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Estimação da dinâmica de falhas em faixas finitas de frequência para sistemas contínuos chaveados
Authors: M. S. Anastácio Caio , Frezzatto Luciano
Published: December 2020

Este artigo apresenta uma abordagem de síntese de observadores de entradas desconhecidas para estimação da dinâmica de falhas em sistemas contínuos chaveados considerando faixas de frequências finitas e possuindo custo garantido H1. Utilizando um sistema aumentado, no qual a dinâmica da falha e incorporada, condições sob a forma de desigualdades matriciais lineares são propostas para a síntese dos observadores em baixas, médias e altas frequências. Dois exemplos retirados da literatura são utilizados para ilustrar as vantagens do método proposto.
Técnicas de Aprendizado de Máquina para Previsão de Perdas Severas em Rochas Carbonáticas de Reservatórios Do Pré-Sal
Authors: F. Machado Giovani , F. Almeida Luciana , G. Lazo Lazo Juan
Published: December 2020

Este trabalho visa apresentar modelos de classificadores binários para auxiliar na determinação da ocorrência do fenômeno de perda de circulação na construção de poços submarinos do pré-sal da Bacia de Santos. O conhecimento prévio sobre a possibilidade de ocorrência do fenômeno, possibilita alocar sondas com a tecnologia adequada para a construção dos poços. Neste contexto, os sistemas de classificação baseados em aprendizado de máquina podem apoiar a tomada de decisão. Neste trabalho, são propostos classificadores baseados em algoritmos clássicos de aprendizado de máquina e os resultados são apresentados utilizando a Área Sob a Curva ROC (AUC) como métrica.
Alocação de Capacitores e Filtros Passivos em Rede de Distribuição de Energia Elétrica Utilizando o Algoritmo Genético Chu-Beasley
Authors: Oliveira Lima Lucas , Semensato Marcelo
Published: December 2020

A proposta deste artigo é a alocação de banco de capacitores e filtros passivos em rede de distribuição de energia elétrica de 34 barras para compensar a potência reativa da rede elétrica e filtrar as componentes harmônicas. Para a simulação foi utilizado o software OpenDSS integrado ao Matlab. O objetivo é minimizar a soma dos custos das perdas elétricas, dos capacitores e dos indutores, atendendo as restrições operacionais da rede de energia elétrica. São alocados três geradores fotovoltaicos na rede elétrica. Os geradores possuem inversores de frequência que injetam harmônicas na rede elétrica. Os filtros passivos são alocados na rede para filtrar as harmônicas nocivas, garantir uma operação segura da rede elétrica e reduzir as perdas elétricas. Outra restrição que as harmônicas podem infringir na rede é o limite de distorção harmônica total recomendada na IEEE STD 519-2014. A meta-heurística utilizada para buscar a melhor solução para o problema é o algoritmo genético Chu-Beasley. Os estudos desta pesquisa ajudarão as concessionárias de energia elétrica na redução das perdas elétricas, elevação da tensão nas barras e evitar ressonância harmônica na rede.
Aplicação de técnicas de machine learning para o monitoramento de vibração e detecção de trincas em pontes
Authors: P. Jesus Wander , J. G. Lima Evandro , G. Alvares Rafael , R. Silva Joyce , A. Rocha Douglas , M. A. Peixoto Zélia
Published: December 2020

Vibrações excessivas e trincas são algumas das principais causas de anomalias em estruturas civis como pontes e viadutos, demandando acompanhamento e avaliações contínuas com o propósito de viabilizar ações preventivas. Nesse contexto, este trabalho propõe técnicas de machine learning para sistemas de monitoramento de saúde estrutural (SHM). A metodologia adotada engloba um sistema de monitoramento de vibração e detecção de trincas em pontes. A classificação dos sinais de vibração é executada em quatro categorias (sem vibração, normal, em alerta e crítico) através de uma árvore de decisão (DT), e a detecção de trincas através de simulação, para classificar a estrutura em relação à presença ou ausência de trincas, utilizando uma rede neural convolucional (CNN).
Determinação da Estrutura de Modelos PWARX com Base no Erro Dinâmico de Predição
Authors: Da Silva Braga Pedro Augusto , Pessoa Oliveira Samuel Carlos , Milani Martins Samir Angelo
Published: December 2020

O presente trabalho propõe uma metodologia completa com base no problema de identificação de sistemas não lineares utilizando modelos autoregressivos com entrada exógena afim por partes, denominados como modelos PWARX (PieceWise affine AutoRegressive eXogenous). A abordagem proposta tem como base dar uma atenção exclusiva aos regressores que compõem o vetor de regressores dessa classe de modelos. Sendo assim, foi identificado um sistema real composto por um conversor CC-CC buck e os resultados mostraram que uma maior representatividade do sistema está diretamente associada a quais regressores utilizar nessa classe de modelo.
Predição de pragas e doenças no cafeeiro utilizando Redes Neurais Arti´ficiais
Authors: Andrade Thiago , Silva Rogério Antônio , De Sousa Machado de Matos Christiano , Marin Lordelo Volpato Margarete , Botelho Pereira Alessandro , Ferreira Danton Diego
Published: December 2020

