Monocular cues are spatial sensory inputs which are picked up exclusively from one eye. They are in majority static features that provide depth information and are extensively used in graphic art to create realistic representations of a scene. Since the spatial information contained in these cues is picked up from the retinal image, the existence of a link between it and the theory of direct perception can be conveniently assumed. According to this theory, spatial information of an environment is directly contained in the optic array. Thus, this assumption makes possible the modeling of visual perception processes through computational approaches. In this thesis, angular variation is considered as a monocular cue, and the concept of direct perception is adopted by a computer vision approach that considers it as a suitable principle from which innovative techniques to calculate spatial information can be developed. The expected spatial information to be obtained from this monocular cue is the position and orientation of an object with respect to the observer, which in computer vision is a well known field of research called 2D-3D pose estimation. In this thesis, the attempt to establish the angular variation as a monocular cue and thus the achievement of a computational approach to direct perception is carried out by the development of a set of pose estimation methods. Parting from conventional strategies to solve the pose estimation problem, a first approach imposes constraint equations to relate object and image features. In this sense, two algorithms based on a simple line rotation motion analysis were developed. These algorithms successfully provide pose information; however, they depend strongly on scene data conditions. To overcome this limitation, a second approach inspired in the biological processes performed by the human visual system was developed. It is based in the proper content of the image and defines a computational approach to direct perception. The set of developed algorithms analyzes the visual properties provided by angular variations. The aim is to gather valuable data from which spatial information can be obtained and used to emulate a visual perception process by establishing a 2D-3D metric relation. Since it is considered fundamental in the visual-motor coordination and consequently essential to interact with the environment, a significant cognitive effect is produced by the application of the developed computational approach in environments mediated by technology. In this work, this cognitive effect is demonstrated by an experimental study where a number of participants were asked to complete an action-perception task. The main purpose of the study was to analyze the visual guided behavior in teleoperation and the cognitive effect caused by the addition of 3D information. The results presented a significant influence of the 3D aid in the skill improvement, which showed an enhancement of the sense of presence. / Las señales monoculares son entradas sensoriales capturadas exclusivamente por un solo ojo que ayudan a la percepción de distancia o espacio. Son en su mayoría características estáticas que proveen información de profundidad y son muy utilizadas en arte gráfico para crear apariencias reales de una escena. Dado que la información espacial contenida en dichas señales son extraídas de la retina, la existencia de una relación entre esta extracción de información y la teoría de percepción directa puede ser convenientemente asumida. De acuerdo a esta teoría, la información espacial de todo le que vemos está directamente contenido en el arreglo óptico. Por lo tanto, esta suposición hace posible el modelado de procesos de percepción visual a través de enfoques computacionales. En esta tesis doctoral, la variación angular es considerada como una señal monocular, y el concepto de percepción directa adoptado por un enfoque basado en algoritmos de visión por computador que lo consideran un principio apropiado para el desarrollo de nuevas técnicas de cálculo de información espacial. La información espacial esperada a obtener de esta señal monocular es la posición y orientación de un objeto con respecto al observador, lo cual en visión por computador es un conocido campo de investigación llamado estimación de la pose 2D-3D. En esta tesis doctoral, establecer la variación angular como señal monocular y conseguir un modelo matemático que describa la percepción directa, se lleva a cabo mediante el desarrollo de un grupo de métodos de estimación de la pose. Partiendo de estrategias convencionales, un primer enfoque implanta restricciones geométricas en ecuaciones para relacionar características del objeto y la imagen. En este caso, dos algoritmos basados en el análisis de movimientos de rotación de una línea recta fueron desarrollados. Estos algoritmos exitosamente proveen información de la pose. Sin embargo, dependen fuertemente de condiciones de la escena. Para superar esta limitación, un segundo enfoque inspirado en los procesos biológicos ejecutados por el sistema visual humano fue desarrollado. Está basado en el propio contenido de la imagen y define un enfoque computacional a la percepción directa. El grupo de algoritmos desarrollados analiza las propiedades visuales suministradas por variaciones angulares. El propósito principal es el de reunir datos de importancia con los cuales la información espacial pueda ser obtenida y utilizada para emular procesos de percepción visual mediante el establecimiento de relaciones métricas 2D- 3D. Debido a que dicha relación es considerada fundamental en la coordinación visuomotora y consecuentemente esencial para interactuar con lo que nos rodea, un efecto cognitivo significativo puede ser producido por la aplicación de métodos de L estimación de pose en entornos mediados tecnológicamente. En esta tesis doctoral, este efecto cognitivo ha sido demostrado por un estudio experimental en el cual un número de participantes fueron invitados a ejecutar una tarea de acción-percepción. El propósito principal de este estudio fue el análisis de la conducta guiada visualmente en teleoperación y el efecto cognitivo causado por la inclusión de información 3D. Los resultados han presentado una influencia notable de la ayuda 3D en la mejora de la habilidad, así como un aumento de la sensación de presencia.

