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Dissertations |
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MOISÉS ARTHUR PEREIRA BORGES
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ANÁLISE DE MODELOS DE HISTERESE COM ÊNFASE NA MODELAGEM COMPUTACIONAL E APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE OTIMIZAÇÃO PSO
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Advisor : LUIZ ALBERTO LUZ DE ALMEIDA
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Data: Jan 18, 2021
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Show Abstract
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Este trabalho propõe um novo estudo para a observação de curvas de histerese. Podendo ser divido em duas partes principais. Na primeira, a ideia desenvolvida baseia-se na utilização conjunta de dois modelos de histerese para observar a resposta e compará-la. Assim, modelos de histerese Preisach e L²P (Limiting Loop Proximity) foram simulados, comparando suas respostas em diferentes valores de frequência. Os resultados apresentados mostram pequenas discrepâncias devido à sua forma de avaliação, que no modelo de Preisach clássico é totalmente irreversível e o modelo L²P possui uma pequena parcela que faz com que tenha um percentual de reversibilidade. É feita uma aproximação para que ambos possam diminuir suas diferenças para que com o mesmo campo aplicado os resultados obtidos tenham uma melhor precisão permitindo obter curvas de histerese com maior confiabilidade sem a necessidade de realizar outros estudos que não a aplicação dos dois modelos. Na segunda parte, o foco é estudar a capacidade do modelo de proximidade ao laço principal em emular apropriadamente o modelo de histerese de Preisach, devido que mesmo modelo de Preisach sendo amplamente utilizado há décadas nos mais diversos fenômenos de histerese. Todavia, tanto a implementação quanto a estimação de parâmetros deste modelo são intrincadas e trabalhosas. Desta forma, o modelo L²P é uma alternativa de fácil implementação e obtenção de parâmetros. Os dados sintéticos são obtidos a partir do modelo de Preisach para uma histerese magnética típica. O objetivo é estimar os parâmetros do modelo L²P, de modo que se aproxime ao máximo dos dados sintéticos do modelo de Preisach. Para estimar os parâmetros foi escolhido o método PSO (Particle Swarm Optimization). Resultados das curvas de histerese são apresentados e o grau de similaridade de ambos os modelos é discutido.
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LÁZARO FRANCISCO SANSÓN FARIÑAS
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Detecção e isolamento de falhas em um modelo dinâmico de helicóptero
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Advisor : ALAIN SEGUNDO POTTS
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Data: Apr 14, 2021
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Show Abstract
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Este trabalho apresenta a aplicação de métodos robustos de detecção e isolamento de falhas no modelo de um helicóptero. Uns dos principais problemas a resolver na área de Diagnóstico de falhas é a robustez dos métodos baseados em modelos matemáticos. Nesse sentido, a abordagem baseada em observadores de estados e saídas tem obtido bons resultados. Dentro dessa abordagem se destacam os métodos do observador de entradas desconhecidas (UIO) e o método de atribuição da autoestrutura do observador (ESA), ambos são métodos de geração de resíduos robustos. No projeto é utilizado o modelo do helicóptero Westland Lynx Mk7 baseado em seis graus de liberdade, linear, invariante no tempo, e com coeficientes constantes, no ponto de operação de voo pairado. O modelo do helicóptero é a base para a implementação de um sistema de detecção e isolamento de falhas. Se realiza uma análise do sistema com dóis tipos de perturbações diferentes e para os casos de uma falha em um atuador e uma falha em um sensor.
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EMERSON TORRES PEREIRA
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PROJETO DE RECTENAS BASEADAS EM UMA ANTENA VIVALDI ANTIPODAL
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Advisor : CARLOS EDUARDO CAPOVILLA
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Data: Apr 28, 2021
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Show Abstract
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Diversos estudos visam melhorar a eficiência no uso da energia eletromagnética de Radiofrequência (RF) disponível no ambiente, no qual, por meio de uma rectena é possível converter energia de RF em energia de Corrente Contínua (CC) dispensando, por exemplo, o uso de baterias em sistemas eletrônicos de baixa potência. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo projetar e analisar o desempenho de uma Antena Vivaldi Antipodal (AVA), para coleta de energia de RF. Para isso, foi proposto o desenvolvimento de uma Antena Vivaldi Antipodal com Slots Elípticos (AVA-ES) e Rectena AVA-ES (RAVA-ES), a fim de melhorar o desempenho da antena AVA e da Rectena AVA (RAVA), sendo fabricadas em substrato FR-4 de baixo custo. Todos os protótipos apresentaram desempenho satisfatórios, ratificando a proposta deste trabalho. Adicionalmente, foram propostos o projeto de um arranjo de duas AVA e um outro arranjo de duas AVA-ES para testes em futuras aplicações como rectenas.