As pragas e doenças no cafeeiro, ocasionadas por bicho-mineiro, broca-do-café, ferrugem e cercosporiose, chegam a atingir ate 50% de uma lavoura cafeeira, podendo causar grandes prejuízos aos cafeicultores. Sendo assim, os sistemas inteligentes são de suma importância para predizer esses danos ao cafeeiro. As redes neurais articiais do tipo perceptron multicamadas, foram os sistemas inteligentes utilizados neste trabalho para prever a porcentagem de ocorrência de pragas e incidência de doenças no cafeeiro. Foram utilizados dados meteorológicos, tais como: temperaturas mínima e máxima, precipitação pluviométrica, umidade relativa do ar, incidência de raios solares e pressão atmosféerica como variáveis de entrada do modelo. O valor dos dados referentes as pragas e doenças se deram quantitativamente e foram coletados no Campo Experimental da EPAMIG de São Sebastião do Paraíso, no sul de Minas Gerais. Foram empregadas as méetricas estatísticas RMSE e R2 para vericar o quão o modelo de rede neuralarticial proposto está predizendo as manifestações de pragas e doenças adequadamente.
Desenvolvimento e análise de um algoritmo backstepping aplicado a um conversor estático com conexão à rede
Authors: Back de Araujo Marcelo , Padilha Vieira Rodrigo
Published: December 2020

Esse artigo apresenta o desenvolvimento e análise de um algoritmo backstepping aplicado ao controle de corrente de um conversor estático conectado à rede. A análise do sistema proposto é realizada com apresentação de uma metodologia de projeto de ganhos do controlador e vericação do impacto das variações paramétricas. Assim, o projeto do sistema é realizado de uma forma simples, em que a escolha de ganhos e associada a dinâmica requerida. Resultados de simulações são apresentados para validar o método proposto.
Estimação Harmônica via Técnicas de Separação Cega de Fontes Aplicada no Contexto de Geração Eólica
Authors: Ramalho de Oliveira Daniel , Martins Mattos Marina , Wulfert Cabral Thales , Delgado dos Santos Rômulo , Mostaro de Oliveira Mateus , Alves Lima Marcelo Antônio , Rodrigues Manso Silva Leandro , Duque Carlos Augusto
Published: December 2020

Este trabalho apresenta uma técnica de estimação de componentes harmônicos e interharmônicos baseada em banco de filtros aplicada a um cenário de geração eólica. O projeto dos filtros é adaptativo e utiliza técnicas de separação cega de fontes ajustando as respostas em frequência dos filtros ao conteúdo espectral do sinal de interesse, ou seja, são projetados filtros apenas para os componentes existentes no sinal. Os resultados apresentados mostram a eficiência do método para a estimação de componentes harmônicos e interharmônicos em cenários de falta e variação de carga não linear em uma rede com geração eólica.
Análise do Impacto Harmônico Devido a Conexão de Parques Eólicos via Método do Lugar Geométrico
Authors: Martins Mattos Marina , Ramalho de Oliveira Daniel , Wulfert Cabral Thales , Delgado dos Santos Rômulo , Mostaro de Oliveira Mateus , Rodrigues Manso Silva Leandro , Alves Lima Marcelo Antônio , Duque Carlos Augusto
Published: December 2020

Este artigo apresenta a utilização do método do lugar geométrico para a estimação da máxima distorção harmônica de tensão causada pela conexão de parques eólicos a um sistema elétrico. A metodologia adotada é determinada pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Serão analisados três tipos de Lugares Geométricos e serão realizadas discussões a respeito dos resultados obtidos. O parque eólico estudado será constituído por nove aerogeradores de 2,7 MW e a conexão com o sistema elétrico é realizada em 230kV
Sintonia do Controlador Evolutivo Granular Robusto por Realimentação Linearizante via Algoritmo de Evolução Diferencial
Authors: C. Santos Lincoln , S. Oliveira Lucas , J. S. Leite Valter , Gomide Fernando
Published: December 2020

O controlador evolutivo granular robusto por realimentação linearizante - ReGFL consiste de um método online que agrega robustez a técnica de lineariação por realimentação exata. Como principal característica, essa abordagem não exige o conhecimento prévio das funções não lineares que compõem o sistema. Contudo, seu uso está sujeito a escolha de diversos parâmetros que afetam diretamente a dinâmica do controlador, e consequentemente, seu desempenho. Essa característica torna sua aplicação em sistemas reais um procedimento complexo. Neste trabalho, é proposto o uso do algoritmo de evolução diferencial em uma operação offline para sintonia dos parâmetros do controlador. A abordagem proposta é aplicada a um sistema de controle de nível em um tanque não linear. Os resultados são quantificados com o auxílio de índices de desempenho clássicos que indicam a melhora de desempenho proporcionada por nossa abordagem. A análise desses critérios comparada ao desempenho do controlador ReGFL sintonizado via metodologia padrão e controle por realimentação linearizante Os resultados alcançados indicam que o metodo de sintonia proposto para o controlador ReGFL proporciona significativa melhora de desempenho à malha fechada.
Aplicação de Machine Learning e Descritores Estatísticos para Diagnóstico de Falhas em Rolamentos de Motores Elétricos Industriais
Authors: De Oliveira Soares Lucas , Pinto Luiz Alberto , Assereuy Lobão Diego
Published: December 2020

Esse artigo faz uma análise do desempenho dos classificadores k-Nearest Neighbour, Support Vector Machine, Decision Tree e Random Forest, para a classificação de sinais de vibração adquiridos a partir de rolamentos normais e de rolamentos nos quais foram introduzidas falhas artificiais. Para a extração de descritores foram consideradas duas abordagens. A primeira utiliza Análise de Componente Principal (PCA) para extração das componentes principais dos sinais originais, que são utilizadas como descritores para a modelagem. A segunda obtém os modelos a partir de descritores estatísticos dos sinais no domínio do tempo. O conjunto de dados utilizados nos testes é o CWRU Bearing Dataset, e os resultados mostram que os descritores estatísticos apresentam boa separabilidade das classes favorecendo o desempenho dos modelos de classificação, que obtém taxas superiores a 99% de acurácia nos classificadores Árvore de Decisão e Floresta Aleatória.
Tradução Automática de Problemas de Escalonamento Job Shop Flexível com Bloqueio para Autômatos Utilizando a TCS
Authors: Sarsur C. Daniel , N. Pena Patrícia , H. C. Takahashi Ricardo
Published: December 2020