A utilização de recursos bio-inspirados em materiais pode trazer enormes benefícios para aplicações estruturais. A auto-restauração de fraturas, por exemplo, assim como ocorre em diversos organismos vivos através do princípio da cicatrização de ferimentos pode ser aplicada a materiais através do auto-reparo de trincas incipientes que podem posteriormente levar a estrutura à falha. O benefício do emprego deste conceito pode ser observado pelo prolongamento da vida de ligas metálicas submetidas a carregamentos cíclicos e principalmente na aplicação em materiais compósitos, que apresentam excelentes características de resistência e densidade, porém os danos são, em geral, difíceis de serem detectados e reparados, além da alta susceptibilidade a rupturas repentinas. Mecanismos de auto-reparo podem aumentar a confiabilidade dos materiais, diminuir a frequência de manutenções e podem atenuar conservadorismos no dimensionamento das estruturas, evitando aumentos de massa desnecessários. Tais ganhos se ajustam à demanda da indústria aeronáutica por materiais mais leves e confiáveis, melhorando o desempenho das aeronaves e diminuindo o custo operacional. Até o momento foram desenvolvidas diversas abordagens para conferir propriedade de auto-reparo a materiais. Este trabalho apresenta o estado da arte destes diferentes métodos e a prospecção sobre uma possível aplicação destes materiais na indústria aeronáutica, levando-se em consideração as principais características e os desafios a serem enfrentados pela nova tecnologia.

Orientador: Percival Bueno de Araujo / Resumo: Neste trabalho são apresentados quatro métodos de otimização bio-inspirados, Colônia de Abelhas Artificiais, Otimização por Enxame de Partículas, Algoritmo dos Vagalumes e um híbrido aqui denominado por Bee – PSO, que combina particularidades dos outros três. Estes métodos são utilizados no ajuste coordenado dos parâmetros dos controladores Proporcional-Integral e Suplementares de Amortecimento (Estabilizadores de Sistemas de Potência e o conjunto Unified Power Flow Controller – Power Oscillation Damping). O objetivo é inserir amortecimento adicional aos modos oscilatórios de baixa frequência e, consequentemente, garantir a estabilidade do sistema elétrico frente a pequenas perturbações. São considerados três cenários que englobam duas configurações de instalação dos controladores suplementares e duas condições de carregamento, uma fixa e outra variável. Uma formulação por injeções de corrente do dispositivo Unified Power Flow Controller é sugerida e incorporada ao Modelo de Sensibilidade de Corrente, utilizado para representar o sistema elétrico de potência. Análises estática e dinâmica foram realizadas nos sistemas teste Simétrico de Duas Áreas e New England para validar o modelo de injeções de corrente proposto para o Unified Power Flow Controller e determinar qual dos algoritmos apresentados é o mais eficiente no ajuste coordenado dos parâmetros dos controladores. Dos resultados obtidos foi possível concluir que a versão híbrida proposta neste trabalho possui desempenho s... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work four bio-inspired optimization methods, Artificial Bee Colony, Particle Swarm Optimization, Firefly Algorithm, and a hybrid called Bee – PSO, which combines the characteristics of the other three are presented. These methods are used in the coordinated adjustment of the parameters of Proportional-Integral and Supplementary Damping Controllers (Power System Stabilizers and the Unified Power Flow Controller - Power Oscillation Damping). The goal is to insert additional damping into the low-frequency oscillatory modes and thus ensure the stability of the electrical system against minor disturbances. Three scenarios are considered that include two installation configurations of the supplementary controllers and two charging conditions, one fixed and one variable. A current injection formulation of the Unified Power Flow Controller is suggested and incorporated into the Current Sensitivity Model used to represent the electric power system. Static and dynamic analyzes were performed in the Two-Zone Symmetric and New England test systems to validate the proposed current injection model for the Unified Power Flow Controller and to determine which of the presented algorithms is the most efficient in the coordinated adjustment of the parameters of the controllers. From the results obtained it was possible to conclude that the hybrid version proposed in this work has superior performance in most scenarios analyzed, providing solutions with sufficient damping, even when smal... