[pt] Transformadores de subestações de distribuição requerem uma atenção especial pelos altos custos, longos tempos de reposição e por impactarem, quando falham, diretamente na confiabilidade da rede, provocando assim a interrupção de inúmeros usuários. Em geral, as subestações são projetadas com transformadores em paralelo, de forma que a carga pico possa ser atendida ainda que um transformador do grupo esteja avariado. No entanto, esta solução requer investimentos elevados. Uma alternativa consiste no compartilhamento de estoques de transformadores reservas e subestações móveis. O dimensionamento dos estoques deve ser feito com cautela, pois, um grande número de equipamentos pode aumentar desnecessariamente os custos de investimento, e um estoque insuficiente pode diminuir a confiabilidade do sistema e aumentar seus custos operacionais. Esta dissertação apresenta duas metodologias para o dimensionamento do estoque, o método de Markov e a simulação Monte Carlo, os quais são comparados quanto aos seus resultados e características quando aplicados a um mesmo sistema. Ambos os modelos foram utilizados para dimensionar o estoque para falhas do tipo catastróficas e reparáveis, separadamente. O método probabilístico baseado na simulação Monte Carlo foi aplicado a um grupo de transformadores da classe 115 kV e 15 MVA, visando demonstrar a capacidade da metodologia de encontrar soluções condizentes do ponto de vista técnico e econômico. / [en] Substation distribution transformers require special attention for their high costs, long replacement times and for impacting, when they fail, directly on the reliability of the electric network, thus causing the interruption of several costumers. In general, substations are designed with transformers in parallel, so that the peak load can be met even if a transformer in the group is damaged. However, this solution requires high investments. An alternative is to share stocks of spare transformers and mobile substations. Stock sizing should be done with caution, as a large number of equipment can unnecessarily increase investment costs, and insufficient stock can decrease system reliability and increase operating costs. This dissertation presents two methods for stock dimensioning based on Markov modeling and on Monte Carlo simulation, which are compared in terms of their results and characteristics when applied to the same system. Both models were used to scale the stock for catastrophic and repairable failures, separately. The probabilistic method based on the Monte Carlo simulation was applied to a group of 115 kV and 15 MVA class transformers, aiming to demonstrate the method s ability to find solutions that are technically and economically compatible.

[pt] Nos últimos anos, os robôs móveis com pernas têm despertado o interesse da comunidade robótica, pois tais mecanismos apresentam maior versatilidade em relação aos robôs móveis de rodas e aéreos. Neste trabalho, o autor considera o problema de modelagem e projeto de controle robusto para uma classe de robôs móveis com pernas usando a abordagem de controle por modos deslizantes. Um estudo comparativo entre um algoritmo de planejamento baseado em técnicas de Fourier e controladores via modo deslizante é apresentado para o problema de estabilização de um robô móvel saltitante na fase de vôo. O autor também propõe a estabilização da postura de robôs móveis multipernas, como hexapod e robô bípede, utilizando duas abordagens de controle diferentes, o controle de regulação Cartesiana e o controle via modos deslizantes. A teoria de estabilidade de Lyapunov é usada para demonstrar as propriedades de estabilidade dos sistemas de controle em malha-fechada. Simulações numéricas em ambiente de simulação MATLAB e simulações computacionais em Gazebo, um simulador robótico 3D de código aberto, são incluídas para ilustrar o desempenho e a viabilidade da metodologia proposta. / [en] In the last years, legged mobile robots have increased the interest of the robotics community because such mechanisms have higher versatility compared to wheeled and aerial mobile robots. These characteristics make robot with legs a viable solution for rescue and monitoring operations in irregular terrains and difficult to access locations. Although singlelegged or multi-legged mechanisms can transverse any terrain, some of their disadvantages are higher complexity in modelling and control design and higher power consumption. In this work, the author considers the problem of modelling and robust control design for a class of legged mobile robots using the sliding mode control approach. A comparative study between a planning algorithm based on Fourier techniques and sliding mode controllers is presented for the stabilization problem of a hopping robot in flight phase. The author also proposes the stabilization of the posture of multilegged mobile robots such as, hexapod and biped robot, using two different control approaches, the Cartesian regulation control and the sliding mode control. The Lyapunov stability theory is used to demonstrate the stability properties of the closed-loop control systems. Numerical simulations in MATLAB simulation software and computer simulations in Gazebo, an open-source 3D robotic simulator, are included to illustrate the performance and feasibility of the propose methodology.