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EMERSON COSTA SANTOS
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PROJETO, FABRICAÇÃO E APLICAÇÃO DE UMA MESA TÉRMICA DE ELEMENTOS RESISTIVOS, PARA IMPRESSORAS 3D TIPO FDM
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Advisor : SEGUNDO NILO MESTANZA MUNOZ
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Data: May 7, 2021
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Show Abstract
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Nos últimos anos a tecnologia de manufatura aditiva em especial a FDM, tem se desenvolvido rapidamente. Porém, poucas são as pesquisas relacionadas aos sistemas eletrônicos de controle e sobre os circuitos das mesas de impressão, especialmente em impressoras FDM de baixo custo. Nesta tecnologia de impressoras 3D, o processo de impressão é muito susceptível a danos térmicos, que geraram consequências nas propriedades mecânicas podendo ocasionar fratura ou mesmo a perda total do protótipo. Estes problemas podem ser mitigados por meio de um controle eficiente da temperatura durante o processo de fabricação do protótipo, além de garantir consumos aceitáveis de energia. O monitoramento do processo fornece informações ao sistema de controle e, à medida que os limites definidos são atingidos os sistemas de controle podem corrigir essas variações ainda durante o processo de produção. O sistema de controle pode atuar no aumento ou na manutenção da temperatura realizando assim, o controle espacial e temporal da mesa térmica.
A pesquisa reportada neste trabalho foi dividida em três etapas: Na primeira etapa foram realizados estudos de projeto e fabricação de uma mesa térmica dividida em elementos resistivos e estrutura matricial que permite o controle individual ou em arranjo dos elementos, denominados pixels, desta matriz, foram desenvolvidas três versões projeto/fabricação, desta mesa de pixels, após cada versão da mesa, foram realizadas as caracterizações: a) caracterização elétrica de cada elemento, b) análise termográficas de cada elemento da matriz de pixels. Na segunda etapa, foi desenvolvido o circuito de controle da mesa térmica de pixels resistivos, também foram elaboradas três versões, a cada rodada de projeto/fabricação da mesa foram aprimorados os drives de controle e sensores de temperatura. A terceira rodada corresponde ao processo de integração da mesa térmica por pixels e o sistema de controle a uma impressora 3D tipo FDM. Finalmente, foram realizados testes de impressão nesta nova mesa térmica de pixels e foram feitas suas respectivas caracterizações, mecânicas, morfológicas e comparadas com uma mesa térmica comercial.
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FELIPE AUGUSTO ANON DA SILVA
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SISTEMA DE MEDIÇÃO DE RF DE BAIXO CUSTO BASEADO EM SDR
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Advisor : MARCELO BENDER PEROTONI
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Data: May 27, 2021
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Com o aumento do número de dispositivos conectados via redes sem fio, 5G e outras tecnologias, se torna fundamental o estudo da propagação em ambientes internos e externos, de forma a evitar interferências e maximizar a cobertura. Por causa disso, uma ferramenta portátil e confiável para esse tipo de medição se torna extremamente desejável para fins da implantação de pontos de acesso com o objetivo de servir o maior número de pessoas. O projeto desenvolvido e apresentado nessa dissertação tem como objetivo a elaboração de um sistema de medidas de potência RF portátil e de baixo custo, e a medida de seu desempenho comparável com equipamentos comerciais. O trabalho foi realizado baseandose no pacote open source GNU RADIO, que juntamente com um computador Raspberry PI 3, um módulo de GPS e um dispositivo SDR possibilitaram a aquisição dos dados e sua subsequente visualização.
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GABRIEL FERNANDES IDALGO
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Estudo e análise do modelo de um Motor CC para aplicações de Sistemas de Proteção Anti-Esmagamento na indústria automotiva
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Advisor : JOSE ALBERTO TORRICO ALTUNA
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Data: Jun 21, 2021
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Show Abstract
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O controle de torque e velocidade de um motor DC com imãs permanentes é frequentemente usado em levantadores de vidro automotivos para sistemas antiesmagamento da janela automotiva. Neste tipo de motor os pólos da armadura no rotor produzem uma ondulação da corrente que é proporcional ao torque eletromagnético. Por sua vez, a frequência da ondulação de corrente é proporcional à velocidade mecânica do rotor. Neste trabalho é implementado um modelo variante no tempo do motor DC com magneto permanente utilizando o programa MATLAB/SIMULINK, o modelo considera o efeito do comutador mecânico na corrente, resistência e indutância da armadura. São mostradas as equações convencionais da máquina DC e as equações variantes no tempo considerando as alterações da resistência e indutância da armadura. São apresentados resultados de simulação em malha aberta e fechada. Um controlador PI é usado para controlar a velocidade do motor. Testes experimentais validam os resultados de simulação.