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by LUIS FABIANO BARONE MARTINS null (luis_barone@ig.com.br) on 2017-08-30T14:29:52Z No. of bitstreams: 1 tese-luis-fabiano-barone-martins.pdf: 3400963 bytes, checksum: 6361e93ee21ab8eb5a35cb9dd7d0bd28 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-08-30T17:52:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 martins_lfb_dr_ilha.pdf: 3400963 bytes, checksum: 6361e93ee21ab8eb5a35cb9dd7d0bd28 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-30T17:52:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 martins_lfb_dr_ilha.pdf: 3400963 bytes, checksum: 6361e93ee21ab8eb5a35cb9dd7d0bd28 (MD5) Previous issue date: 2017-08-22 / Neste trabalho são apresentados quatro métodos de otimização bio-inspirados, Colônia de Abelhas Artificiais, Otimização por Enxame de Partículas, Algoritmo dos Vagalumes e um híbrido aqui denominado por Bee – PSO, que combina particularidades dos outros três. Estes métodos são utilizados no ajuste coordenado dos parâmetros dos controladores Proporcional-Integral e Suplementares de Amortecimento (Estabilizadores de Sistemas de Potência e o conjunto Unified Power Flow Controller – Power Oscillation Damping). O objetivo é inserir amortecimento adicional aos modos oscilatórios de baixa frequência e, consequentemente, garantir a estabilidade do sistema elétrico frente a pequenas perturbações. São considerados três cenários que englobam duas configurações de instalação dos controladores suplementares e duas condições de carregamento, uma fixa e outra variável. Uma formulação por injeções de corrente do dispositivo Unified Power Flow Controller é sugerida e incorporada ao Modelo de Sensibilidade de Corrente, utilizado para representar o sistema elétrico de potência. Análises estática e dinâmica foram realizadas nos sistemas teste Simétrico de Duas Áreas e New England para validar o modelo de injeções de corrente proposto para o Unified Power Flow Controller e determinar qual dos algoritmos apresentados é o mais eficiente no ajuste coordenado dos parâmetros dos controladores. Dos resultados obtidos foi possível concluir que a versão híbrida proposta neste trabalho possui desempenho superior na maioria dos cenários analisados, fornecendo soluções com amortecimento suficiente, mesmo quando pequenas variações no carregamento do sistema são consideradas. / In this work four bio-inspired optimization methods, Artificial Bee Colony, Particle Swarm Optimization, Firefly Algorithm, and a hybrid called Bee – PSO, which combines the characteristics of the other three are presented. These methods are used in the coordinated adjustment of the parameters of Proportional-Integral and Supplementary Damping Controllers (Power System Stabilizers and the Unified Power Flow Controller - Power Oscillation Damping). The goal is to insert additional damping into the low-frequency oscillatory modes and thus ensure the stability of the electrical system against minor disturbances. Three scenarios are considered that include two installation configurations of the supplementary controllers and two charging conditions, one fixed and one variable. A current injection formulation of the Unified Power Flow Controller is suggested and incorporated into the Current Sensitivity Model used to represent the electric power system. Static and dynamic analyzes were performed in the Two-Zone Symmetric and New England test systems to validate the proposed current injection model for the Unified Power Flow Controller and to determine which of the presented algorithms is the most efficient in the coordinated adjustment of the parameters of the controllers. From the results obtained it was possible to conclude that the hybrid version proposed in this work has superior performance in most scenarios analyzed, providing solutions with sufficient damping, even when small variations in system loading are considered.

