to three different scenarios. Through appropriate statistical validation methods, it was shown that applying perception filters can reduce up to 80 % of an agents processing time, without significantly affecting its performance measured in terms of its utility function.

En esta tesis, se estudia una estrategia de control para un convertidor DC-AC trifásico de potencia con filtro LC de dos etapas a la salida, que alimenta una carga desconocida de tipo fuente de corriente. El principal objetivo del controlador es el de mejorar la respuesta del sistema ante cambios abruptos en la carga, manteniendo siempre un voltaje de salida cercano al de referencia dada por el diseñador. Se realiza el diseño del filtro LC de dos etapas, con el fin de minimizar el tamaño de sus componentes y de que sus dos frecuencias de resonancia resulten alejadas de la frecuencia fundamental de la corriente de carga, así como de la frecuencia de PWM utilizada. El controlador propuesto hace uso de una combinación del tipo feedback/feedforward junto con un controlador resonante sintonizado a la frecuencia de la carga. La estrategia se basa en el uso de una serie de tensiones y corrientes de referencias, las cuales son utilizadas para hacer un correcto seguimiento de los estados del filtro. Además, se diseña un observador de estados con el fin de estimar cuatro de los seis estados del sistema, para así reducir el número de sensores necesarios para la implementación del controlador y reducir también el esfuerzo sobre la acción de control. / This thesis studies a control strategy for a system composed of a three-phase DC-AC power converter and an output two-stage LC filter, that feeds an unknown load current source. The main purpose of the control strategy, is to improve the performance of the system under sudden changes in the load, while the output voltage follows a reference given by the designer. The two stages LC filter is designed in order to minimize the size of the components under the condition that the two resonance frequencies of the filter result located away from the load fundamental frequency and from the one used by the PWM. The proposed controller is based on the combination of a feedback/feedforward strategy with a resonant controller tuned at the load frequency, this strategy uses a series of voltage and current references to assure the correct tracking of the filter states. Also, a state observer is used to estimate four of the six system states, that allows a reduction on the number of sensors required to implement the control strategy and diminishing the effort on the control signal.

Este trabajo de investigación explora el diseño e implementación de arquitecturas paralelas que permiten el procesamiento en paralelo de datos. Se consideró, como caso de estudio, el procesamiento en tiempo real del algoritmo del filtro de partículas para aquellas aplicaciones que requieren miles de ellas. En estos casos el algoritmo presenta un cuello de botella en el tiempo de ejecución debido al remuestreo, la única operación del algoritmo cuyo procesamiento no puede ser paralelizado en forma directa. El estudio tuvo como objetivos la revisión bibliográfica sobre los algoritmos de remuestreo e implentación del filtro de partículas y por último la proposición de arquitecturas digitales para un elemento de procesamiento para luego considerar arquitecturas con procesamiento distribuido. Se revisionaron las estrategias de paralelización del algoritmo de remuestreo y se llevó acabo una evaluación cualitativa y cuantitativa del comportamiento de las mismas. La estrategia seleccionada para las arquitecturas propuestas es el remuestreo distribuido que se basa en la distribución del remuestreo en grupos de partículas. De la evaluación se concluye que si se aumenta la cantidad de partículas por grupo se reduce el error en la estimación pero no sucede lo mismo si se aumenta la cantidad de grupos de igual cantidad de partículas. Se propusieron tres arquitecturas digitales basadas en el remuestreo distribuido. Las dos primeras arquitecturas se basan en el modelo computacional Dataflow y la tercera arquitectura es un arreglo de procesadores de propósito general que integran una arquitectura Single Instruction Multiple Data (SIMD). El primer diseño prioriza la tasa de procesamiento mientras que los otros dos el área de silicio requerida. Para reducir el área del elemento de procesamiento se recurrió a la multiplexación en tiempo de ciertos recursos computacionales. Se realizó un análisis comparativo en términos de tiempo de ejecución y área de silicio de las arquitecturas propuestas. Se observa que el multiplexado en tiempo de recursos resulta exitosa en la reducción del área total. Por otra parte a igual número