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Navegação Visual Autônoma de um Veículo Terrestre em Escala Reduzida
Authors: Veloso Ribeiro Daniel , Lúcio Nascimento Júnior Cairo , Chiepa Cunha Wagner
Published: December 2020

Este artigo propõe e apresenta simulações de um sistema de navegação visual autônoma para um veículo diferencial com quatro rodas em escala reduzida. O sistema de navegação é composto por: 1) um controlador de seguimento de faixa que processa a imagem de uma câmera embarcada no veículo para corrigir sua orientação e velocidade, 2) um algoritmo de localização do veículo que usa filtro de Kalman para estimar a pose do veículo (posição e orientação) usando dados de um receptor GNSS RTK, uma bússola digital e sensores de odometria. Foram investigadas e comparadas três possíveis soluções para o controlador de manutenção de faixa. A primeira solução usa uma abordagem com algoritmo de janelas deslizantes para processar a imagem da câmera embarcada, extrair a distância do veículo para o centro da faixa e o seu raio de curvatura. Um controlador proporcional _e utilizado, então, para calcular a velocidade desejada para as rodas do veículo. A segunda solução usa uma rede neural convolucional profunda para imitar a primeira solução, isso é, a rede neural recebe a imagem da câmera como entrada e é treinada para gerar a mesma saída que o controlador proporcional usado na primeira solução. A terceira solução também aplica uma rede neural convolucional profunda, mas a rede é treinada usando dados gravados quando um motorista humano dirigiu o veículo no mesmo ambiente simulado. Todas as três soluções foram capazes de manter o veículo em uma margem de erro aceitável da trajetória desejada.
Análise das Potências Elétricas em Sistemas Trifásicos Desequilibrados e Compensação da Potência Não Ativa
Authors: Semensato Marcelo
Published: December 2020

As cargas elétricas em redes de distribuição são geralmente desequilibradas, pois estas redes alimentam cargas monofásicas de potências diferentes. As cargas trifásicas desequilibradas consomem potência ativa, reativa e de desequilíbrio segundo IEEE Std 1459-2010. O método da potência efetiva é recomendado pela norma para o cálculo da potência em cargas desequilibradas. O método convencional não é empregado no cálculo da potência em cargas desequilibradas, pois não fornece a potência de desequilíbrio. Este artigo faz uma comparação entre o método convencional e os métodos efetivos de cálculo da potência em cargas trifásicas desequilibradas. E compara a compensação da potência reativa calculada pelo método convencional com a compensação da potência não ativa calculada pelos métodos efetivos em circuitos trifásicos desequilibrados. O objetivo é deixar claro que em sistemas desequilibrados é necessário calcular e compensar não apenas a potência reativa, mas também a potência de desequilíbrio para uma compensação ideal.
Índice de validação de agrupamento de dados baseado em curvas principais
Authors: A. Ferreira Franciele , D. Ferreira Danton , H. G. Barbosa Bruno
Published: December 2020

Os algoritmos de agrupamento de dados são métodos não supervisionados que buscam separar o conjunto conjunto de dados em k grupos sem depender do conhecimento prévio do conjunto de dados. Os índices de validação de cluster são comumente usados para validar o resultado desses algoritmos, já que nenhum rótulo está disponível. O agrupamento de dados com base nas curvas principais, é uma generalização não linear da Análise de Componentes Principais e pode mapear as não linearidades dos dados de várias dimensões para uma dimensão, gerando vetores de representação de dados compactos. Ele é capaz de lidar com clusters de dados com distribuição não gaussiana, mas, em geral, os índices de validação são construídos combinando uma medida de compactação e uma medida de separação que nem sempre reflete a qualidade do cluster para esse tipo de distribuição de dados e pode, portanto, apresentar resultados enganosos. Neste artigo, um novo índice de validação é proposto para agrupamento de dados com base nas curvas principais. Foram realizados experimentos em bases de dados sintéticas. Os resultados mostraram que o índice proposto é adequado para o método de agrupamento baseado em curvas principais para diferentes distribuições
Análise da segurança de redes em sistemas de automação e controle industriais: estudo de caso com a planta MecatrIME
Authors: Couto Christiana , Karl Couto Gustavo Claudio , Carrilho da Cunha Antonio Eduardo
Published: December 2020

A crescente preocupação com ataques cibernéticos motivou pesquisadores a buscarem soluções de segurança para redes de sistemas de automação e controle industriais. Por isso, este trabalho realizou uma captura de dados na rede local da planta MecatrIME, do Laboratório de Mecatrônica do Instituto Militar de Engenharia (IME), a fim de elaborar uma solução para aumentar a sua segurança. Os resultados indicaram que os principais protocolos da rede são: ARP, TCP, UDP e SMB2. Então, foi proposta uma arquitetura que permite a conexão segura da planta à Internet, baseada na criação de uma zona desmilitarizada e de um sistema de detecção de intrusão, a fim de proteger a rede desses ataques cibernéticos.
Análise normativa perante ao impacto de veículos elétricos em redes de distribuição secundária
Authors: Grassi Fernando , Rech Cassiano
Published: December 2020