Tesis por compendio / [ES] Las fuentes de energía renovable (ER) permiten una alta disgregación, por lo que hacen posible generar la energía que se utilizará en el mismo sitio de su aprovechamiento. Esto favorece un cambio en la estructura de las redes eléctricas, permitiendo pasar de un esquema de generación centralizado a un esquema distribuido. Sin embargo, las fuentes de ER son altamente dependientes de las condiciones medioambientales como la radiación solar, la nubosidad, el viento, entre otros, por lo que lograr un sistema de generación basado en energías renovables es un reto en la actualidad. Los sistemas de generación que integran fuentes renovables tienen que ser capaces de establecer estrategias de control y gestión de la energía que para hacer un uso eficiente de ella e intentar cubrir la demanda de energía de forma óptima al combinar más de un tipo de fuente y sistema de almacenamiento, siendo posible operar de manera aislada o conectada a la red eléctrica. En la actualidad es de interés el estudio, desarrollo e implementación de sistemas gestores de la energía (SGE) para microrredes eléctricas híbridas, que permitan aumentar su eficiencia, fiabilidad, y disminuir los costes de instalación, operación y mantenimiento. Diversos estudios de investigación han probado múltiples estrategias, desde SGE basados en reglas, algoritmos comparativos, controladores clásicos, y en años recientes, la integración de algoritmos de optimización bio-inspirados e inteligencia artificial. Estos algoritmos han mostrado ser una alternativa interesante a las técnicas clásicas para la solución de problemas de optimización y control en diversos problemas de ingeniería, su aplicación en el ámbito de las microrredes sigue en estudio y en ello se basa este trabajo de investigación. Los algoritmos bio-inspirados se fundamentan en imitar matemáticamente los mecanismos y estrategias que la naturaleza ha implementado a lo largo de millones de años para lograr un equilibrio en su funcionamiento, por ejemplo, imitando el cómo las aves vuelan en parvada buscando alimento, o como las hormigas y los lobos siguen patrones para la búsqueda de su alimento, o como las especies llevan a cabo mecanismos de cruce con el objetivo de mejorar su raza haciéndolas una especie optimizada y mejorando su supervivencia. Por tanto, se puede hacer una analogía con los sistemas artificiales para la mejora de controladores y diseño de sistemas en microrredes eléctricas. En este trabajo de investigación se muestra el modelo y desarrollo de un sistema de gestión óptima para una microrred empleando algoritmos bio-inspirados con el objetivo de mejorar su desempeño, partiendo desde el control primario, con la mejora de los convertidores de potencia, hasta el control terciario con las transacciones energéticas de la microrred. Se exploran diversos algoritmos, evaluando su desempeño. Los resultados para las diferentes etapas de esta investigación se encuentran plasmados en cuatro diferentes publicaciones científicas que se detallan en el Capítulo 2 del presente documento, donde se explica la metodología y los principales resultados y hallazgos para cada una de ellas. / [CA] Les fonts d'energia renovables (ER) permeten una alta desagregació, pel que fan possible generar l'energia que s'utilitzarà en el mateix lloc del seu aprofitament. Això afavoreix un canvi en l'estructura de les xarxes elèctriques, permetent passar d'un esquema de generació centralitzat a un esquema distribuït. No obstant, les fonts d'ER són altament dependents de les condicions mediambientals com la radiació solar, la nuvolositat, el vent, entre altres; pel que aconseguir un sistema de generació basat en energies renovables és un repte. Els sistemes de generació que integren energies renovables han de ser capaços de: establir estratègies de control i gestió de l'energia que es genera per fer un ús eficient d'ella i intentar cobrir la demanda d'energia de la millor manera possible al combinar més d'un tipus de font d'energia, i sistemes d'emmagatzemament. Aquest esquema es coneix com a microxarxa elèctrica, la qual és capaç d'operar de manera aïllada de la xarxa elèctrica principal, o de manera interconnectada. Actualment s'està interessant en l'estudi, desenvolupament i implementació de sistemes gestors de l'energia (SGE) per a microxarxes elèctriques híbrides, que permeten augmentar la seua eficiència, fiabilitat i reduir els costos de la seua instal·lació i d'operació i manteniment. S'han provat múltiples estratègies, des de SGE basats en regles, algorismes comparatius, controladors clàssics i, en anys recents, la integració d'algorismes d'optimització bio-inspirats i intel·ligència artificial. Aquests algorismes han demostrat ser una alternativa interessant a les tècniques clàssiques per a la solució de problemes d'optimització i control en diversos problemes d'enginyeria, la seua aplicació en l'àmbit de les microxarxes continua en estudi. Els algorismes bio-inspirats es basen en imitar matemàticament els mecanismes i estratègies que la Natura ha implementat al llarg de milions d'anys per aconseguir equilibri en el seu funcionament, per exemple, imitant com les aus volen en ramat buscant menjar, o com les formigues i els llops segueixen