[pt] Dores no pé e joelho estão relacionadas com patologias ortopédicas e lesões nos membros inferiores. Desde a corrida de rua até o treinamento funcional CrossFit, estas dores e lesões estão correlacionadas com a distribuição iregular da pressão plantar e o posicionamento inadequado do joelho durante a prática física de longo prazo, e podem levar a lesões ortopédicas graves se o padrão de movimento não for corrigido. Portanto, o monitoramento da distribuição da pressão plantar do pé e das características espaciais e temporais das irregularidades no posicionamento dos pés e joelhos são de extrema importância para a prevenção de lesões. Este trabalho propõe uma plataforma, composta de uma rede de sensores vestíveis e um classificador de Reconhecimento de Atividade Humana (HAR), para fornecer feedback em tempo real de exercícios funcionais, visando auxiliar educadores físicos a reduzir a probabilidade de lesões durante o treinamento. Realizamos um experimento com 12 voluntários diversos para construir um classificador HAR com aproximadamente de 87 porcento de precisão geral na classificação, e um segundo experimento para validar nosso modelo de avaliação física. Por fim, realizamos uma entrevista semi estruturada para avaliar questões de usabilidade e experiência do usuário da plataforma proposta.Visando uma pesquisa replicável, fornecemos informações completas sobre o hardware e o código fonte do sistema, e disponibilizamos o conjunto de dados do experimento. / [en] Foot and knee pain fave been associated with numerous orthopedic pathologies and injuries of the lower limbs. From street running to CrossFitTM functional training, these common pains and injuries correlate highly with unevenly distributed plantar pressure and knee positioning during long-term physical practice and can lead to severe orthopedic injuries if the movement pattern is not amended. Therefore, the monitoring of foot plantar pressure distribution and the spatial and temporal characteristics of foot and knee positioning abnomalities is of utmost importance for injury prevention. This work proposes a platform, composed af an lot wearable body sensor network and a Human Activity Recognition (HAR), to provide realtime feedback of functional exercises, aiming to enhace physical educators capability to mitigate the probability of injuries during training. We conducted an experiment with 12 diverse volunteers to build a HAR classifier that achieved about 87 percent overall classification accuracy, and a second experiment to validate our physical evaluation model. Finally, we performed a semi-structured interview to evaluate usability and user experience issues regarding the proposed platform. Aiming at a replicable research, we provide full hardware information, system source code and a public domain dataset.

[pt] O uso de dispositivos móveis cresceu exponencialmente nos últimos anos, tornando-se um desafio a melhoria da qualidade de sinal e o pleno atendimento a serviços que exigem altas taxas de dados e baixa latência. A fim de atender a crescente demanda de tráfego, as faixas de freqüências de ondas milimétricas começam a ser exploradas para aplicação à Quinta Geração de Comunicações Móveis. A partir de medições realizadas em ambientes fechados, nas faixas de freqüências de 28 GHz e 38 GHz, foi possível analisar o canal de comunicação com base nos modelos propagação para as faixas de freqüências de ondas milimétricas. / [en] Mobile usage has grown exponentially in recent years, making it a challenge to improve signal quality and fully support to services that require high data rates and low latency. In order to meet the growing traffic demand, millimeter-wave frequency bands are being explored for application to the 5th Generation of Mobile Communications. From measurements performed in indoor environments, in the 28 GHz and 38 GHz frequency range, it was possible to analyze the communication channel based on the propagation models for the millimeter wave frequency bands.