Veículos elétricos são promissores para a expansão das tecnologias verdes, sendo mais eficientes e menos poluentes que os atuais veículos a combustão. Alguns problemas relacionados uma maior densidade de energia das baterias ainda persistem, mas em um futuro próximo essa tecnologia se tornará viável e competitiva. Sabendo dessa expansão da frota de veículos elétricos, seus impactos devem ser estudados e normativas adequadas devem existir para que a tecnologia prevaleça com o mínimo de impacto ao atual sistema elétrico. Dentre os impactos mais observados estão o aumento na demanda que uma frota de veículos elétricos poderia causar no sistema elétrico de distribuição. Por outro lado, este trabalho busca avaliar os impactos em redes de distribuição secundária (baixa tensão). A partir de um modelo de rede, foram simulados casos de inserção de veículos elétricos em diferentes modos de carga, constatando-se que o aumento da demanda é inevitável, somado a altos picos durante momentos que normalmente o sistema já enfrenta. Em relação aos níveis de tensão, observou-se que os veículos elétricos podem causar subtensões que violam os limites estabelecidos pelo PRODIST, impacto que permanecerá se não forem estabelecidos parâmetros específicos nas normas brasileiras de veículos elétricos, essas baseadas na IEC.
Classificador Fuzzy-genético aplicado ao processamento de linguagem natural
Authors: C. e Silva Fernanda , H. de Sousa Rafael , G. S. Chaves Aleson , H. G. Barbosa Bruno , D. Ferreira Danton
Published: December 2020

A mineração de opinião analisa opiniões e sentimentos sobre alguma entidade, podendo ser produtos, serviços, uma pessoa, etc. Com o crescente uso da Internet, a análise de sentimentos tornou-se uma abordagem essencial para analisar a grande quantidade de dados gerados. Essa análise permite traçar um perfil dos consumidores, sendo uma ferramenta para auxílio das empresas na criação de campanhas e melhorias de produtos. Vários métodos foram desenvolvidos para classificação automática de dados em formato textual. O objetivo desse trabalho é projetar e avaliar um classificador fuzzy para mineração de opinião e classificação do sentimento geral de textos. Para isso, foi utilizada uma base de dados contendo revisões de produtos do site Epinions.com. Foi necessário fazer o pré-processamento dos dados e a extração de características, com dois métodos. Esse trabalho propõe a utilização do algoritmo genético para determinar as características que serão usados pelo algoritmo fuzzy para classificação, de forma a maximizar o valor da acurácia. Os resultados obtidos mostram uma melhor acurácia para o classificador usando características extraídas via Word2Vec quando comparado ao método por polaridades. Além disso, os resultados obtidos com o método proposto utilizando 5 características extraídas viaWord2Vec é superior aos obtidos em outros métodos utilizando 200 características.
Projeto da unidade de voo de um aerogerador com aerof´olio cabeado
Authors: Da Silva Juliano , Schoenknecht Marcos , Silvestre Igor , De Lellis Marcelo , Cabral Felipe , Trofino Alexandre , Wessler Vin´ıcius
Published: December 2020

Este artigo apresenta o projeto de uma unidade de voo para um aerogerador com aerof´olio cabeado do tipo pumping kite desenvolvido pelo grupo UFSCkite. Neste sistema, uma asa flex´ıvel (aerof´olio) ´e presa por um cabo enrolado a um carretel conectado a uma m´aquina el´etrica. Esses dois componentes s˜ao localizados na unidade de solo do aerogerador. Potˆencia mecˆanica ´e fornecida `a m´aquina el´etrica (e eletricidade ´e gerada) enquanto o cabo ´e desenrolado sob alta tra¸c˜ao `a medida que o aerof´olio ´e levado pelo vento. A unidade de voo, suspensa pr´oximoao aerof´olio, ´e respons´avel pelo controle de voo. Os principais componentes desta unidade s˜ao discutidos, incluindo um sistema de m´odulos de software distribu´ıdos, um sistema SCADA e os principais elementos de hardware. Uma infraestrutura de beacons de radiofrequˆencia ´e apresentada, que permite a medi¸c˜ao da posi¸c˜ao e velocidade do aerof´olio, al´em da comunica¸c˜ao entre os computadores das unidades de solo e de voo. O projeto ´e validado com testes hardwarein-the-loop do controle de voo utilizando um simulador open-source de pumping kites.
Metodologia para Avaliação da Implementação da Tarifa Branca e da Geração Distribuída pelos Consumidores Rurais de Baixa Tensão
Authors: Braida Valéria , Callai dos Santos Laura Lisiane , Farret Felix Alberto
Published: December 2020

Os consumidores em Baixa Tensão (BT) são considerados os maiores causadores do carregamento do sistema elétrico no horário de ponta, acarretando custos na expansão dos sistemas de distribuição. Buscando estimular o uso eficiente da energia elétrica, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) estabeleceu uma nova modalidade tarifária para os consumidores em BT, a chamada tarifa branca, em vigor desde janeiro de 2018. A tarifa branca é uma tarifa horária com três postos tarifários diferentes ao longo do dia que buscam incentivar a redução do consumo de energia elétrica no horário de ponta por parte dos consumidores. Além dessa nova modalidade tarifária, a ANEEL estabeleceu as condições para o acesso a microgeração e minigeração distribuída desde 2012, por meio das Resoluções Normativas (RN) nº 482 e nº 687, buscando incentivar a inserção de Geração Distribuída (GD) em consumidores de BT. Neste sentido, este artigo tem como objetivo apresentar uma metodologia para analisar a implementação da tarifa branca e da GD fotovoltaica e/ou biomassa pelos consumidores rurais de BT. A metodologia consiste na realização de simulações com o software Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER), com combinações que consideram a aplicação de tarifas de energia de diferentes concessionárias locais, perfis de carga dos consumidores rurais em diferentes faixas de consumo, recursos naturais e as tecnologias de GD. Os resultados obtidos através das simulações mostraram-se mais satisfatórios para a tarifa branca em conjunto com a GD de biomassa para as faixas de consumo de 501 a 1000 kWh e 1001 a 5000 kWh.
An Optimal Methodology for Sizing and Selection of Battery Energy Storage System in Standalone Solar PV Systems
Authors: Abubakar Ahmad , F.M. Almeida Carlos
Published: December 2020

