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.

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.

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.

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.

[pt] As alterações na legislação do Setor de Energia Elétrica Brasileiro em fins do milênio passado, provocou profundas mudanças no planejamento da Operação do Sistema e na Comercialização de energia elétrica no Brasil. O desmembramento das atividades de geração, de transmissão e de distribuição de energia elétrica criou novas características no comportamento dos Agentes Concessionários e as previsões de demanda por energia elétrica, que sempre foram ferramenta importante, por exemplo, na programação da operação, passaram a ser indispensáveis também, na comercialização de energia elétrica no mercado livre. Neste novo cenário, a obtenção e o armazenamento de dados confiáveis passou a ser parte integrante do patrimônio das Empresas e um sistema eficiente de previsões de carga passou a ser um diferencial na mesa de negociações. Os Agentes concessionários e o Operador Nacional do Sistema Elétrico vêm fazendo investimentos para aperfeiçoar os seus sistemas de aquisição de dados, entretanto em sistemas de multipontos algumas falhas imprevistas durante a sincronização da telemedição podem ocorrer, provocando defeitos nas séries. Nas séries de minuto em minuto, por exemplo, uma falha de algumas horas acarreta centenas de registros defeituosos e as principais publicações a respeito de modelagens de séries temporais para tratamento de dados não abordam as dificuldades encontradas diante de grandes falhas consecutivas nos dados. / [en] As a result of the continuing privatization process within the energy sector,electricity load forecasting is a ritical tool for decision-making in the Industry. Reliable forecasts are now needed not only for developing strategies for business planning and short term operational scheduling, but also to define the spot market electricity price. The forecasting process is data-ntensive and interest has been driven to shorter and shorter intervals. Large investments are being made in modernizing and improving metering systems, so as to make more data available to the forecaster. However, the forecaster is still faced with irregular time-series. Gaps, missing values, spurious information or repeated values in the time-series can result from transmission errors or small failures in the recording process. These so- called irregularities have led to research that focused on either iterative processes,like the Kalman filter and the EM algorithm, or applications of the statistical literature on treatment of missing values and outliers. Nevertheless, these methods often result in large forecast errors when confronted with consecutive failures in the data. On the other hand, the minute to minute series have a large amount of points and so the one day ahead forecast horizont becomes very large to handling with the conventional methods. In this context, we propose an alternative to detect and replace values and present a methodology to perform the forecasting process by using of other information in the time-series that relate to the variability and seasonality, which are commonly encountered in electricity load-forecasting data. We illustrate the method and address the problem as part of a wider project that aims at the development of an automatic on line system for tracking the Brazilian Interlinked Electric Network Operation and performing short term load forecasting. The data were collected by ONS / ELETROBRAS - Brazil. We concentrate on 10 minutes data for the years 1997-1999 of Light Serviços de Eletricidade S.A. (Rio de Janeiro and its surroundings). / [es] Las alteraciones en la legislación del Sector de Energía Elétrica Brasilero a finales del milenio pasado, provocó profundos cambios en el planificación de la Operación del Sistema y en la Comercialización de energía eléctrica en Brasil. La desarticulación de las actividades de generación, de transmisión y de distribuición de energía eléctrica creó nuevas características en el comportamiento de los Agentes Concesionarios. Así, las previsiones de demanda por energía eléctrica, que siempre fueron una herramienta importante, por ejemplo, en la programación de la operación, pasaron a ser indispensables también en la comercialización de energía eléctrica en el mercado libre. En este nuevo escenario, la obtención y almacenamiento de datos confiables pasó a ser parte integrante del patrimonio de las Empresas y un sistema eficiente de previsiones de carga constituye un diferencial en la mesa de negociaciones. Los Agentes concesionarios y el Operador Nacional del Sistema Eléctrico han invertido en el perfeccionamiento de sus sistemas de adquisición de datos. Sin embargo, en sistemas de multipuntos algunas fallas imprevistas durante la sincronización de la telemedición pueden ocurrir, provocando defectos en las series. En las series de minuto en minuto, por ejemplo, una falla de algunas horas trae consigo centenas de registros defectuosos y las principales publicaciones sobre modelos de series temporales para tratamiento de datos no abordan las dificuldades encontradas frente a grandes fallas consecutivas en los datos.