patrons per a la recerca del seu menjar, o com les espècies porten a terme mecanismes de creuament amb mira a millorar la seua raça fent-les una espècie més apta per a la supervivència;, el qual es pot fer una analogia a sistemes artificials per a la millora de controladors i disseny de sistemes en microxarxes elèctriques. En aquest treball de recerca es mostra el model i desenvolupament d'un sistema de gestió òptima per a una microxarxa emprant algorismes bio-inspirats amb l'objectiu de millorar el seu rendiment, partint des del control primari, amb la millora dels convertidors de potència, fins al control terciari amb les transaccions energètiques de la microxarxa. S'exploren diversos algorismes, avaluant el seu rendiment. Els resultats per a les diferents etapes d'aquesta recerca es troben plasmats en quatre diferents publicacions científiques que es detallen al Capítol 2 del present document, on s'explica la metodologia i els principals resultats i troballes per a cada una d'elles. / [EN] Renewable energy sources (RES) allow for high disaggregation, making it possible to generate energy at the site of its use. This favors a change in the structure of electrical grids, allowing for a transition from a centralized generation scheme to a distributed scheme. However, RES are highly dependent on environmental conditions such as solar radiation, cloudiness, wind, among others, making the creation of a renewable energy generation system a challenge. Generation systems that integrate renewable energies must be able to establish control and energy management strategies to make efficient use of the energy generated and try to meet the energy demand in the best possible way by combining more than one type of energy source and storage systems. This scheme is known as a microgrid, which is capable of operating independently from the main electrical grid or interconnecting with it. Currently, the study, development, and implementation of energy management systems (EMS) for hybrid microgrids are of interest in order to increase their efficiency, reliability, and reduce installation, operation, and maintenance costs. Multiple strategies have been tested, including rule-based EMS, comparative algorithms, classical controllers, and in recent years, the integration of bio-inspired optimization algorithms and artificial intelligence. These algorithms have shown to be an interesting alternative to classical techniques for solving optimization and control problems in various engineering problems, although their application in the field of microgrids is still under study. Bio-inspired algorithms are based on mathematically imitating the mechanisms and strategies that Nature has implemented over millions of years to achieve balance in its operation, for example, by imitating how birds fly in flocks in search of food, or how ants and wolves follow patterns to search for food, or how species carry out crossing mechanisms in order to improve their breed and make them more suitable for survival; in other words, they are based on how Nature optimizes its resources to prosper. Therefore, an analogy can be made with artificial systems for improving controllers and designing systems in microgrids. In this research work, the model and development of an optimal management system for a microgrid using bio-inspired algorithms is presented with the aim of improving its performance, starting from primary control, with the improvement of power converters, to tertiary control with the energy transactions of the microgrid. Various algorithms are explored, evaluating their performance. The results for the different stages of this research are reflected in four different scientific publications that are detailed in Chapter 2 of this document, where the methodology and main results and findings for each of them are explained. / The authors wish to acknowledge the National Council of Science and Technology of Mexico (CONACYT) for funding this work through the Ph.D. scholarship number 486670. The authors would also thank the Institute of Energy Engineering of the Polytechnic University of Valencia, Spain, and the Department of Water and Energy Studies of the University of Guadalajara, Mexico, for all their support and collaboration. This study has also been supported by Food and Agriculture Organization of the United Nations through the project “Design of a Hybrid Renewable Microgrid System”. / Águila León, J. (2023). Modelo y desarrollo de un sistema de gestión óptima para una microrred empleando algoritmos bio-inspirados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196747 / Compendio