This paper presents a two-step cost-based method of optimally sizing and selecting BESS in standalone solar PV system applications considering predicted solar radiation data and economic performance (BESS cost analysis). The methodology is basically divided into two distinct parts; the first part is the sizing process and the second part is the selection process. In the first part, several BESS sizes suitable for a particular standalone PV system are determined using energy deficit and supply interruption outcomes of a PV system simulation with predicted hourly solar radiation series, hourly load demand and battery storage capacity as simulation parameters. In the second step, the economic performance of the determined BESS sizes is evaluated through a cost analysis process where two financial metrics; net present value (NPV) and payback period (PBP), are utilized. This step is necessary in order to ascertain the investment risks and benefits of the BESS sizes. To test its adequacy, the methodology was applied to two case studies; a residential load and a commercial load, and the results obtained for both case studies suggests that combining BESS sizing using predicted solar radiation data and BESS selection considering economic performance is an adequate process of incorporating BESS in standalone PV system applications.
PREVISÃO DE CARGAS MULTINODAIS REALIZADA ATRAVÉS DA ANÁLISE DA PREVISÃO DE CARGAS ELÉTRICAS AGREGADAS
Authors: R. MOREIRA JUNIOR JOAQUIM , ABREU THAYS , R. MINUSSI CARLOS , L. M. LOPES MARA
Published: December 2020

Realizar a previsão de cargas elétricas é indispensável do ponto de vista prático e econômico, pois é através dessa previsão que é possível fornecer energia de forma segura e continua, sem interrupções no fornecimento. Na literatura a maioria dos trabalhos que realiza a previsão de carga elétrica considera a demanda global, isto é a soma do consumo total de energia. Este trabalho propõe realizar a previsão de carga ao longo dos barramentos de um sistema de distribuição (previsão multimodal). O método pro-posto utiliza uma rede neural ARTMAP Fuzzy para realizar a previsão de cargas elétricas nas subestações (previsão multimodal) 24 horas a frente, tendo como principal objetivo estudar e identificar as possíveis agregações das cargas multimodais, realizadas visando a melhoria da previsão de carga multimodal. O banco de dados utilizado foi de um subsistema de distribuição de energia elétrica da Nova Zelândia, composto por nove subestações.
Uma nova abordagem do mapeamento de sensores para obtenção de modelos de sistemas eventos discretos sujeitos a falhas
Authors: Cruz Victor Hugo , K. Carvalho Lilian , Basilio João Carlos
Published: December 2020

O primeiro estágio do projeto de diagnosticadores de falhas para sistemas industriais consiste na obtenção de um modelo que descreva tanto o comportamento normal como o de falha. No contexto de diagnose de falhas de sistemas a eventos discretos (SED), o Mapeamento de Sensores (MS) é uma ferramenta utilizada para a obtenção de modelos por autômatos. Porém a sua aplicação, além de ser limitada a estados associados a uma única leitura de sensores, pode também levar à incorreta estimação em tempo real dos estados do sistema monitorado, tendo em vista que as informações associadas a comandos e leituras de sensores são agrupadas em um mesmo evento. Neste artigo um novo método, o Mapeamento de Sensores Baseado na Especificação de Linguagens (MS-BEL), será proposto para a obtenção de autômatos que modelam o comportamento dos sensores do sistema. A ideia por trás do método proposto é alterar o MS utilizando-se regras usualmente adotadas na especificação da linguagem admissível necessária para o projeto de controle supervisório de SEDs.
Detecção de Anomalias com Redes Neurais Artificiais em Séries Temporais Multivariáveis Compactadas com SAX
Authors: Q. Correia Paulo Victor , S. de Oliveira Andressa Stéfany , P. Nunes Yuri Thomas , Luiz Affonso
Published: December 2020

Neste artigo, é proposto a utilização do algoritmo SAX para a compressão de séries temporais multivariáveis para detecção de anomalias em processos industriais por redes neurais artificiais. Para otimizar a aplicação desta metodologia, foi feita uma busca exaustiva em um espaço de busca com diversos valores de parâmetros do algoritmo SAX e arquitetura da rede neural artificial. Para realizar o treinamento da rede neural, foi utilizado o simulador Tennessee Eastman Process com a presença de um distúrbio na alimentação dos componentes. O modelo foi testado contra outros dois distúrbios na alimentação de componentes, em que resultaram em acurácias e recall acima de 85%. Esta abordagem permite, ao reduzir a dimensionalidade das séries temporais e o tipo de dado que será armazenado, aumentar a capacidade de armazenamento em historiadores e tem o potencial de acelerar a detecção de anomalias no contexto de Big Data.
Comparison of Nonlinear Receding-Horizon and Extended Kalman Filter Strategies for Ground Vehicles Longitudinal Slip Estimation
Authors: Dias Rossi Lopes Elias , Simão Rodrigues Gustavo , Hultmann Ayala Helon Vicente
Published: December 2020

Friction efforts are present in almost all mechanical applications, due to contact between bodies and there are many important situations, in which they must be properly controlled. Among these, there are tire contact forces, which is focus of many studies in autonomous vehicles and control applications on vehicle systems, since the tire forces and moments are nonlinear and may be modelled as friction efforts. Any control synthesis focused to optimize its performance must be associated to state estimators, since the efforts depend on slip variables, as longitudinal slip and sideslip angle, and it is not possible to accurately measure them. So, in this paper, two state estimation algorithms are evaluated: Extended Kalman Filter (EKF) and Moving Horizon State Estimation (MHSE), which are applied to a quarter-car model for longitudinal dynamics. It is presented that, for both traction and braking phases, the MHSE is more accurate, since it takes explicitly into account the nonlinear model in the estimation process, independently of Jacobian sensitivities to discontinuities as is the case here. So, it is demonstrated that the developed estimator may be successfully associated to controllers with the objective of optimize tire performance in traction and braking control.
Avaliação do Comportamento Térmico de Transformadores de Distribuição em Redes Inteligentes Subterrâneas
Authors: P. F. Bottura Débora , R. da Silva Émerson , E. M. Kühne Ivan , De Campos Maurício , T. Z. R. Sausen Airam , S. Sausen Paulo , P. Bernardon Daniel , B. Marchesan Tiago
Published: December 2020