Este trabalho apresenta um algoritmo para converter automaticamente o espaço de busca de um problema de escalonamento job shop flexível com bloqueio em autômatos usando a Teoria de Controle Supervisório. Alguns problemas da literatura são analisados em sua forma textual e o algoritmo retorna o autômato que representa o comportamento em malha fechada de cada um deles. Uma heurística de minimização de makespan é aplicada. A metodologia apresenta limitações quanto ao uso de memória, mas encontra soluções com resultados próximos aos da literatura.
Análise de erros para alinhamento em AHRS: Algoritmos QUEST e SAAM
Authors: Pimenta Silva Paiva Lucas , Santos Rabelo de Melo Júnior Fidelis Marcio , Menezes Filho Rogério , Alves Vieira Leonardo , Oliveira e Silva Felipe
Published: December 2020

O alinhamento é uma fase que antecede a etapa de navegação, e é responsável pela determinação da orientação do veículo. Contudo, sensores inerciais de baixa qualidade não são recomendados para realizar o processo de alinhamento. Diante disso, alguns autores propõem a utilização de magnetômetros integrados aos sensores inerciais, os quais medem o vetor de densidade do campo magnético terrestre no alinhamento. Estes sistemas integrados são frequentemente conhecidos como Sistemas de Referência de Orientação e Rumo (AHRS). Este artigo investiga a análise de erros de dois algoritmos para alinhamento em AHRS, a saber, o ESTimador de QUaternion (QUEST) e o Algoritmo de Atitude Super Rápido para Acelerômetros e Magnetômetros (SAAM). Percebe-se, na literatura, que a maioria dos trabalhos que avaliam os erros de algoritmos de alinhamento se limitam a resultados numéricos, e não analíticos. Nesse sentido, este trabalho tem como principal contribuição, a determinação analítica dos erros residuais originados na matriz de transformação de coordenadas (erros de normalidade, ortogonalidade e alinhamento) e nos respectivos ângulos de Euler. Resultados simulados e experimentais são apresentados, corroborando com a análise de erros proposta, e evidenciando o desempenho, principais vantagens e desvantagens da utilização dos algoritmos QUEST e SAAM.
Estimação do compasso musical do forró utilizando rede perceptron multicamadas
Authors: F. Paiva Lucas , G. Lopes Hugo , B. Felix Leonardo , V. A. Neves Rodolpho
Published: December 2020

Por meio da Lei No 13.409 de 2016, que altera a "Lei das Cotas" (Lei No 12.711 de 2012), tem-se a reserva de vagas para pessoas surdas no ensino superior, garantindo maior acesso desses estudantes à universidade. Ao mesmo tempo, há uma forte presenca do forró na cultura universitária. O forró é marcado por instrumentos de percussão, como o triângulo e a zabumba, e por compassos musicais que ditam a velocidade de movimento da dança. Visando a inclusãodo público surdo em atividades culturais envolvendo o forró, este trabalho propõe estimar o tempo de compasso musical em músicas de forró utilizando uma rede perceptron multicamadas (PMC). Um banco de dados com músicas de Forró Pé-de-serra e Universitário foi utilizado para treinamento da PMC. As saídas desejadas foram obtidas com o auxílio de uma instrutora de forró, que mediu o tempo de execução dos passos da dança para cada múusica. A estimaçãodo tempo de compasso realizada pela PMC atingiu precisão de 96% (erro méedio percentual aproximado de 4%), permitindo que pessoas surdas consigam sentir a música com erros médios de 65 ms. A aplicabilidade da abordagem será tratada em trabalhos futuros.
ESTACIONAMENTO PARALELO AUTÔNOMO DE VEÍCULOS LEVES DE PASSEIO
Authors: V. Argento Eduardo , P. Vieira Renan , C. Revoredo Téo
Published: December 2020

Veículos autônomos têm grande potencial para solucionar vários problemas do transporte moderno e contribuir para o desenvolvimento das cidades inteligentes. Como pedra fundamental das melhorias cabíveis, figura o planejamento de trajetórias, ponto de partida para aplicações tais como a extinção dos sinais de trânsito, a monitoração da frota e dos ativos através da cidade e a otimização do aproveitamento de espaços de estacionamento. Nesse cenário, este trabalho propõe um algoritmo para o planejamento de da trajetória, além de um exemplo simples de escolha e estacionamento em vagas disponíveis. Os resultados comprovam a eficácia do modelo e a exequibilidade da proposta como ponto de partida para estudos mais amplos.
Projeto de Controladores ´ Otimos Robustos com Realimenta¸c˜ao Est´atica de Sa´ıda
Authors: Favi Bocca Lucas , Minari Ramos Igor Thiago , L. T. Alves Uiliam Nelson , Buytendorp Bizarro Douglas , Cardona Peres Jady , Carvalho Minhoto Teixeira Marcelo
Published: December 2020

Neste trabalho ser´a proposto um projeto de controlador robusto com realimenta¸c˜ao est´atica da sa´ıda. Ser´a considerada a minimiza¸c˜ao da energia da sa´ıda, com o objetivo de reduzir o tempo de estabelecimento e as oscila¸c˜oes da sa´ıda do sistema. No projeto dos controladores tamb´em ser´a considerado o limite f´ısico da sa´ıda do sistema. Desta forma, quando as condi¸c˜oes propostas s˜ao satisfeitas, o sistema em malha fechada ser´a assintoticamente est´avel e para um dado conjunto de condi¸c˜oes iniciais, a sa´ıda ficar´a dentro dos limites especificados. No projeto dos controladores, foram considerados dois parˆametros independentes, que s˜ao obtidos por meio de um algoritmo evolutivo, mantendo o projeto baseado em desigualdades matriciais lineares (LMIs). O controlador foi implementado em uma suspens˜ao ativa de bancada.
Controle PID para sistemas lineares incertos de ordem arbitrária utilizando LMIs
Authors: R. Ortiz Alejandro , C. L. F. Oliveira Ricardo , L. D. Peres Pedro
Published: December 2020