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-05T14:39:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseOtimizacaoCoberturas.pdf: 10509844 bytes, checksum: 2d526d31d9108312b31b17e91dfff2d8 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2017-10-10T17:05:13Z (GMT) / Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T15:36:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseOtimizacaoCoberturas.pdf: 10509844 bytes, checksum: 2d526d31d9108312b31b17e91dfff2d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-11-14T14:24:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseOtimizacaoCoberturas.pdf: 10509844 bytes, checksum: 2d526d31d9108312b31b17e91dfff2d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-14T14:24:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseOtimizacaoCoberturas.pdf: 10509844 bytes, checksum: 2d526d31d9108312b31b17e91dfff2d8 (MD5) Previous issue date: 2012-06-29 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho, foram analisadas e otimizadas coberturas de invisibilidade estratificadas em camadas esféricas concêntricas constituídas por materiais dielétricos homogêneos e isotrópicos, em que tanto a seção reta de espalhamento total quanto o número de camadas foram minimizados. Também foram realizadas otimizações para aumentar a faixa de frequências na qual h´a invisibilidade, para isso, efeitos dispersivos foram levados em conta. Foram obtidas coberturas discretizadas (obtidas a partir de coberturas anisotrópicas) com reduções significativas (maiores do que 20 dB) da seção reta radar com relação ao espalhador sem cobertura em todas as direções de espalhamento, quando apenas 20 camadas foram utilizadas. Valores de redução equivalentes foram obtidos na literatura com no mínimo 80 camadas. Esses resultados foram obtidos em microondas. Nós obtivemos uma redução, com relação a esfera sem cobertura, de 32 dB na seção reta de espalhamento total para uma cobertura estratificada (não obtida a partir de camadas anisotrópicas) em apenas 13 camadas. Esses resultados foram obtidos em microondas. Nós otimizamos coberturas de invisibilidade dispersivas que apresentaram uma faixa de largura 5,4 vezes maior do que a que seria obtida sem considerar os efeitos dispersivos, na faixa de microondas. Foram projetadas coberturas de invisibilidade que funcionam em frequências ópticas, para uma faixa de frequências. / In this work, we analyze and optimize invisibility cloaks stratified in concentric spherical homogeneous and isotropic layers, in which both the total scattering cross section and the number of layers have been minimized. In order to increase the range of frequencies in which there is invisibility, dispersive effects are taken into account. In microwaves, We obtained discretized invisibility cloaks (obtained from anisotropic cloaks) with significant reductions (greater than 20 dB) of the total scattering cross section, for only 20 layers (which is achieved in the literature with at least 80 layers). We obtained a reduction of 32 dB in the total scattering cross section for a cloak stratified in only 13 layers. This result was obtained in microwaves. In microwaves, we optimized dispersive invisibility cloaks which present a bandwidth 5.4 times larger than would be obtained by a optimized cloak without dispersive effects. Cloaks are designed to operate in optical frequencies, for a wide range of frequencies.

Orientadores: Romis Ribeiro de Faissol Attux, Amauri Lopes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T06:42:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Boccato_Levy_M.pdf: 4045423 bytes, checksum: 1d40c6a25139b336b0f908ad27ab3522 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O problema de estimação de direção de chegada (DOA, em inglês direction of arrival ) de ondas planas que incidem sobre um arranjo linear uniforme de sensores, através do critério da máxima verossimilhança (ML, em inglês maximum likelihood), requer a minimização de uma função custo não-linear, não-quadrática, multimodal e variante com a relação sinal-ruído (SNR, em inglês signal-to-noise ratio). Esta dissertação trata da aplicação de algoritmos de computação natural como alternativa ao uso de métodos clássicos, como o MODE e o MODEX, os quais não são capazes de alcançar o desempenho do estimador ML em uma ampla faixa de valores de SNR. As simulações realizadas em diferentes cenários indicam que alguns dos algoritmos analisados conseguem estimar os ângulos de chegada adequadamente. Por fim, inspirados em uma proposta de filtragem de ruído dos dados recebidos, elaboramos uma maneira de realizar a amostragem no espaço de soluções candidatas: a resposta em frequência do filtro que produz a maior atenuação de ruído é empregada como função densidade de probabilidade no processo de amostragem. Os resultados obtidos atestam que este procedimento tende a aumentar a eficiência dos algoritmos estudados na estimação DOA / Abstract: The problem of estimating the direction of arrival (DOA) of plane waves impinging on a uniform linear array of sensors, through the maximum likelihood (ML) criterion, requires the minimization of a cost function that is non-linear, non-quadratic, multimodal and variant with the signal-to-noise ratio (SNR). This work deals with the application of natural computing algorithms as an alternative to the use of classical methods, such as MODE and MODEX, which are not capable of achieving the performance of the ML estimator in a wide range of SNR values. The simulations performed in different scenarios indicate that some of the studied algorithms can adequately estimate the angles of arrival. Finally, inspired by a proposal of noise filtering of the received data, we designed a procedure of sampling the search space: the frequency response of the filter which produces the maximal noise reduction is employed as the