Este trabalho tem por objetivo realizar um estudo determinístico e quantitativo da avaliação do comportamento térmico e da vida útil de transformadores de distribuição. Para isso, busca-se compreender alguns pontos importantes da modelagem do comportamento térmico de transformadores imersos em óleo mineral, conforme apresenta a norma IEEE Std C57.91-2011 IEEE (2012). A partir desta norma foi desenvolvido um modelo térmico baseado em parâmetros físicos e mecânicos, no carregamento do transformador durante a operação e em aspectos térmicos importantes, como por exemplo, formas de refrigeração e influência da temperatura ambiente. Este modelo permite determinar um fator de aceleração do envelhecimento equivalente de um transformador e, em consequência, possibilita avaliar a sua vida útil. No estudo são analisados dois transformadores localizados em subestações distintas do sistema reticulado subterrâneo de Porto Alegre - RS (Brasil). A partir da aplicação de tecnologias inteligentes nesta rede elétrica convencional, foi possível realizar medições de grandezas elétricas e de temperatura em dois transformadores que possibilitaram validar o modelo avaliado com dados reais de um sistema elétrico em pleno funcionamento.
Projeto de Controle PI Baseado em Dados Aplicado a um Módulo Didático com Interface WEB
Authors: Espínola Freire Victor Marinho , V. de A. Aguiar Anna Paula , Acioli Júnior George , B. de Sá Formiga Vinícius , Rezende Barros Péricles
Published: December 2020

Neste trabalho, abordam-se duas técnicas clássicas de controle PI baseadas em dados. O objetivo é revisar e comparar as técnicas Iterative Feedback Tuning (IFT) e Correlation-based Tuning (CbT) em um contexto de prática laboratorial. A escolha do modelo de referência é realizada utilizando uma abordagem IMC (Internal Modal Control). Essas técnicas são aplicadas a um módulo didático de temperatura. Além disso, é apresentada uma interface web desenvolvida para realização de experimentos à distância.
Uma Estratégia de Controle Multimodelo Fuzzy Aplicada a um Sistema de Nível via Controlador Lógico Programável
Authors: Da C. Seda Otávio , G. de Oliveira Tiago , F. Rodor Fadul , F. Pugliese Luiz
Published: December 2020

Este artigo apresenta a implementação de uma estratégia de controle multimodelo para aplicações em sistemas não lineares utilizando um CLP (Controlador Lógico Programável). Na proposta do trabalho, um sistema de nível e linearizado ao redor de diferentes pontos de operação e um controlador PI (Proporcional Integral) é sintonizado para cada ponto linearizado via a estratégia IMC (Internal Model Control ). Do desenvolvimento de cada controlador, baseado em um ponto de operação específico, o sinal de controle global e obtido pela fuzzyficação de todos os sinais de controle locais. Desta forma, é desenvolvido um controlador híbrido que é capaz de superar as não linearidades presentes em um sistema de nível. A implementação da estratégia de controle multimodelo é realizada no CLP Rockwell CompactLogix L30ERM de forma a atuar sobre a planta didatica de nvel Exsto XC221.
Monitoramento em Tempo Real da Geração em Sistemas Ativos de Distribuição via Estimação de Estados
Authors: F. dos S. Hasler Cristina , M. Lourenço Elizete , L. Tortelli Odilon
Published: December 2020

Inserir Geração Distribuída (GD) no sistema de energia é uma tarefa complexa que exige mudanças tanto na parte física desses sistemas, como na forma de planejar, operar e manter os mesmos. O aumento crescente de recursos de geração distribuídos e suas implicações fizeram com que a atenção da indústria de desenvolvimento e da academia se voltasse de maneira mais incisiva aos sistemas de distribuição. Nesse sentido, ações conjuntas, vêm sendo realizadas na tentativa de tratar os diversos desafios trazidos pelas mudanças no setor. Parte desses desafios estão associados às incertezas do operador com relação à disponibilidade das unidades de GD, bem como da quantidade de energia gerada, em tempo real. Considerando este cenário, este artigo apresenta uma forma de estimar, em tempo real, a potência gerada por unidades de GD e a sua localização, utilizando programas computacionais de livre acesso e uma abordagem de fácil implementação.
A Control Actuation Concept for Self-Oscillating Resonant Converters
Authors: G. Rosa William , M. Ilha Lucas , R. Seidel Álysson
Published: December 2020

This paper presents a new concept of controller actuator for Self-Oscillating Resonant Converters. Simplicity, robustness, and cost-effectiveness are amongst the main features that characterize this type of converter. Described as a self-oscillating system with intrinsic positive-type feedback, also known as the self-oscillating command circuit, it performs its gate-drive with fixed frequency and duty cycle. As a result, designers often disregard this converter as an explicit solution for closed-loop applications that require extra layers of control, due to its inherent inability to operate under controlled pulse frequency modulation without modifications. Thus, in this paper, the authors propose a robust, efficient and simple way of controlling the self-oscillating resonant converter through frequency modulation. The idea consists of varying the equivalent magnetizing inductance of the self-oscillating command circuit through the addition of an extra support winding, whose inductance is subject to a current-controlled Variable Inductor. Thus, through the injection of a small controllable DC current, it is possible to modify the self-oscillating frequency of this type of converter over a wide range of input voltage and load variation, maintaining the desired output level by PFM.
Identificação de Sistemas Dinâmicos Não Lineares Utilizando Modelos Neuro-Fuzzy Lineares Locais com um Algoritmo LOLIMOT-PSO
Authors: Andrade Borges Maria Emília , G. de Oliveira Tiago , F. Pugliese Luiz , F. Rodor Fadul
Published: December 2020