Este artigo aborda o problema de projeto de controladores PID (Proporcional-Integral-Derivativo) para sistemas lineares incertos contínuos no tempo por meio de otimização convexa. O modelo linear pode ter um número arbitrário de estados, entradas e saídas, e todas as matrizes podem ser incertas (incerteza politópica). Como critério de desempenho é utilizada a alocação de polos em um cone de ângulo arbitrário. A principal contribuição do artigo é uma nova formulação do problema de síntese de ganhos PID como uma realimentação estática de saída, que então pode ser resolvido pelas técnicas tradicionais da literatura baseadas em LMIs para realimentação de estados (quando a matriz de saída é precisamente conhecida) ou realimentação de saída. Quatro condições da literatura são estendidas para lidar com a abordagem proposta. Exemplos numéricos ilustram a eficácia do método na estabilização de sistemas incertos.
Recomposição Otimizada de Microrrede com Geração Distribuída Intermitente após Pertubação Utilizando GWO
Authors: C. J. Monteiro João , F. S. Azeredo Lucas , R. O. Rocha Helder , F. Fardin Jussara
Published: December 2020

A inserção de fontes renováveis de energia em redes de distribuição e transmissão tem gerado trabalhos analisando, sobre diversos aspectos, quais são os impactos dessa inserção. O processo de Black Start (recuperação da rede após parada total sem referência externa) está entre os procedimentos que podem ser alterados conforme as redes são modificadas, devido ao fato de que as novas fontes inseridas podem mudar a dinâmica deste procedimento. Neste trabalho, procura-se obter por meio do otimizador GWO (Grey Wolf Optimizer) a sequência otimizada de conexão de cargas e fontes ao alimentador 13 nós IEEE. A função objetivo utilizada procura obter a sequência de conexão com o menor impacto no nível de tensão e a menor perturbação na frequência durante a recuperação do alimentador. Foram simulados 8 horários do dia com diferentes níveis de potência sendo injetados na rede devido à geração intermitente das fontes renováveis.
Modelagem Computacional de um Veículo Elétrico para Competição de Eficiência Energética
Authors: B. Faria Júlio , A. Toledo Jose , P. Barbosa Tarsis
Published: December 2020

A indústria automobilística utiliza largamente o recurso de modelagem computacional no processo de desenvolvimento e otimização dos veículos, possibilitando avaliar e prever o provável desempenho antes da construção do protótipo, reduzindo custos e agilizando o processo de desenvolvimento. Os veículos elétricos vêm ganhando cada vez mais espaço no setor automobilístico devido às questões ambientais e aos últimos avanços na área das baterias. O objetivo deste trabalho é estudar e implementar um modelo computacional do protótipo de um veículo elétrico para ser utilizado em competição de eficiência energética.
Conversor CC-CC SEPIC com Célula R2P2 para Aplicações com Elevado Ganho Estático
Authors: Miguel Senderski André , Da Silva Martins Mário Lúcio , Illa Font Carlos Henrique
Published: December 2020

Este artigo propõe a utilização de um conversor CC-CC de elevado ganho baseado no conversor SEPIC com célula R2P2. O conversor proposto tem a vantagem de possuir um único interruptor controlado, o que reduz a complexidade e o custo. Adicionalmente, o interruptor continua referenciado ao terminal negativo da fonte de alimentação, o que pode dispensar o uso de um circuito de comando isolado. Como desvantagem, tem-se um aumento no número de componentes. O artigo apresenta resultados de simulação numérica para um conversor operando com 40 (V) de tensão de entrada, 400 (V) de tensão de saída, frequência de comutação de 50 (kHz) e potência nominal de 200 (W).
Automatic Design of Robust Controllers for Grid-Tied Inverters based on PSO and Kharitonov's Theorem
Authors: R. D. Osório Caio , C. Borin Lucas , G. Koch Gustavo , Mattos Everson , García Pablo , F. Montagner Vinicius
Published: December 2020

This paper provides an offline procedure for automatic tuning of robust PI controllers applied to the control of LCL-filtered grid-tied inverters. A particle swarm optimization algorithm is used to tune the control gains based on an objective function, which encompasses frequency and time domain specifications, a limit for the control signal, together with a theoretical assessment of robust stability, by means of Kharitonov's Theorem. Experimental results based on hardware-in-the-loop are provided, confirming that the proposed procedure leads to controls gains that ensure robust stability and suitable grid-injected currents under uncertain grid impedances, complying with the IEEE 1547 Standard and with superior performance when compared to other design alternatives.
Avaliação Econômica da Iluminação de Áreas de Circulação de Edificações Públicas de Ensino
Authors: Martins Miguel , Berlezi Ramos Diego , Sotele Gabriel Rodrigo
Published: December 2020