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ELIOMAR RAMON CONDE DUQUE
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Controlador Preditivo-Repetitivo aplicado ao Controle das Correntes do Rotor do Gerador de Indução Duplamente Alimentado
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Advisor : ALFEU JOAOZINHO SGUAREZI FILHO
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Data: Oct 27, 2021
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Show Abstract
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Este documento apresenta a proposta de um controle preditivo repetitivo para a corrente do rotor de um Gerador de Indução Duplamente Alimentado (GIDA) no quadro de referência síncrona. Essa abordagem, na qual o projeto desse controlador preditivo repetitivo se baseia, utiliza a técnica de horizonte reverso por meio do controle preditivo, com uma decomposição de frequência do sinal de referência. Da mesma forma, trata-se de uma implementação e projeto de controle preditivo repetitivo que é abordado desde o ponto de vista de um sistema de potência e pode ser aplicado em sistemas de energia eólica ou em sistemas que usem GIDA em geral. O controlador é projetado com base no modelo matemático dinâmico do GIDA, mais especificamente no modelo de espaço de estados, que é expandido para o projeto do controle preditivo. O modelo GIDA usado e o controlador em questão são simulados usando Matlab/Simulink, a fim de validar a proposta de controle em sistemas de potência, e a seguir realizar uma implementação experimental que comprove o bom funcionamento do controlador numa bancada experimental em tempo real. Ambos os resultados, simulados e experimentais, são analisados e comparados com diferentes técnicas de controle preditivo por modelo, que endossam as vantagens da proposta atual.
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RICHELLY DAYENNE FERREIRA PONTES
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Análise do Controlador de Corrente modos deslizantes em conjunto com PI aplicado aos inversores em ponte H conectados à rede elétrica.
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Advisor : ALFEU JOAOZINHO SGUAREZI FILHO
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Data: Dec 3, 2021
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Show Abstract
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Para realizar a conversão da energia gerada pelos sistemas de geração distribuída utiliza-se um conversor eletrônico CC-CA, também conhecido como inversor. Devido ao crescimento de estudo e utilização desses equipamentos, esta pesquisa vem contribuir com a análise das características dos sistemas de controle que controlam a corrente a ser injetada na rede elétrica. Desta forma, este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta de controlador por modos deslizantes mais PI (SMC – do inglês, Sliding Mode Control), aplicado em um inversor monofásico em ponte H interligado à rede elétrica com a utilização do filtro LC. Adicionalmente será feito um estudo comparativo com as técnicas de controle PI e P+RES. Para realizar tal objetivo, foi feita a modelagem matemática do inversor monofásico com o filtro LC, logo após apresenta-se os controladores por modos deslizantes mais PI (SMC+PI), PI e P+RES, em seguida, são apresentados resultados de simulação obtidos para a validação da proposta e por fim uma análise comparativa com os controladores propostos e a conclusão. As simulações que validam as conclusões foram realizadas no ambiente de simulação no software Matlab/Simulink.
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MARCO ANTONIO CABRERA VIDAL
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GERADOR DE SINAIS COM CONTROLE DE FREQUÊNCIA PARA EXCITAÇÃO DE MÓDULO TERMOELÉTRICO.
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Advisor : LUIZ ALBERTO LUZ DE ALMEIDA
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Data: Dec 10, 2021
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Show Abstract
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A proposta do trabalho é a construção de um gerador de sinais para excitar uma planta termoelétrica e controlar a temperatura do sistema em malha fechada. Isso leva a realizar todo o processo da construção de um sinal de modulação por largura de pulso pelo método SPWM (Modulação por Largura de Pulso Senoidal), com aplicação na engenharia de desenvolvimento de sinais. Assim, podendo caracterizar o sistema com o detalhamento de parâmetros oriundos da captação de sensores de tensão, corrente e temperatura colocados nos módulos termoelétricos. Para a implementação foi montada uma estrutura capaz de realizar uma comunicação bidirecional, entre o sistema de Interface Homem Máquina (IHM) e o controlador ESP-32 que gera sinais de modulação de largura de pulso (PWM) a baixas potências. A construção da estrutura para a obtenção dos resultados, necessitou também de um amplificador do tipo ponte H e um filtro LCL passa-baixa. Isto para que a potência produzida fosse transmitida do gerador para o módulo Termoelétrico, de forma que a mesma fosse excitada a níveis de corrente ideais e colhendo assim o comportamento dos parâmetros do sistema em estudo. Com todo sistema pronto, o caminho da pesquisa foi excitar o módulo termoelétrico em malha aberta, uma hora com frequências altas em torno de 206 Hz, outra hora em frequências baixas de 11,741Hz e assim coletar os parâmetros. Também foi feito experimentos em malha fechada com controle de frequência, dessa forma controlar a temperatura, onde os resultados foram um sobressinal de 0,16% a mais do SetPoint e 0,25% de erro no regime permanente. Para finalizar, o experimento foi com um sistema Liga/Desliga, na qual a resposta foi um sobressinal de 5,8\% a mais do ponto ideal.