Este trabalho propõe o uso do algoritmo de otimização baseado em enxame de partículas para a determinação dos pontos de divisão do subespaço de uma dada dimensão de entrada utilizando algoritmo de treinamento de modelos Neuro-Fuzzy conhecido como LOLIMOT (Local Linear Model Trees). A proposta foi avaliada em dois sistemas dinâmicos não lineares, sendo um modelo NARX (Nonlinear Autoregressive Exogenous) e um sistema de nível. Simulações de Monte Carlo foram efetuadas para analisar o efeito da inicialização aleatória do algoritmo PSO. Os resultados foram comparados com o algoritmo LOLIMOT convencional e em todos os casos foi possível observar uma melhora com relação a função de custo.
Parameter Estimation of Wind Power Plant Equivalent Model through a Hybrid Method
Authors: J. N. Gomes Gabriel , P. T. Cari Elmer
Published: December 2020

Reliable models are vital for dynamic simmulations made by electric system operators. Generic models can be adjusted to match certain equipment criteria and provide accurate responses to different faults and disturbances. This paper adresses that issue by proposing a hybrid estimation method to estimate parameters of a wind power plant generic model. At first, the parameters are estimated through the Mean-Variance Mapping Optimization method, a population-based metaheuristic. When the parameters are close enough to their real values, Trajectory Sensitivity method is applied to improve the results and optimize solution. Combining both methods results in a fast and robust estimation approach. The proposed hybrid method was executed using measurement data acquired from PowerFactory and the results show the adequacy of this application.
Estabilidade transitória de sistemas de distribuição ativos com recursos energéticos distribuídos: um estudo de caso
Authors: S. de Morais Guilherme , Resener Mariana , J. S. Ramos Maicon , Mohammadi Younes
Published: December 2020

Estudos de estabilidade transitória em sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE) tem ganho importante atenção na literatura em decorrência da presença de recursos energéticos distribuídos (DERs). Entender os impactos no comportamento dinâmico de SDEE, causados pela integração de DERs, é fundamental para garantir a operação dentro de critérios estabelecidos pelo órgão regulador. Este trabalho estuda a estabilidade transitória do modelo modificado do sistema de distribuição desbalanceado IEEE 34-nós, na presença de DERs e diante de distúrbios causados na rede. O modelo contém um gerador síncrono (GS) e quatro sistemas de geração solar fotovoltaica (PV). As simulações, utilizando o software DIgSILENT PowerFactory, avaliaram o comportamento do sistema considerando distintos cenários como ilhamento e faltas na rede, diferentes níveis de carga e condições de geração, a partir das respostas de frequência, tensão, potência ativa e reativa e posição angular do rotor do GS. Para os testes analisados, não foram constatadas mudanças significativas na resposta dinâmica do sistema quando o nível de penetração das PVs foi modificada.
Sistema HVDC Baseado na Conexão Série de Conversores Fonte de Corrente Comutados pela Linha e Autocomutados
Authors: P. Thomaz Eduardo , G. Barbosa Pedro , M. Almeida Pedro , A. Tomim Marcelo
Published: December 2020

Este artigo apresenta um estudo de um sistema de transmissão CC de alta tensão (HVDC) baseado na conexão em série de conversores de fonte de corrente autocomutados e comutados pela linha com objetivo de reduzir a potência reativa demandada pelas estações conversoras. Um modelo matemático baseado no conceito de função de chaveamento é usado para representar o comportamento não linear das estações conversoras comutadas pela linha e autocomutadas, de modo a derivar relações para calcular os ângulos ideais para a operação de ambas as estações HVDC. O desempenho do sistema HVDC híbrido proposto foi verificada com base em um estudo de caso de sistema de alta potência, envolvendo análises estáticas e dinâmicas nos programas PSCAD/EMTDC e Matlab/Simulink. Os resultados da simulação digital são apresentados para demonstrar a eficácia da configuração proposta em comparação com um sistema de transmissão convencional LCC-HVDC.
Identificação de Falhas de uma Planta de Nível Piloto Baseada em Rede Neural LSTM
Authors: Vilar de Oliveira Emerson , Ribeiro Santos Mailson , Pinheiro Nunes Yuri Thomas , Guedes Luiz Affonso
Published: December 2020

A classificação das falhas industriais utilizando abordagens orientadas a dados é um campo crescente e amplamente discutido na literatura. As Redes Neurais Artificiais, em especial as Redes Neurais Recorrentes se demonstraram fortes aliadas a esse tipo de abordagem, por sua capacidade de transportar informações contidas no histórico das séries temporais ao longo dos instantes de tempo. Aqui será avaliada a capacidade de um modelo Long Short Term Memory previamente proposto em classificar corretamente as falhas em dados gerados obtidos de um processo não simulado. Posteriormente, será testada uma variação dos hiperparâmetros com o objetivo de encontrar um conjunto que apresente resultados otimizados. Através dos testes foi obtido uma acurácia final de 91,49% na classificação de falhas de uma planta de nível piloto.
Controle De Formação E Rastreamento De Trajetória De Veículos Aéreos Não Tripulados Utilizando Adrc Modificado E Função Potencial
Authors: Dos Santos Melo Thiago , Alves Gouvêa Josiel , Rosa Lopes Zachi Alessandro
Published: December 2020