A demanda energética proveniente dos sistemas de iluminação artificial pode consumir volumes significativos de energia nas edificações. Habitualmente, durante o projeto luminotécnico, dedica-se mais atenção à iluminação dos espaços de trabalho, onde se dá a maior parte da ação humana. Todavia, os espaços de circulação devem ser observados criteriosamente, uma vez que é frequente manter os equipamentos de iluminação ali existentes ligados o tempo todo. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de caso sobre a condição luminotécnica das áreas de circulação de um edifício público de ensino superior. Verificaram-se as conformidades normativas e, se necessárias, propuseram-se mudanças visando maior eficiência energética. São conduzidas simulações e medições de iluminação nos corredores e os resultados obtidos são comparados. Como critérios avaliados, escolheram-se a iluminância média, o fator de uniformidade e o consumo energético. Os resultados mostram que é possível reduzir pela metade o número de lâmpadas instaladas sem prejuízo ao nível de iluminância requerida. Nos cenários avaliados aqui pode-se obter até 50% de redução de consumo energético com poucas alterações do sistema de iluminação.
Uma Proposta de Parametrização com Mudança de Plano Geométrico para Obtenção da Margem de Carregamento de Sistemas Elétricos de Potência
Authors: Coutinho de Oliveira Cristina , Bonini Neto Alfredo , Amancio Alves Dilson
Published: December 2020

Hoje em dia, a qualidade e a continuidade do fornecimento de energia elétrica são essenciais para nosso modo de vida. Assim, para se manter o sistema operando de forma segura e evitar-se o colapso de tensão, passou-se a monitorar a estabilidade estática de tensão durante a operação em tempo-real do sistema elétrico de potência. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é o de apresentar uma técnica para obtenção da margem de carregamento, sem problemas relacionados à singularidade da matriz Jacobiana e que proporcione um baixo número de iterações. A técnica consiste no uso de uma equação de reta localizada num outro plano que o comumente empregado para o traçado da curva P-V, a qual proporciona um menor número de pontos de singularidade da matriz na nova trajetória de soluções. Dos resultados constatou-se que a técnica proposta é mais eficiente, proporcionando uma redução no número de iterações quando comparada com outras metodologias.
Utilização de Células Orgânicas Poliméricas na Geração de Energia Elétrica
Authors: H. C. Macedo Marlos , V. Resende Felipe , H. N. Marinho* Manoel
Published: December 2020

Neste artigo, foram coletados dados e informações da tecnologia emergente aplicada à produção de células solares poliméricas para fins de produção de energia elétrica. Foi efetuado um estudo aritmético para averiguar a possibilidade de incluir esta inovação tecnológica de geração solar fotovoltaica em um sistema de abastecimento de energia de baixa potência. A partir das equações de relação entre potência e energia foi possível quantificar o montante de energia elétrica produzido por um conjunto de módulos fotovoltaicos poliméricos. Verificou-se que as células poliméricas ainda têm uma significante deficiência, com um rendimento de aproximadamente 7,5 vezes menor em relação às células de silício cristalino, porém é uma tecnologia que pode ser estudada e desenvolvida a fim de aumentar sua eficiência, custo e durabilidade.
Método Prático para a Estimação da Velocidade Angular de Geradores Síncronos a partir da sintonia dos coeficientes da Equação Swing
Authors: S. Esperança Thales Pedro , Da Cunha Guilherme Luiz , C. Morais Marcelo Augusto , C. Fernandes Tatiane Cristina
Published: December 2020

No planejamento e na operação de um sistema elétrico de potência, informações precisas sobre seu comportamento dinâmico são essenciais para garantir uma operação segura da rede e o seu controle efetivo. Na avaliação dinâmica a pequenos sinais, analisar e monitorar o comportamento dinâmico de determinadas variáveis do gerador síncrono, tal como a velocidade angular do rotor é relevante para mitigar os efeitos nocivos de um tipo específico de oscilação, as oscilações eletromecânicas, quando mal amortecidas. Contudo obter uma medida precisa da velocidade angular do gerador conectado no sistema não é uma tarefa fácil. Neste contexto, este trabalho propõe um método para estimar a velocidade angular do rotor a partir de sinais que podem ser facilmente medidos na barra de alta tensão da subestação que o gerador está conectado. O sinal de velocidade é obtido pelo ajuste dos coeficientes da equação diferencial que descreve o comportamento dessa variável, a equação \textit{swing}. Para sintonia, um método de otimização baseado em sensibilidade de trajetória e algoritmos genéticos é desenvolvido. Os resultados obtidos no sistema 68 barras, mostram a eficiência da técnica em estimar a velocidade do gerador em análise e os coeficientes de interesse, mesmo com a presença de ruído nos sinais amostrados.
Redes Inteligentes: Mineração de Dados como Ferramenta de Apoio à Análise de Grandes Volumes de Dados em Subestações Subterrâneas de Energia
Authors: F. Schreiber Jonas , E. M. Kühne Ivan , A. Destefani Luciano , T. Z. R. Sausen Airam , De Campos Maurício , S. Sausen Paulo
Published: December 2020

As Redes Inteligentes podem ser definidas como a superposição de um sistema unificado de comunicação e controle ao sistema existente de distribuição de energia elétrica, de forma a superar as vulnerabilidades causadas pelo fato dos Sistemas Elétricos de Potência utilizarem tecnologias antigas apesar de estarem cada vez mais interconectados. Diversos autores apontam a necessidade e o potencial do uso de técnicas avançadas de análise, abrangidas sob paradigmas como a Mineração de Dados, para que os dados gerados por esse sistema unificado sejam explorados de forma efetiva, capaz de apoiar o processo de gestão dos sistemas de distribuição de energia. Nesse artigo é apresentado um estudo de caso sobre a aplicação desse tipo de técnica aos dados gerados pelo sistema de monitoramento das subestações subterrâneas instalado e operado pela Companhia Estadual de Distribuição de Energia Elétrica na cidade de Porto Alegre. No estudo de caso apresentado, foi desenvolvido um modelo matemático capaz de prever o rendimento dos transformadores dessas subestações a partir de grandezas coletadas pelo sistema de monitoramento e da técnica estatística de Regressão Linear Múltipla. A partir da validação desse modelo, são propostos trabalhos futuros capazes de aprimorar o processo apresentado.
Estabilização quadrática por realimentação de saída de sistemas Lur'e a tempo contínuo via LMIs
Authors: L. J. Bertolin Ariádne , C. L. F. Oliveira Ricardo , Valmorbida Giorgio , L. D. Peres Pedro
Published: December 2020