de grupos de procesamiento instanciados resultará conveniente el Diseño 1 si se prioriza la tasa de procesamiento y el Diseño 2 si la prioridad es minimizar el área de silicio. El Diseño 3 no presenta ventaja respecto al Diseño 1 a pesar de disponer de un diseño regular y un elemento de procesamiento más versátil. / This research work explores the design and implentation of digital architectures that allows parallel data processing. The particle filtering in real time is considered as case study specially for those applications that requires thousands of particles. In those cases the algorithm presents a bottle neck in the execution time of the filter due to the resampling operation which can not be parallelized in a straight way. The study had as objectives the bibliographic revision of resampling algorithms and particle filter implementation and the proposition of digital architectures for processing elements that integrate a distributed processing architecture. The bibliographic revision of strategies to parallelize resampling algorithms was carried out. Further a quantitative and qualitative evaluation of the strategies was made. The distributed resampling strategy was choosen for the architecture implementations. This strategy is based on the distribution of the resampling operation into groups of particles. From the evalution it is concluded that: the estimation error of the filter is improved by increasing the number of particles per group. However, increasing the number of groups with equal quantity of particles does not reduce the error estimation. Three digital architectures were proposed based on distributed resampling. The two first architectures are based on the dataflow computational model and the third one is an array of general purpose processors that conforms a Single Instruction Multiple Data architecture (SIMD). First design is focused on maximizing the data processing rate meanwhile the two other designs are focused on reducing the required silicon area. In order to reduce the silicon area a time multiplexing of hardware resources was implemented. A comparison in terms of execution time and silicon area was carried out for the three proposed architectures. From this analysis is possible to observe taht the time multiplexing of hardware resources was successful in reducing the silicon area. Comparing Design 1 and Design 2 it is concluded that: for an equal number of processing groups instantiated Design 1 results more appropiate when data processing rate is important meanwhile Design 2 is the best option when the design goal is to reduce the silicon area. Finally Design 3 does not presents any advantage compared to Design 1 despite its more versatile processing element and its regular design.

La adopción de fuentes de energía renovables avanza cada vez más rápido en todo el mundo porque permiten reducir el impacto ambiental y es una herramienta para intentar superar la crisis energética que sufren varios países. Los sistemas compuestos por elementos fotovoltaicos (FV) ofrecen ventajas muy atractivas, pero debido a la baja eficiencia en la conversión de la energía solar a eléctrica es imperativo contar con técnicas eficientes para aprovechar la potencia generada. En esta Tesis se estudia y propone una técnica de conversión de energía, denominada Arquitectura de Convertidores en Escalera (ACE) que permite maximizar la potencia extraída de varios elementos FV conectados en serie. El trabajo de esta Tesis se divide en dos partes: el estudio del dise˜no de la arquitectura para maximizar la potencia extra´ıda de cada elemento FV, y el desarrollo de una estrategia de control para la ACE. El diseño de los convertidores que componen a la arquitectura se enfoca en estudiar una metodología para seleccionar los componentes pasivos que conforman el filtro de entrada de un convertidor conmutado. El objetivo es determinar el filtro mínimo que permite una utilización eficiente de la energía disponible en un elemento FV. El análisis realizado se comprueba mediante ensayos de laboratorio. Si la ACE se construye a partir de celdas solares es posible eliminar los problemas que impactan la generación eléctrica en un panel solar, como en el caso del sombreado parcial. Por ejemplo, un panel solar que se encuentra parcialmente sombreado puede perder hasta el 33% de la potencia disponible, cuando una sola celda está completamente sombreada. El controlador propuesto es implementado en un procesador digital de señales en tiempo real. La estrategia desarrollada permite manipular el punto de operación de cada elemento FV en forma individual, para desplazar el sistema completo hacia el punto de máxima potencia. Mediante ensayos de laboratorio se comprobó el desempeño del