Este artigo apresenta uma estratégia para o controle de formação e rastreamento de trajetória de um sistema multiagente, formado por quatro quadrirrotores, com dinâmica incerta e sujeitos à distúrbios externos. A técnica de controle denominada ADRC Modificado, uma extensão da técnica de controle ADRC (Active Disturbance Rejection Control), é aplicada em uma estratégia em cascata que é responsável por garantir o rastreamento de trajetória sem a necessidade do conhecimento exato do ganho de controle. A estratégia de formação utiliza as abordagens de líderes virtuais e função potencial, garantindo a formação geométrica final do grupo de quadrirrotores e evitando colisões entre os mesmos. Resultados de simulações computacionais são apresentados para verificar o desempenho da estratégia proposta.
Séries Temporais Fuzzy do Tipo-2
Authors: V. e Pinto Arthur Caio , C. L. Silva Petrônio , G. Guimarães Frederico , P. de Aguiar Eduardo
Published: December 2020

Em muitos problemas práticos de previsão de séries temporais, é possível encontrar comportamentos e padrões desafiadores dentro dos dados, dificultando sua análise e previsão. Esse cenário motivou, nos últimos anos, o desenvolvimento de novos métodos de previsão, aliando desempenho preditivo e baixo custo de processamento. Um desses métodos é o baseado em séries temporais fuzzy. Dessa forma, este trabalho apresenta a primeira etapa de implementação de um modelo de série temporal fuzzy do tipo-2, chamado T2FTS, capaz de aproveitar o melhor tratamento de incertezas que a lógica fuzzy do tipo-2 apresenta. Este estudo inicial discute como a metodologia de partição afeta a precisão do modelo, além de comparar as métricas calculadas com outras técnicas de previsão conhecidas. Os resultados indicam que o modelo de previsão T2FTS neste estado de desenvolvimento já é altamente competitivo com os principais métodos de previsão existentes, chegando a superar alguns dos métodos de regressão conhecidos da literatura.
Projeto e Experimentação de um Filtro Acelerador para um Sensor Dinâmico de Temperatura Sujeito a Parâmetros Incertos
Authors: Gomes da Costa Wilton Gustavo , Yoshimura Victor Leonardo , Iaione Fábio
Published: December 2020

O presente trabalho lida com o projeto de um filtro para acelerar a resposta em regime de um sensor térmico sujeito a comportamento dinâmico de primeira ordem e a possíveis imprecisões. Com a finalidade de resolver o problema, é proposta a implementação de um filtro avanço de fase, cujos parâmetros visam o aumento da largura de banda do dispositivo sensor. A validação do projeto é feita por simulação, realizada em ambiente computacional, e a implementação é feita com Amplificadores Operacionais, sendo os dados experimentais extraídos com uma plataforma baseada em Arduino.
Model predictive control for connected and autonomous vehicles at road intersections
Authors: Ninos Georgios , Forte de Oliveira Luna José Diogo
Published: December 2020

This work presents a model predictive control (MPC) to coordinate connected and autonomous vehicles (CAVs) with a Vehicle-to-Vehicle (V2V) communication when they enter intersections. With the purpose of minimizing energy as well as passing the intersection smoothly, it uses an individual linear quadratic optimal controller for each CAV, with a predefined path, that will respect mixed-integer linear constraints to guarantee collision avoidance in relation to the nearby vehicles. This method solves different scenarios with a different number of CAVs crossing the intersection, coming from more than one road, including a platoon formation. The results show that MPC is an efficient technique to integrate multiple CAVs to collaborate with the mutual objective of join merging zones without accidents.
Sistema de Inferência Neuro-Fuzzy para Análise Microbiológica de Processos de Compostagem
Authors: Mota Vania , Leite Daniel
Published: December 2020

A cama de galpões de confinamento de bovino leiteiro no modelo compost barn tem grande impacto na qualidade e produtividade animal. O objetivo deste estudo é desenvolver um modelo não-linear para estimar a quantidade de bactéria em camas de compostagem. A partir de variáveis de fácil mensuração, estimativas podem ser geradas pelo modelo e, consequentemente, análises laboratoriais caras e demoradas são evitadas. Um modelo de inferência neuro-fuzzy, ANFIS, é considerado. A pesquisa foi realizada em uma propriedade em Três Corações. Diferentes funções de pertinência fuzzy e algoritmos de aprendizado, tais como Fuzzy C-Means e Retro-Propagação de Erro, foram avaliados na construção do modelo ANFIS. Os resultados mostram que ANFIS prediz a contagem total de bactérias com boa acurácia. A melhor configuração ANFIS usa cinco atributos facilmente mensuráveis (pH, umidade, temperatura na superfície e a 0,15m de profundidade, e resíduo mineral fixo); funções de pertinência Gaussianas apropriadamente posicionadas no espaço dos dados via Fuzzy C-Means; e o algoritmo de retro-propagação para adaptar os coeficientes de funções consequentes afins. Ademais, um modelo simplificado com quatro atributos - excluído o resíduo mineral fixo - usando função de pertinência sino generalizado é sugerido alternativamente ao preço de uma pequena redução em acurácia.
Eliminação Recursiva de Características (SVM-RFE) para a Localização de Descargas Parciais em Transformadores
Authors: Morais Gon¸calves J´unior Arismar , Andrade Flauzino Rog´erio , De Paula H´elder , Moreira de Andrade Lopes Sofia
Published: December 2020

A investigação de descargas parciais (PDs) em transformadores possibilita a identificação antecipada e localização de falhas incipientes nestes equipamentos, o que pode evitar consideráveis perdas financeiras. Para o desenvolvimento de tais técnicas de localização, no entanto, uma etapa fundamental se refere à extração e seleção de atributos dos sinais das PDs, parâmetros que podem influenciar diretamente no desempenho do método utilizado. Visando a determinação de um melhor conjunto de características para a localização das descargas parciais, o método de seleção SVM-RFE é investigado neste trabalho, com base em parâmetros extraídos de sinais de emissão acústica das PDs. Os resultados mostram que o método SVM-RFE é capaz de selecionar as características mais adequadas para a localização das PDs, reduzindo o espaço de características inicial, além de indicar que um menor número de sensores pode ser empregado nas medições das descargas.
Controle preditivo do tipo por estados finitos aplicado a um inversor monofásico conectado à rede elétrica
Authors: D. Augusto Lucas , D. F. Pontes Richelly , A. T. Altuna José , J. S. Filho Alfeu
Published: December 2020