Este trabalho investiga o problema de estabilização de sistemas Lur'e contínuos no tempo com não linearidade limitada em setor. A lei de controle proposta é constituída pela realimentação tanto da saída quanto da não-linearidade do sistema. As condições de síntese, formuladas em termos de desigualdades matriciais lineares e baseadas em uma função de Lyapunov quadrática, são resolvidas por meio de um algoritmo iterativo. Como novidade, os ganhos de controle aparecem de forma linear e são tratados como variáveis de decisão do problema de otimização. Portanto, o método apresentado pode lidar com realimentação de estados e de saída indistintamente, além de possibilitar a imposição de limitações de magnitude ou restrições estruturais (como descentralização) sobre os ganhos. Exemplos numéricos ilustram os benefícios da abordagem proposta, que pode ser computacionalmente mais eficaz e menos conservadora quando comparada a outras técnicas existentes em contextos particulares, como a realimentação de estados descentralizada.
Project-Based Learning Environment: Integration of an Educational Robot Arm with Computer Vision and ROS
Authors: Araújo Teixeira Cleyson Fernando , Da Silva Kássia Fernanda , Martins Barros Anna Cristyna , Martins Bitaraes Santino , De S. Thiago Filho Alexandre Magno , Dos Santos Paulo Henrique , NAVES JÚNIOR COCOTA JOSÉ ALBERTO
Published: December 2020

Robotics is a science, which aims at controlling mechanical systems through electrical systems and computer techniques. Robotics has a high rate of applicability but, in order to make it easier to comprehend when it comes to learning processes, methodologies that enhance the student's performance and learning curve, like the project-based learning method, are indispensable. The project-based learning technique diverges from the conventional approach, as it makes the many students the object itself of their learning development, by giving them the power of choice and major control over the entire process. This article aims at presenting the project developed by students from the “Robotics and Its Elements” class ministered at Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP. The project dealt with concepts, approaches, explanations, and techniques that created a robot-cell (Melfa RV-2AJ and its peripherals) which used the ROS framework system alongside computer vision resources. The robot, after its completion, was able to perform repetitive tasks such as the detection and gathering of specific physical elements – it can manipulate them properly. To make those tasks possible, a Kinect camera was used to obtain data such as the depth and location of the elements which were in the robot's range of grasp. In addition, a detection mechanism derived from the combination of an open source graphic library called OpenCV with the usage of the HSV color system was an important accessory, so that color calibration and orientation addressed properly. Finally, the designated framework (ROS) suited to establish a connection between the robot and its whole operational environment, in order to make the data-sharing and input signal both able to work over the robot's mobility.
Aplicação de Inversores Multifuncionais Usados em Recursos Energéticos Distribuídos para Melhoria da Qualidade de Energia em Rede de Distribuição Secundária
Authors: Silveira Alexandre Hugo , Libano Fausto  Bastos , Leborgne Roberto , Silveira Ramos Maicon Jaderson
Published: December 2020

Esse trabalho apresenta um modelo de inversor multifuncional fotovoltaico aplicado a uma rede de distribuição com nível de tensão secundário. A partir de simulações computacionais, foram verificadas as formas de onda de tensão e de corrente. Foi observada importante melhora no nível da qualidade de energia elétrica tanto pelo ponto de vista do cliente quanto pelo da concessionária.
Conversores Matriciais: Avaliação da Técnica de Modulação Vetorial para a Redução da Tensão de Modo Comum em Sistemas de Acionamento de Motores
Authors: M. Alzamora André , de Paula Hélder , O. Zaparoli Isabela , A. Barbosa Luiz Henrique
Published: December 2020

Nesse artigo, uma técnica de modulação vetorial utilizada para mitigar a tensão de modo comum em conversores matriciais, baseada na substituição dos vetores nulos pelos rotativos, é avaliada sob outros aspectos, tais como a severidade das sobretensões transitórias que podem surgir nos terminais do motor. Este fenômeno se manifesta ao se utilizar cabos suficientemente longos entre o conversor e o motor, tal como ocorre nas indústrias de mineração e petrolífera. Para tanto, simulações foram realizadas no Matlab/Simulink empregando modelos sofisticados para a representação do conversor, cabo, motor e transformador, capazes de reproduzir o comportamento de tais elementos em uma ampla faixa de frequências. A partir dos resultados obtidos, as vantagens e desvantagens entre a modulação tradicional e a modificada são evidenciadas e discutidas. Pôde-se concluir, por exemplo, que as sobretensões transitórias são amplificadas ao se empregar a modulação em análise, em contraste com a redução da tensão de modo comum proporcionada por esta técnica. Isso evidencia as implicações indesejáveis decorrentes de mudanças no algoritmo de controle do chaveamento destes conversores e a relação de compromisso entre tais aspectos, de forma que a aplicação à qual o conversor será destinado serve de orientação para definir a viabilidade da utilização da técnica estudada.
Estimação de Estado em Sistemas com Dispositivos TCSC via Método de Mínimos Quadrados Ponderados Desacoplado-Rápido
Authors: F. G. S. De Lima Luan , M. Lourenço Elizete , L. Tortelli Odilon
Published: December 2020