controlador. La eficiencia del sistema completo utilizando el controlador se contrasta con la que se obtiene cuando sólo se utilizan diodos de derivación (esquema tradicional). / The adoption of renewable energy sources is increasing faster and faster around the world, because they reduce the environmental impact and is a tool to try to overcome the energy crisis that several countries suffer. The systems made up of photovoltaic (PV) elements offer very attractive advantages, but due to the low efficiency in the conversion of solar energy into electric energy it is imperative to have efficient techniques to harvest most of the generated power. In this thesis we study and propose an energy conversion technique, called Ladder Converters Architecture (LCA or ACE in spanish) that allows maximizing the power extracted from several FV elements connected in series. The work of this thesis is divided into two parts: the study of the architecture design to maximize the power extracted from each PV element, and the development of a control strategy for the LCA. The design of the converters that make up the architecture focuses on studying how to select the passive components that form the input filter of a switched converter. The objective is to determine the minimum filter that allows an efficient use of the available energy from a PV element. The former analysis is verified by laboratory experiments. If the LCA is built from solar cells it is possible to eliminate the problems that impact the electric generation in a solar panel, such as partial shading. A solar panel that is partially shaded, when a single cell is completely shaded for example, may lose up to 33% of the available power. The proposed controller is implemented on a digital signal processor in real time. The developed strategy allows manipulating the operating point of each PV element individually, to move the entire system to the point of maximum power. The perfor- mance of the controller was checked by laboratory experiments. The efficiency of the complete system using the controller is contrasted with that obtained when only bypass diodes (traditional scheme) are used.

A filtragem, na sua forma mais geral, tem estado presente na vida do homem há muito tempo. Com o surgimento de novas tecnologias (surgimento da eletricidade e a sua evolução) e o desenvolvimento da computação, as técnicas de filtragem (separação) de sinais elétricos. Normalmente, os sistemas de comunicação (telefonia móvel e fixa, sinais recebidos de satélites e outros sistemas) contém sinais indesejáveis responsáveis pela degradação do sinal original. Dentro desse contexto, este projeto de pesquisa apresenta um estudo do algoritmo Filtro Duplo de Kalman Estendido, onde um filtro e Kalman e duas redes neurais são empregadas para a redução de ruídos em sinais de voz. O algoritmo estudado foi aplicado ao processamento de um sinal corrompido por dois tipos de ruídos diferentes: ruído branco e ruído gaussiano e ruído branco não estacionário, conseguindo-se bons resultados. Uma melhora sensível do sinal filtrado pode ser conseguida com técnicas de pré-filtragem do sinal. Neste trabalho foi utilizado o filtro de médias para a pré-filtragem, obtendo um sinal filtrado com ruído musical de baixa intensidade. / Filtering in it\'s most general kind has been present in men\'s life for a long time. With the appearance of new technologies (appearance of electricity and it\'s evolution) and the deyelopment of the computer science, the filtering techniques started to be widely used in engineering to the filtering (separation) of electric signals. Normally the communication systems (fixed and mobile telephony, signals sent from satellites and other systems) bring undesired results responsible for the degradation of the original signal. Within this context, this research project shows a study of the algorithm Dual Extended Kalman Filtering, in which a Kalman filter and two neural networks are used for the reduction of noise in speech signals. The algorithm studied was applied to the processing of a signal corrupted by two types of different noises: gaussian white noise and non stationary white noise obtaining good results. A significant improvement of the filtered noise can be obtained with techniques of pre-filtering of the signal. In this research the average filter for a pre-filtering was used, obtaining a filtered signal with musical noise oflow intensity.