Esse artigo tem como principal contribuição o projeto e desenvolvimento de um controlador preditivo aplicado a um inversor monofásico em ponte H conectado à rede elétrica com emprego de filtro LC. Simulações são utilizadas para validar a estratégia de controle proposta. As principais contribuições do trabalho são: (I) Modelagem matemática de um inversor monofásico com filtro LC para a aplicação do controle preditivo; (II) Desenvolvimento de algoritmo preditivo baseado em modelo do tipo Finite Control Set; (III) Comparação do controlador preditivo proposto em relação aos controladores: PI ajustados adequadamente pelo método da resposta em frequência e P+RES com o mesmo ganho proporcional do PI, com ganho integral e frequência de ressonância ajustados de forma empírica. Ambos os controles são aplicados a um modelo de um inversor monofásico com filtro LC conectado à rede elétrica desenvolvido no software Matlab®/Simulink®.
Alocação de Geração Distribuída Solar Fotovoltaica via NSGA-II e PSO Binário: Uma Formulação Multiobjetivo Considerando Fluxo de Potência Trifásico Desequilibrado e Sequencial no Tempo
Authors: Gomes Andrade João Paulo , Rodrigues Coelho Francisco Carlos , Peres Wesley Peres
Published: December 2020

A Geração Distribuída (GD) produz diversos impactos na rede de distribuição de energia elétrica. Muitos estudos vêm sendo realizados, com o intuito de se aproveitar seus potenciais benefícios operacionais. Este trabalho apresenta uma formulação multiobjetivo para o problema da alocação de GD solar fotovoltaica, a ser resolvido por dois algoritmos metaheurísticos de otimização: o Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) e o Particle Swarm Optimization (PSO) binário, associado à soma ponderada para escalarização do problema. Por meio dos dois algoritmos, duas fronteiras de Pareto são construídas, tendo como objetivos a minimização das perdas de energia ao longo de uma semana e a minimização do número de unidades de GD inseridas no sistema. Dentre as restrições consideradas, restringem-se as tensões em todas as fases, de todas as barras, em todo o período simulado, dentro dos limites pré-estabelecidos pela ANEEL. Para cálculo do fluxo de potência trifásico desequilibrado, sequencial no tempo, emprega-se o software OpenDSS. A validação da metodologia é realizada através de simulações com alocação de GDs trifásicas no sistema IEEE de 123 barras. Através da análise das fronteiras de Pareto e de duas métricas de performance, nota-se relativa superioridade do NSGA-II em relação ao PSO para o problema apresentado.
Análise de Supraharmônicos com Detector de Quase-Pico
Authors: A.C. Nascimento Gabriela , M. Mendes Thais , R. M. Silva Leandro , A. Duque Carlos , F. Ribeiro Paulo
Published: December 2020

Pesquisas sobre a influência de correntes harmônicas no sistema elétrico sempre foram importantes para o estudo da qualidade da energia eletrica (QEE) e estabelecimento de padrões a fim de manter um bom funcionamento da rede. Recentemente, uma nova classe de distorção de forma de onda, denominada de supraharmônica (SH), que engloba a faixa de frequência de 2 kHz a 150 kHz, tem ganhado atenção de vários pesquisadores da QEE devido ao crescente usode novas tecnologias, tais como fontes alternativas de energia e veículos elétricos, as quais são emissoras de distorções SH. Nesse contexto, nota-se que pesquisadores da área ainda apresentam dúvidas a cerca de como realizar medições da QEE para a faixa SH. Este trabalho baseia-se na análise e implementação da metodologia de medição de supraharmônicos apresentada na norma CISPR 16. A metodologia baseia-se na utilização da STFT (Short Time Fourier Transform) e do detector de quase-pico (QP) para análise SH. Para fins de testes, foram utilizados um sinal realoriginado por uma lâmpada LED e um sinal sintético contendo componentes supraharmônicas. Através do método empregado e possível analisar as emissões na faixa de frequência SH dos sinais testados e verificar os níveis de distorções para comparação normativa.
Investigação de Estratégias de Controle para Conversores de Potência Boost Aplicados em Sistemas Fotovoltaicos
Authors: Magalhães Haddad Alan Tácio , L. P. de Medeiros Renan , A. C. Ayres Júnior Florindo , V. de Bessa Iury , J. S. Farias Nei
Published: December 2020

Os paineis fotovoltaicos são dispositivos utilizados para fornecimento de energia por meio da radiação solar. Entretanto, por dependerem de variáveis estocásticas, como temperatura e irradiância, estes dispositivos oferecem níveis de tensões variáveis ao longo do dia e, por vezes, são encontrados em mercado com especificação nominal de tensão com baixo valor para cargas que requerem alto nível de potência. Para resolver estes problemas, neste artigo, serão projetados controladores para conversores Boost aplicados em sistemas fotovoltaicos com o objetivo deregular e elevar o nível de tensão fornecido por estes paineis. Este estudo foi realizado por meio de diversas simulações utilizando o ambiente computacional Matlab, objetivando investigar qual metodologia de controle, como: Lugar geométrico das raízes, alocação de polos e realimentação de estado, possui o melhor desempenho e garante a estabilidade do sistema.
Técnicas para Diagnóstico e Estimativa de Vida Útil de Cabos Subterrâneos: Discussão sobre Alternativas, Aplicações e Potencialidades
Authors: N. Gonçalves Mariana , De Paula Helder , M. Alzamora André
Published: December 2020