Este artigo propõe uma metodologia para a inclusão de dispositivos FACTS na formulação do problema de estimação de estado de sistemas elétricos de potência. A abordagem proposta diz respeito à formulação desacoplada-rápida do método de mínimos quadrados ponderados do problema de estimação de estado, modificado para processar sistemas de transmissão que contenham controladores FACTS do tipo TCSC. O parâmetro de controle do TCSC é inserido como uma nova variável de estado, sendo estimado em conjunto com as variáveis de estado tradicionais do sistema. A inclusão desses dispositivos na formulação desacoplada permite explorar seus benefícios e baixo custo computacional, viabilizando a operação em tempo real da ferramenta proposta. Os resultados apontam para uma boa aplicabilidade do método proposto, capaz de estimar com precisão e eficiência os parâmetros de controle dos TCSCs sob diferentes condições operativas.
Metodologia de ponderação em algoritmos baseados em subespaços para modelos de tempo contínuo com comportamento ressonante
Authors: Farias M. Rodrigues Lucas , H. C. Oliveira Gustavo
Published: December 2020

Este artigo apresenta uma nova metodologia de ponderação para algoritmos de identificação de sistemas baseados em subespaços com especial interesse em modelar sistemas ressonantes a partir de dados de resposta em frequência. Nos métodos de identificação baseados em subespaços, a projeção ortogonal das amostras de resposta em frequência revela informações intrínsecas sobre o sistema, que são posteriormente usadas para calcular os parâmetros do modelo. A novidade apresentada nesse trabalho é a adição de uma matriz de ponderação aos dados, com o objetivo de obter uma aproximação precisa entre a resposta em frequência do modelo e os dados de medição. Dois estudos de caso, baseado em dados de medição, são apresentados para mostrar as propriedades da metodologia descrita. No primeiro, o algoritmo é usado para estimar um modelo matemático para uma estrutura de viga flexível, que apresenta alta característica de ressonância. Os resultados são comparados com um modelo estimado usando a função do Matlab, o N4SID. O algoritmo proposto mostrou um desempenho superior com base no índice RMSE. No segundo estudo de caso, o método é utilizado para estimar um modelo baseado em dados de admitância de um transformador de potencial que opera na Usina Hidrelétrica de Jirau, no Brasil.
MPC robusto para sistemas lineares com saltos Markovianos restrições em segundo momento
Authors: De Oliveira Lopes Rosileide , M. A. M. Mendes Eduardo , A. B. Torres Leonardo , N. Vargas Alessandro , M. Palhares Reinaldo
Published: December 2020

Este artigo apresenta uma nova estratégia de controle preditivo robusto baseado em modelo de horizonte finito aplicado a sistemas lineares com saltos Markovianos. Considera-se ruído aditivo e incertezas nas matrizes do sistema bem como restrições são impostas aos estados e entradas de controle em termos do segundo momento. Como principal contribuição, obtém-se um novo conjunto de desigualdades matriciais lineares (LMIs) considerando ações de controle dependentes do modo de Markov. A efetividade do método proposto é ilustrada por meio de um exemplo numérico.
Proposta de uma Metodologia para Alocação de Dispositivos de Manobra e Proteção em Redes de Distribuição para Melhoria dos Índices de Continuidade
Authors: Borges Rodrigues Rafael , Sanches Mantovani José Roberto
Published: December 2020

A alocação de dispositivos de manobra e proteção em redes de distribuição de energia elétrica possibilita a melhora na prestação do serviço, elevando os índices de continuidade de fornecimento, aumenta o faturamento das empresas distribuidoras com a redução da energia não suprida e preserva a sua imagem junto à sociedade. A alocação otimizada destes dispositivos traz também benefícios para os consumidores, que muitas vezes prestam serviços essenciais à vida, como hospitais, ou possuem produtos perecíveis e dependem da energia elétrica para mantê-los conservados, como supermercados, residências e até mesmo as propriedades rurais, no segmento de lácteos e granjas, por exemplo. Neste trabalho propõe-se uma metodologia para alocação otimizada de dispositivos de manobras e proteção em redes de distribuição de energia elétrica utilizando um algoritmo baseado na meta-heurística de Otimização Colônia de Formigas (ACO – Ant Colony Optimization). Na função objetivo considera-se a minimização do custo da energia não suprida e investimentos, respeitando as restrições técnicas de coordenação dos dispositivos de proteção e índices de continuidade do sistema. Os resultados obtidos através de simulações de um alimentador real de 134 barras são apresentados e discutidos.
Visualization of Quality PerformanceParameters Using Wavelet Scalograms Images for Power Systems
Authors: S. Salles Rafael , C. S. Almeida Gabriel , R. M. Silva Leandro , A. Duque Carlos , F. Ribeiro Paulo
Published: December 2020

Power quality problems are not new to power systems, but they cannot be overlooked. In the context of Smart Grids, power systems are undergoing a transformation characterized by the high penetration of renewable sources and electronic devices in the grids, in addition to greater computerization of operations. Thus, alternatives in the representation and visualization of these integrated quality parameters become more and more necessary, both for a better understanding of these phenomena and for advanced applications with the use of images.With this in mind, this paper aims to present an alternative for visualizing PQ disturbances through 2-D images from scalograms based on the continuous wavelet transform (CWT) and multiresolution analysis. For this, signals from three dierent sources, mathematical equations, models of transmission anddistribution of energy in MATLAB / Simulink, and real signals from a database were used. For the creation of the scalogram images, the signal processing technique, and the use of a color map were used to show the performance. The results showed the eciency of the method for visualization and characterization of addressed disturbances. The enkaptics phenomena were also highlighted, which show the simultaneity and relationship between dierent types of signal variation. The work contributes to using signals from dierent sources, synthetic, from simulation or real signals, to oer a methodology that describes tools for a method of visualization.
Integração de uma Turbina Eólica de velocidade variável à rede elétrica utilizando conversor Back-to-Back
Authors: Z. G. de Almeida Américo , T. Cardoso Thiago , A. Fereira Doulgas , G. Oliveira Janaína
Published: December 2020