probability density function during the sampling process. The obtained results attest that this procedure tends to increase the efficiency of the considered algorithms in DOA estimation / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Douglas Soares Galvão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-14T05:39:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brunetto_Gustavo_M.pdf: 28278571 bytes, checksum: 7cba216c6b133f4a224e2155791937f4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Recentemente, a primeira nanoroda molecular foi caracterizada a partir de experimentos com o microscópio de tunelamento eletrônico (STM). Foi demonstrado que a molécula de hidrocarboneto (C44H24) especificamente desenhada poderia rolar sobre a superfície de cobre ao longo da direção [110] da superfície. A molécula consiste em duas rodas baseadas no grupo triptycene as quais são conectadas por um eixo. Nós reportamos um estudo teórico da simulação desse processo. Usamos métodos ab initio (DMol 3) e de dinâmica molecular clássica (UFF). Consideramos diferentes orientações cristalográficas ([111], [110], e [100]) para a superfície de cobre, a fim de determinar como estas diferentes orientações afetam o processo de rolamento molecular. Nossos resultados estão em boa acordância com os dados experimentais disponíveis. As simulações mostraram que o mecanismo de rolamento só é possível para a direção [110]. Para as outras direções ([111] e [100]) a superfície é muito suave e não pode prover o torque necessário para o processo de rolamento. Para estes casos a molécula somente desliza (movimento de translação), sem rolar quando interage com a ponta do microscópio. Para a direção [110] a separação espacial entre as colunas de cobre é suficiente para travar a molécula e criar um torque. Além da superfície correta, a posição relativa da molécula sobre a superfície é muito importante. A molécula deve estar com seu eixo principal paralelo à direção [110]. Este efeito de comensurabilidade, entre a molécula e a superfície, é similar a difusão seletiva na superfície recentemente observada para outras classes de moléculas orgânicas. Os perfis experimentais observados para o empuramento, puxamento e rolamento também podem ser explicados em termos destas características geométricas entre a molécula e as diferentes direções cristalográficas do cobre / Abstract: Recently, the first molecular nanowheel was characterized with scanning tunneling micro-scope experiments. It was demonstrated that a specifically designed hydrocarbon molecule (C44H24) could roll over a copper substrate along the [110] direction of a surface. The molecule consists in two wheels based on two triptycene groups which are connected by an axle. We report a theoretical study of the simulations of this process. We used ab initio (DMol 3) and classical molecular dynamics methods (UFF). We have considered different crystallographic orientations ([111], [110], and [100]) for the copper surface, in order to determine how these different orientations affect the molecular rolling processes. Our results are in good agreement with the available experimentally data. The simulations showed that the rolling mechanism is only possible for the [110] direction. For the others directions ([111] and [100]) the surfaces are too smooth and cannot provide the necessary torque to the rolling process. For these cases the molecule just slides (translational movement), without rolling when interact with the STM tip. For the [110] direction the spatial separation among rows of copper atoms is enough to trap the molecule and to create a torque. Besides the correct surface the relative position of the molecule on the surface is very important. The molecule should be with its main axis in the parallel direction to [110]. This commensurability effect, between the molecule and the surface, is similar to the surface selective diffusion recently observed for other classes of organic molecules. The experimental observed pushing, pulling, and rolling profiles can also be explained in terms of these geometrical features between the molecule and the different Cu crystallographic directions / Mestrado / Mestre em Física

Orientador: Yuzo Iano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T16:56:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_KarinneSaraivada_M.pdf: 10827460 bytes, checksum: 88bfa38e14ff8802bd4874d959af1e99 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Segmentação de texturas é um ponto crucial em muitas aplicações da área de visão computacional e processamento digital de imagens. Muitas são as aplicações que utilizam imagens com texturas, como: sensoriamento remoto, análise de imagens médicas, inspeção industrial, etc. Para análise de texturas, é essencial o uso de um extrator de características capaz de representar bem cada textura presente na imagem. A transformada wavelet packet fornece a caracterização necessária para discriminação de texturas, oferecendo também uma representação multi-escala, ferramenta muito importante na análise de texturas. Outro ponto importante neste trabalho, é o fato da metodologia aqui proposta ser não supervisionada. Para tal, é utilizado o algoritmo de clusterização ARIA, que