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RENAN MORAIS FURLANETO
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Nonlinear network equivalents of systems with inverter-based resources for short-circuit studies.
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Advisor : AHDA PIONKOSKI GRILO PAVANI
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Data: Dec 14, 2021
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Show Abstract
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Large transmission networks are often represented with short circuit network equivalents to share with neighboring utilities and distribution providers. The computation of network equivalents for short circuit studies is straightforward in systems predominantly based on conventional synchronous generators (SGs). However, the integration of renewable powered plants such as solar and wind parks (WPs) introduces inverter-based resources (IBRs) in the grid with different and nonlinear fault current characteristics. The increasing share of IBRs changes the way power systems respond during disturbances. The application of conventional approach to obtain network equivalents based on the computation of Thevenin equivalent at the point of interest to systems with high share of IBRs will result in misleading short circuit calculations. This MsC thesis provides a comprehensive study of the identification of active nonlinear network equivalents for short circuit studies in systems with IBRs and their accuracy when considered for balanced and unbalanced faults scenarios. A new concept of voltage dependent network equivalents (VDNEs) is proposed. Considering the increasing complexity of networks with several and different type of IBR installations, a measurement-based approach using simulated fault currents is proposed to obtain VDNEs. EMT simulations are used to validate the short-circuit response of VDNEs considering networks with WPs consisting of Type-IV/Full-Size Converter (FSC) wind turbine generators (WTGs) and Type-III/Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) WTGs.
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FAUSTA JOAQUIM FAUSTINO
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IDENTIFICAÇÃO DE ZONAS DE RECARGA PÚBLICA PARA VEÍCULOS ELÉTRICOS EM ÁREAS URBANAS
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Advisor : JOEL DAVID MELO TRUJILLO
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Data: Dec 15, 2021
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Show Abstract
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Nos últimos anos, nos países desenvolvidos e em vias de desenvolvimento, como é o caso do Brasil, se tem notado um aumento na penetração de veículos elétricos nas áreas urbanas. Dada essa penetração nas cidades, encontrar zonas para a instalação de uma infraestrutura de recarga se tornou uma necessidade. Portanto, devido às demandas de recarga dos veículos elétricos, os agentes envolvidos na difusão de veículos elétricos devem construir estações de recarga, possibilitando que cada veículo elétrico possa encontrar estações recarga disponíveis dentro de suas viagens. Neste trabalho se propõe uma metodologia para identificar zonas de recarga pública nas principais avenidas e ruas das áreas urbanas, considerando a dispersão espacial dos compradores de veículos elétricos e seus padrões de viagem urbanos. A identificação dos centroides das zonas recarga é formulado como um problema das p-medianas, sendo resolvido pelo algoritmo de Teist-Bart para fornecer uma maior cobertura às demandas de recarga elétrica dentro das extensas áreas urbanas. A metodologia proposta foi aplicada na cidade de Salvador no estado da Bahia para encontrar a distribuição espacial de zonas de recarga pública, considerando 6 cenários prospectivos de penetração global de veículos elétricos. Os resultados de alocação dos centroides das zonas de recarga para essa cidade foram confrontados com a alocação realizada por um software comercial de geoprocessamento. Tal confrontação mostra que a proposta determina uma distribuição espacial dessa zonas com menores valores de demanda máxima coincidente por estação para atender a mesma quantidade de veículos elétricos em cada cenário prospectivo analisado. Menos valores dessa demanda podem permitir menos investimentos para a conexão das futuras estações de recarga com a rede elétrica. A metodologia proposta pode auxiliar os agentes envolvidos na difusão de mobilidade elétrica, encontrando zonas de recarga pública mais próximas dos locais de maior demanda de recarga por parte dos donos de veículos elétricos.
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