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2011-11-06T20:06:13Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_UFPA_PPGEE_Weverson_Cirino.pdf: 1249674 bytes, checksum: 0d1850c0c124b65e5e7faa8a3c9a0a30 (MD5) license_rdf: 23631 bytes, checksum: 0ebfb63a28ea1d6f51b802c66ebf651c (MD5) / Made available in DSpace on 2011-11-06T20:06:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_UFPA_PPGEE_Weverson_Cirino.pdf: 1249674 bytes, checksum: 0d1850c0c124b65e5e7faa8a3c9a0a30 (MD5) license_rdf: 23631 bytes, checksum: 0ebfb63a28ea1d6f51b802c66ebf651c (MD5) Previous issue date: 2010 / Em um sistema elétrico existem vários circuitos e equipamentos industriais que se comportam como dispositivos não-lineares. Esse comportamento geram sinais que causam distorções dentro desse sistema. Essas distorções são chamadas de Harmônicas, que calculada de forma ampla nos fornece o valor do THD (do inglês Total Harmonic Distortion ou Distorção Harmônica Total). Este trabalho apresenta uma das várias soluções para minimizar esse indicador através da detecção por um algoritmo computacional instalado no medidor de THD apropriado e pela utilização de filtros harmônicos passivos. Este algoritmo computacional detecta e calcula em quais frequências o valor do THD está elevado em comparação a um índice normativo definido utilizando para isso a Lógica Fuzzy. Uma vez definido a necessidade da aplicação do filtro harmônico esse será projetado pelo algoritmo computacional. O filtro harmônico entregado neste trabalho será o filtro passivo devido a sua fácil instalação e ao seu baixo custo. Dessa forma, o algoritmo computacional proposto funciona no início da medição do THD, no equipamento medidor, indicando uma faixa classificatória de THD medido, utilizando para isso a Lógica Fuzzy, identifica a necessidade ou não da instalação do filtro harmônico passivo e seu projeto, e finaliza efetuando um novo cálculo de THD. / In an electric system several circuits and industrial equipments that behave as no-lineal devices exist. That behavior generates distortions in the electric system. Those distortions are called of Harmonic. This article introduces one of the several solutions to minimize that problem through the use of passive harmonic filters. The application of that filter will feel through a tool of computer generated to analyze and to detect which harmonic are present in the entrance sign and they harm the quality of the supply service, as well as, in projecting the passive filter. The Algorithm is divided in two phases, one for analysis and detection and the other based on Fuzzy Logic for the definition of the state of the supply service - QEE (Quality of the Electric power). / ITEGAM - Instituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia

A filtragem, na sua forma mais geral, tem estado presente na vida do homem há muito tempo. Com o surgimento de novas tecnologias (surgimento da eletricidade e a sua evolução) e o desenvolvimento da computação, as técnicas de filtragem (separação) de sinais elétricos. Normalmente, os sistemas de comunicação (telefonia móvel e fixa, sinais recebidos de satélites e outros sistemas) contém sinais indesejáveis responsáveis pela degradação do sinal original. Dentro desse contexto, este projeto de pesquisa apresenta um estudo do algoritmo Filtro Duplo de Kalman Estendido, onde um filtro e Kalman e duas redes neurais são empregadas para a redução de ruídos em sinais de voz. O algoritmo estudado foi aplicado ao processamento de um sinal corrompido por dois tipos de ruídos diferentes: ruído branco e ruído gaussiano e ruído branco não estacionário, conseguindo-se bons resultados. Uma melhora sensível do sinal filtrado pode ser conseguida com técnicas de pré-filtragem do sinal. Neste trabalho foi utilizado o filtro de médias para a pré-filtragem, obtendo um sinal filtrado com ruído musical de baixa intensidade. / Filtering in it\'s most general kind has been present in men\'s life for a long time. With the appearance of new technologies (appearance of electricity and it\'s evolution) and the deyelopment of the computer science, the filtering techniques started to be widely used in engineering to the filtering (separation) of electric signals. Normally the communication systems (fixed and mobile telephony, signals sent from satellites and other systems) bring undesired results responsible for the degradation of the original signal. Within this context, this research project shows a study of the algorithm Dual Extended Kalman Filtering, in which a Kalman filter and two neural networks are used for the reduction of noise in speech signals. The algorithm studied was applied to the processing of a signal corrupted by two types of different noises: gaussian white noise and non stationary white noise obtaining good results. A significant improvement of the filtered noise can be obtained with techniques of pre-filtering of the signal. In this research the average filter for a pre-filtering was used, obtaining a filtered signal with musical noise oflow intensity.