determina automaticamente o número de clusters presentes no conjunto de dados. A eficiência do método desenvolvido é comprovada aplicando-o em diversas imagens, como: mosaicos de Brodatz, imagens naturais, imagens médicas e outras aplicações. / Abstract:Texture segmentation is a crucial aspect in many computer vision and digital image processing applications. Several of these applications use texture images, such as remote sensing, medical image analysis, industrial inspection, etc. For texture analysis, it is essential to use a feature-extractor that can represent precisely each of the textures present in the picture. The wavelet packet transform provides the characteristics required for discrimination of the textures, as well as offering a multi-scale representation, which is a very important tool in texture analysis. Another important aspect in this work is that the proposed methodology is unsupervised. To achieve that, the clustering algorithm ARIA is used, which automatically determines the number of clusters present in the data set. The efficiency of the developed method is clear in the application of the method on several types of images, such as mosaics of Brodatz, natural images, medical images and other applications. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-05T17:32:25Z No. of bitstreams: 1 diegonascimentoarcanjo.pdf: 1706072 bytes, checksum: 2329ddd810b5aca8da733c7793937d65 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-02-26T11:52:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diegonascimentoarcanjo.pdf: 1706072 bytes, checksum: 2329ddd810b5aca8da733c7793937d65 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T11:52:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diegonascimentoarcanjo.pdf: 1706072 bytes, checksum: 2329ddd810b5aca8da733c7793937d65 (MD5) Previous issue date: 2014-07-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho é proposto uma metodologia multi-estágio utilizando algoritmos bio-inspirados para a resolução do processo de Restabelecimento de Sistemas Elétricos de Distribuição. O primeiro estágio consiste na solução de uma função multi-objetivo visando a determinação da configuração final das chaves do sistema após isolados os ramos defeituosos (configuração de pós-contingência). Neste estágio, a modelagem da função multi-objetivo busca uma configuração adequada de chaves para minimizar a carga não suprida, as perdas do sistema, o número de chaveamentos, penalizando as violações aos limites operativos do sistema e considerando a presença de consumidores prioritários. Adicionalmente, a restrição de radialidade é assegurada em cada configuração utilizando, caso necessário, uma técnica de abertura de laço. A partir da configuração final obtida no primeiro estágio, são identificadas as chaves que foram manobradas. O segundo estágio da metodologia busca a determinação da sequência de chaveamento levando em conta a minimização da energia não suprida. Essa formulação permite que o tempo de manobra das chaves possa ser considerado. Sendo necessário, é realizado, ainda neste estágio, cortes mínimos discretos de carga para cada manobra executada. Em ambos os estágios foram utilizadas algoritmos bio-inspirados como métodos de solução dos respectivos problemas de otimização não-lineares inteiros mistos. As técnicas utilizadas são: Algoritmos Genéticos, Método da Eco Localização de Morcegos (Bat Algorithm) e Método da Reprodução dos Pássaros Cuco (Cuckoo Search). Os desenvolvimentos do algoritmo proposto foi implementado no ambiente MatLab®. Os resultados obtidos foram comparados com outras metodologias conhecidas da literatura comprovando a eficiência e robustez da técnica proposta. / This dissertation proposes a methodology for solving multi-stage process of Restoration on Power Distribution Systems using Nature-Inspired Algorithms. The first stage consists in solving a fitness multi-objective function in order to determine the final configuration of the switches after the faulted branches were isolated (post-contingency configuration). In this stage the multi-objective function seeks through the suitable configuration to minimize the undelivered power, the power losses, the number of switching, penalizing for violation in the system operational limits and taking in consideration the presence of priority load in the system. Additionally the radiality constraint is improved using an open loop technique. After the final configuration is obtained, for the first stage, the switches which were maneuvered are identified. The second stage of the methodology is to determine the sequence of switching taking into account the minimization of energy not supplied. This formulation allows to consider the switching operation time. If necessary, the minimum discrete load shedding procedure is made for each maneuvered switch. In both stages Nature-Inspired Algorithms to solve mixed integer nonlinear programming problems were used. The techniques used are: Genetic Algorithms, Bat Algorithm and Cuckoo Search. The developments of the proposed algorithm were implemented in MatLab ® environment. The results obtained were compared with other well-known methodologies showing the efficiency and robustness of the proposed technique.