[pt] Nos últimos anos, os avanços mais recentes em robótica e suas aplicações têm sido usados para reduzir a carga de trabalho e os requisitos de mão-de-obra, melhorando o ambiente, a saúde e a segurança, particularmente nos sistemas de produção agrícola. Robôs autônomos fazem parte de tal inovação tecnológica e os robôs móveis com esteiras, em particular, têm sido amplamente utilizados em campos agrícolas em todo o mundo, já que suas esteiras proporcionam uma grande área de contato em solos úmidos e terrenos irregulares, evitando que o robô fique preso e melhorando a sua mobilidade. Neste trabalho, aborda-se a modelagem e o controle de robôs móveis com esteiras (Tracked Mobiler Robots, TMRs) para executar tarefas de vigilância em campos agrícolas. A metodologia proposta considera que o modelo cinemático do TMR são incertos devido ao escorregamento inerente entre as esteiras e o terreno. Para lidar com as incertezas de modelagem e perturbações externas, utiliza-se uma estratégia de controle robusto baseada na abordagem de modos deslizantes. Uma interface de usuário móvel (Mobile User Interface, MUI) baseada no sistema operacional Android é desenvolvida para controlar o robô movél com esteiras de forma manual ou autônoma. A partir da MUI, o operador humano pode visualizar as informações capturadas de sensores externos e internos. Simulações numéricas em MATLAB são realizadas para verificar o desempenho do controladores, bem como validar o modelo cinemático do robô, em diferentes configurações iniciais. / [en] In recent years, the latest advances in robotics and its applications have been used to reduce the workload and manpower requirements, improving the environment, health and safety (EHS) conditions, particularly in agricultural production and farming systems. Autonomous robots are part of such technological innovation and Tracked Mobile Robots (TMRs), in particular, have being widely used on agricultural fields around the world, since their tracks provide a large contact area on the wet soils and irregular terrains avoiding the robot to get stuck. In this work, we address the modeling and control design of tracked mobile robots (TMRs) able to perform surveillance tasks in agricultural fields. The proposed methodology considers that the kinematic models of the TMRs are both uncertain due to the inherent slippage between the tracks and the terrain. To deal with the modeling uncertainties and external disturbances, we use the sliding mode control (SMC) approach. A Mobile User Interface (MUI) based on Android operating system. is developed to control the TMR manually or autonomously. By using the MUI the human operator can visualize the information captured from external and internal sensors. Numerical simulations in MATLAB are carried out to verify the performance of the controller as well as validate the robot kinematic model under different configurations.

[pt] Poucos estudos têm investigado e propôs uma solução de middleware para a Internet das Coisas Móveis (IoMT), onde as coisas inteligentes (Objetos Inteligente) podem ser movidos, ou podem mover-se de forma autônoma, mas permanecem acessíveis a partir de qualquer outro computador através da Internet. Neste contexto, existe uma necessidade de gateways com eficiência energética para fornecer conectividade para uma grande variedade de objetos inteligentes. As soluções propostas têm mostrado que os dispositivos móveis (smartphones e tablets) são uma boa opção para se tornar os intermediários universais, proporcionando um ponto de conexão para os objetos inteligentes vizinhos com tecnologias de comunicação de curto alcance. No entanto, eles só se preocupam apenas sobre a transmissão de dados de sensores-primas (obtido a partir de objetos inteligentes conectados) para a nuvem onde o processamento (e.g. agregação) é executada. Comunicação via Internet é uma atividade de forte drenagem da bateria em dispositivos móveis; Além disso, a largura de banda pode não ser suficiente quando grandes quantidades de informação estão sendo recebidas dos objetos inteligentes. Por isso, consideramos que uma parte do processamento deve ser empurrada tão perto quanto possível das fontes. A respeito disso, processamento de eventos complexos (CEP) é muitas vezes usado para o processamento em tempo real de dados heterogêneos e pode ser uma tecnologia chave para ser incluído nas Gateways. Ele permite uma maneira de descrever o processamento como consultas expressivas que podem ser implantados ou removidos dinamicamente no vôo. Assim, sendo adequado para aplicações que têm de lidar com adaptação dinâmica de processamento local. Esta dissertação descreve uma extensão de um middleware móvel com a inclusão de processamento contínuo dos dados do sensor, a sua concepção e implementação de um protótipo para Android. Experimentos têm mostrado que a nossa implementação proporciona uma boa redução no consumo de energia e largura de banda. / [en] Few studies have investigated and proposed a middleware solution for the Internet of Mobile Things (IoMT), where the smart things (Smart Objects) can be moved, or else can move autonomously, but remain accessible from any other computer over the Internet. In this context, there is a need for energy-efficient gateways to provide connectivity to a great variety of Smart Objects. Proposed solutions have shown that mobile devices (smartphones and tablets) are a good option to become the universal intermediates by providing a connection point to nearby Smart Objects with short-range communication technologies. However, they only focus on the transmission of raw sensor data (obtained from connected Smart Objects) to the cloud where processing (e.g. aggregation) is performed. Internet Communication is a strong battery-draining activity for mobile devices; moreover, bandwidth may not be sufficient when large amounts of information is being received from the Smart Objects. Hence, we argue that some of the processing should be pushed as close as possible to the sources. In this regard, Complex Event Processing (CEP) is often used for real-time processing of heterogeneous data and could be a key technology to be included in the gateways. It allows a way to describe the processing as expressive queries that can be dynamically deployed or removed on-the- fly. Thus, being suitable for applications that have to deal with dynamic adaptation of local processing. This dissertation describes an extension of a mobile middleware with the inclusion of continuous processing of sensor data, its design and prototype implementation for Android. Experiments have shown that our implementation delivers good reduction in energy and bandwidth consumption.