[pt] Historicamente, observa-se que as volatilidades de variáveis financeiras são drasticamente afetadas em períodos de crises econômicas. Em particular, essa observação é válida para a taxa de câmbio entre o Real e o Dólar norte-americano, o Índice Bovespa e o EMBI Brasil (Emerging Market Bond Índex+Brazil), usualmente utilizado como medida de Risco-País para a economia brasileira. Diante de tais evidências empíricas, a existência de um fator comum entre as volatilidades das três variáveis citadas torna-se uma suposição plausível. O presente trabalho propõe a extração deste fator latente, através da estimação por Quasi Máxima Verossimilhança de uma adaptação do modelo de volatilidade estocástica. A estimação é feita através da aplicação do filtro de Kalman em sua versão difusa, uma vez que se supõe que as volatilidades das variáveis em questão seguem processos não estacionários. A conclusão do trabalho apontou para a existência de um único fator comum às volatilidades mencionadas, corroborando as expectativas preliminares. / [en] Historically, financial variables’ volatilities are drastically affected during economical crisis periods. In particular, this statement is valid for the exchange rate between brazilian and north american currencies, the São Paulo Stock Exchange Index (Ibovespa) and the Emerging Market Bond Index + Brazil, usually interpreted as a measure of brazilian sovereign risk. Therefore, the presence of a common factor affecting the volatilities of these three variables becomes a plausible assumption. This work intends to extract this latent factor applying the quasi-maximum likelihood estimator into an adapted stochastic volatility model. The estimation requires the Kalman filtering on its diffuse version, once it’s supposed that the volatilities follow a non stationary process. The results indicated the presence of one common factor driving the mentioned volatilities, confirming the previous expectations.

Submitted by Amilcar Pucciarelli (ajpucciarelli@yahoo.com.br) on 2014-08-29T00:17:12Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_AmilcarPucciarelli_versaofinal.pdf: 6274780 bytes, checksum: d14d1de7c261c9d51502427d9ea61ad5 (MD5) / Rejected by JOANA MARTORINI (joana.martorini@fgv.br), reason: Almicar, esta frase "Este trabalho é dedicado aos professores que me ajudaram neste caminho" deverá estar no final da pagina. on 2014-08-29T15:04:45Z (GMT) / Submitted by Amilcar Pucciarelli (ajpucciarelli@yahoo.com.br) on 2014-08-30T00:25:06Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_AmilcarPucciarelli_versaofinal.pdf: 6274780 bytes, checksum: eba13ac0bafa41db4f44b1e0f5428bc4 (MD5) / Approved for entry into archive by JOANA MARTORINI (joana.martorini@fgv.br) on 2014-09-01T12:25:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacao_AmilcarPucciarelli_versaofinal.pdf: 6274780 bytes, checksum: eba13ac0bafa41db4f44b1e0f5428bc4 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T12:41:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_AmilcarPucciarelli_versaofinal.pdf: 6274780 bytes, checksum: eba13ac0bafa41db4f44b1e0f5428bc4 (MD5) Previous issue date: 2014-08-07 / This work firstly explores basic theoretical foundations for analysis and implementation of algorithms for time series modeling. The main purpose of the modeling of time series prediction is to use it in statistical arbitrage. The series used are taken from a historic database of the brazilian stock exchange. Statistical arbitrage strategies, specifically pairs trading, use the feature of mean reversion models to explore the potential profits when the module is statistically very spread away from its mean. Further, the dynamic models of this study show time varying parameters which increase the flexibility and adaptability structural changes in the process. Pairs of pairs trading algorithm are chosen by selecting the same company assets or indices and ETFs (Exchange Trade Funds). The validation of the choice of pairs is done using cointegration tests. The simulations demonstrate the results of the cointegration tests, the time variation of the model parameters and the result of a fictitious portfolio. / Este trabalho primeiramente explora fundamentos teóricos básicos para análise e implementação de algoritmos para a modelagem de séries temporais. A finalidade principal da modelagem de séries temporais será a predição para utilizá-la na arbitragem estatística. As séries utilizadas são retiradas de uma base de histórico do mercado de ações brasileiro. Estratégias de arbitragem estatística, mais especificamente pairs trading, utilizam a característica de reversão à média dos modelos para explorar um lucro potencial quando o módulo do spread está estatisticamente muito afastado de sua média. Além disso, os modelos dinâmicos deste trabalho apresentam parâmetros variantes no tempo que aumentam a sua flexibilidade e adaptabilidade em mudanças estruturais do processo. Os pares do algoritmo de pairs trading são escolhidos selecionando ativos de mesma empresa ou índices e ETFs (Exchange Trade Funds). A validação da escolha dos pares é feita utilizando testes de cointegração. As simulações demonstram os resultados dos testes de cointegração, a variação no tempo dos parâmetros do modelo e o resultado de um portfólio fictício.

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.