O grande desafio para empresas e concessionárias que possuem redes elétricas subterrâneas é identificar os cabos que estão em boas condições de operação, os que demandam manutenção e aqueles que precisarão ser substituídos em um curto intervalo de tempo, para que se torne possível realizar um planejamento adequado dos investimentos e das intervenções de manutenção, otimizando a utilização de seus recursos. Pesquisadores ao redor do mundo há tempos vêm direcionando esforços para conceber uma metodologia capaz de avaliar o estado da isolação destes cabos de modo a fornecer uma estimativa da vida útil restante, assegurando uma operação segura e confiável, com elevada disponibilidade do mesmo. Entretanto, até então nenhuma das técnicas utilizadas isoladamente foi capaz de atender, em definitivo, esta necessidade. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma extensa revisão bibliográfica de diferentes técnicas que são utilizadas para realizar o diagnóstico dos cabos subterrâneos envelhecidos, estimar a taxa de falhas da rede e prever o tempo de vida restante para estes cabos. Estudos de caso de aplicação destas técnicas, assim como os resultados obtidos, reportados na literatura por diferentes empresas, foram compilados e também apresentados neste artigo. A discussão é estabelecida em torno da suficiência dos resultados obtidos na aplicação de cada metodologia para a elaboração dos programas de manutenção preventiva, de planejamento para substituições dos trechos de cabos problemáticos e para orientação na tomada de decisões orçamentárias a longo prazo.
Síntese De Controladores Repetitivos Baseada Em Parâmetros Da Resposta Em Frequência
Authors: Da Silva Brandão Junior Osvaldo , Alves Pereira Luís Fernando , Vieira Flores Jeferson
Published: December 2020

Este artigo apresenta uma metodologia de sintonia de controladores repetitivos baseada na resposta em frequência, utilizando margens de estabilidade como objetivo de projeto. É proposta a sintonia de dois parâmetros, a frequência de corte de um filtro passa baixas e o ganho direto do controlador, além de correções ao elemento de atraso. São apresentados exemplos de aplicações do método em diferentes classes de processos, bem como parâmetros de desempenho obtidos em cada caso.
Avaliação de Impactos na Qualidade de Energia Elétrica: Inserção de uma Unidade de Geração Distribuída Fotovoltaica
Authors: R. A. Ferreira Liz , A. dos Santos Eduardo , B. Otto Rodrigo
Published: December 2020

A inserção da geração distribuída (GD) na rede elétrica gera preocupação no âmbito da qualidade de energia eléetrica (QEE). A preocupação é decorrente da reformulação que o setor elétrico vem experimentando, quando o consumidor gera a sua própria energia e injeta na rede eléetrica. Este trabalho apresenta a análise da QEE de uma propriedade rural que está localizada na cidade de Cafelândia/Paraná, antes e após a inserção da unidade de geração distribuída fotovoltaica na rede de baixa tensão. Os valores obtidos nas coletas de dados foram comparados aos limites estabelecidos pelo Prodist.
Projeto Coordenado de Estabilizadores e Controladores TCSC-POD usando o Coyote Optimization Algorithm
Authors: A. G. Calsavara Matheus , Peres Wesley
Published: December 2020

O amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa frequência é crucial para uma operação confiável dos sistemas elétricos. Estas são resultado do desbalanço entre os torques elétrico e mecânico nas máquinas síncronas após pequenas variações de carga e de geração. Caso não sejam amortecidas, estas podem deteriorar os geradores, reduzir os limites de transferência de potência entre áreas e causar blecautes. Desde a década de setenta, estabilizadores de sistemas de potência (power system stabilizers – PSS) têm sido usados para o amortecimento de oscilações através do controle da excitação dos geradores. Com o advento dos dispositivos FACTS, surgiram novas oportunidades para um controle mais eficaz em regime permanente dos sistemas bem como para o amortecimento de oscilações (através dos controladores power oscillation damper – POD). Um dos dispositivos FACTS mais usados é o Compensador Série Controlado a Tiristor (Thyristor Controlled Series Capacitor - TCSC) usualmente empregado para controle de potência. Uma importante tarefa é o ajuste de vários controladores PSS e POD para o amortecimento de oscilações considerando vários pontos de operação (que traduzem a incerteza na operação do sistema). Nesse trabalho, é investigada a aplicação do algoritmo de otimização bioinspirado no comportamento dos coiotes (Coyote Optimization Algorithm - COA) no ajuste coordenado de controladores PSS e TCSC-POD para o amortecimento de oscilações considerando vários pontos de operação. Resultados promissores são obtidos pelo COA para o sistema Sul-Brasileiro.
Dimensionamento e arranjo de baterias em um sistema de propulsão aeronáutica e as tendências para o futuro
Authors: Vieira Coutinho Hudson , Azevedo Danilo , A. C. Maia Thales
Published: December 2020

A constante evolução das tecnologias de baterias, impulsionadas pelos carros elétricos, vem tornando possível a eletrificação de aeronaves, bem como a hibridização entre motores a combustão e baterias. No entanto, as restrições de peso e desempenho têm forte impacto na aviação, limitando os desenvolvimentos atuais a aeronaves de turismo e curto alcance. Buscando contribuir para este nicho, uma aeronave elétrica com peso máximo de 500 kg para quebra do recorde mundial de velocidade foi proposta pelo Centro de Estudos Aeronáuticos CEA/UFMG. O presente trabalho trata do dimensionamento do armazenamento de energia para a aeronave com base no cenário atual de desenvolvimento e tendências para o setor. A escolha da bateria será feita com base nas energias e potências específicas de cada tecnologia para atender a necessidade do plano de voo do avião elétrico.