Orientador: Shusaburo Motoyama / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:13:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bassi_TaniaAidaGarcia_M.pdf: 1045495 bytes, checksum: a7f5a1d48c5810466fa34b39df1b4d0b (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste estudo, o desempenho do enlace direto do sistema I xEV -DV é analisado através de simulações e o tempo médio de atraso dos pacotes. a vazão de dados e a utilização de enlace são avaliados em função do carregamento de tráfego do sistema. Para a realização das simulações foi desenvolvido. na ferramenta de software /v/atlab, um modelo que representa o processamento e escalonamento da estação rádIo base do sistema IxEV-DV. antes da transmissão na interface aérea. bem como os modelos baseados em tráfego real de dados WAP, HTTP e FTP. O enlace direto do sistema I xEV -DV é analisado em cenários que consideram o escalonamento FIFO e o escalonamento baseado em prioridade de taxas, mostrando a redução do tempo médio de atraso dos pacotes no sistema com prioridade. Além disto. é possível verificar e quantificar a eficiência da 1111plementação da multiplexação por divisão em código (COM) além da multiplexação por divisão no tempo (TOM) no enlace direto. Os resultados do sistema 1 xEV -DV com tráfego W AP, HTTP e FTP são também comparados aos resultados obtidos com tráfego poissoniano, mostrando as diferenças e a importância da utilização de modelos de tráfego de dados reais / Abstract: In this study, the forward link performance 01' the I xEV -DV system is analyzed through simulations. and the average packet delay, the data throughput and the link utilization are evaluated in function of the system traffic load. For the simulations, it was developed in Matlab software tool, a model that represents the I xEV -DV radio base station processing and scheduling, before the aerial interfaee transmission. and the mode1s based in real data traffic WAP, HTTP and FTP. The forward link 01' the I xEV -DV system is analyzed in scenarios that consider FIFO scheduling and data rate priority scheduling, showing the average packet delay reduction in the system with priority. Besides, it is possible to verify and quantify the efficiency of the code division multiplexing (CDM) implementation besides the time division muItiplexing (TDM) in the forward link. The results of IxEV-OV system with WAP, HTTP and FTP traffic are also compared with the results obtained with Poisson traffic, showing the differences and the importance of the real data traffic models utilization / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

[pt] O estágio atual das comunicações móveis é caracterizado por um crescimento espetacular da demanda em todos os tipos de ambientes, tanto urbanos densos como suburbanos e rurais . Os planejadores destes sistemas necessitam ferramentas eficientes e economicamente viáveis para a caracterização e projeto deles. O grande objetivo de um bom planejamento é uma boa cobertura, e um dos parâmetros de qualidade é a perda média de propagação. A principal técnica determinística utilizada para o cálculo da perda média de propagação em micro-células em áreas fortemente edificadas é o traçado de raios, a través de um de dois métodos alternativos: o método das imagens e o método de lançamento de raios. Este trabalho apresenta uma formulação detalhada do método de lançamento de raios e dos métodos assintóticos que foram usados afim de calcular os campos eletromagnéticos (direto, refletido e difratado) que permitem calcular a Perda Média de Propagação. Além do mais apresenta-se o método de discriminação espacial usado para acelerar o processo de cálculo. A metodologia proposta foi implementada em programa de computador e são apresentados alguns estudos de caso para ambientes específicos. / [en] The current period of the mobile communications is characterized by a spectacular growth of the demand in all the types of environments, not only in density urbanized cities as suburban and rural. The planners of these systems need efficient and economically viable tools for the design of these systems. The main goal of good planning is a good coverage, and one of the most adopted quality indicators is the path loss of propagation. The mostly used deterministic technique for calculation it in strongly built micro-cells is the tracing of rays, whether the method of the images or the method of launching of rays. This work presents a detailed formularization of the method of launching of rays and of the asymptotic methods which have been used in order to calculate the electromagnetic fields (direct, reflected and diffracted) which allow to calculate the Path Loss of Propagation. Besides it this shown the used method of space discrimination, which was employed to speed up the calculation. The methodology proposal was implemented in computer program and is presented some studies of case for specific environments.