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma estratégia de controle que possibilite a interconexão de turbinas eólicas baseadas em PMSG a rede elétrica de baixa tensão. Os modelos da velocidade do vento, da turbina eólica, do PMSG e do conversor \textit{Back-to-Back} conectado a rede são implementados no ambiente de simulação PSIM. A modelagem do gerador conectado ao retificador é realizada em coordenadas síncronas, enquanto a modelagem do conversor conectado a rede elétrica é efetuada em coordenadas estacionárias. Os resultados mostram que a técnica de controle proposta é robusta e viável na conexão da geração eólica ao sistema de potência.
Análise do impacto da inserção de veículos elétricos em sistemas elétricos de distribuição, focando distorções harmônicas de tensão
Authors: M. Silva Fabrício , D. Raghiante Maycon , N. Belchior Fernando , N. Santos Ivan
Published: December 2020

Este artigo tem como objetivo analisar o possível impacto da inserção de veículos elétricos em uma distribuição de energia elétrica típica. Este trabalho se concentrará no aumento das distorções harmônicas. A pesquisa se mostra muito relevante por ser um assunto recorrente nos debates sobre sistemas de energia elétrica. Uma das razões para essas discussões é que esse processo de inserção pode causar sérios problemas quanto à qualidade da energia e ao despacho de carga. Neste artigo, um estudo de caso é realizado por simulações computacionais utilizando o Matlab/Simulink, que se baseia em uma verdadeira rede elétrica de distribuição de energia na cidade de Uberlândia-MG, Brasil. Neste estudo, diferentes cenários de inserção de veículos elétricos estão levando em conta, considerando o fornecimento de tensão senoidal e não senoidal (distorção harmônica). Complementa-se com uma análise crítica dos resultados e os desafios são identificados.
Modelagem de histerese de atuador SMA baseada em rede neural artificial e controle de posição
Authors: Veiga Santos Thiago , Machado Prado Márcia Lissandra , Barbosa Thiago Alberto , Fiais Cerqueira Jes de Jesus
Published: December 2020

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma modelagem do comportamento histerético de um atuador de liga de memória de forma, ou SMA, baseada em rede neural artificial. Esse modelo é utilizado com um controlador PID para o controle de posição da SMA, que possui como realimentação a temperatura do fio, possibilitando o controle sem a utilização de sensores de posição. Para atender aos objetivos propostos na pesquisa, experimentos e testes foram realizados com o intuito de analisar a relação entre temperatura e deformação do material. Referente à não linearidade do atuador, foi desenvolvida uma rede neural capaz de modelar essa relação e indicar, de maneira aproximada, a posição da SMA a partir da temperatura. Resultados são apresentados ao final do artigo, evidenciando a aplicabilidade do sistema de controle sem a utilização de um sensor físico.
Aplicação de um filtro de Kalman estendido para estimação de massa veicular variante no tempo
Authors: N. de L. Medina Alice , M. Fontes Raony , D. Santana Daniel , Requião Reiner
Published: December 2020

Este trabalho avalia a aplica¸c~ao do filtro de Kalman (EKF) estendido na estimação da massa veicular. O veículo de estudo é um caminhão simulado em ambiente computacional de forma a permitir variar sua massa durante a simulção para atestar o desempenho do estimador de estados proposto. O EKF é testado sobre três modelos diferentes propostos na literatura de maneira a determinar a melhor configuração para a implementação. Os resultados sugerem uma grande sensibilidade do filtro à mudanças na componente da equação de movimento referente à força desempenhada pelo veículo e na variância do inverso da massa, apresentando um desvio máximo predominantemente no intervalo de ±5 % do valor desejado, para a estimação de massa, além de acompanhar as mudanças de massa com convergência em cerca de 25s
Análise do Impacto da Inserção de Geração Distribuída Fotovoltaica nos Níveis dAnálise do Impacto da Inserção de Geração Distribuída Fotovoltaica nos Níveis de Tensão de Alimentador de Distribe Tensão de Alimentador de Distribuição Real Utilizando OpenDSS
Authors: L. Nascimento Jairo , G. de Freitas Filho Antonio , S. Sobrinho Cícero , B. Almada Janaína , M. de Oliveira Filho Herminio
Published: December 2020

O objetivo deste trabalho é analisar os impactos da inserção de uma usina de geração fotovoltaica no nível de tensão em um alimentador de distribuição real. A usina em questão possui potência nominal de 254,21 kWp e está instalada no campus das Auroras da Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira – UNILAB, em Redenção-CE. A modelagem foi realizada utilizando dados fornecidos pela concessionária responsável pelo alimentador empregando o software OpenDSS. Foram simulados três cenários distintos: ausência de geração fotovoltaica no alimentador; presença da usina de interesse no alimentador; presença da usina de interesse e alteração nas cargas para simular o carregamento de dias não úteis. Os resultados para uma simulação diária mostram que, considerando tais cenários, não há transgressão dos níveis de tensão permitidos no ponto de interesse analisado.
Desenvolvimento de sistema para quantificação de proteína no soro de leite baseado em espectroscopia UV
Authors: Molina Rodrigo , C. L. Pinto Maivone , Baiocchi Giovanni , K. Miyamoto Renato , M. G. Lopes Giancarlo
Published: December 2020

O soro do leite é considerado um subproduto da produção de queijos e mesmo sendo descartado na maioria das vezes, pode ser utilizado como matéria prima para outros produtos. Para se determinar qual será esse produto, é necessário realizar a quantificação das proteínas presentes. Essa quantificação pode ser realizada a partir da técnica de espectroscopia ultravioleta (UV), sem a necessidade de reagentes ou de um preparo complexo das amostras a serem analisadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de quantificação de proteína no soro do leite, configurado para operar em uma faixa UV específica onde ocorre a absorção de proteínas, como uma proposta de baixo custo e elevada confiabilidade. Adicionalmente, o fato de ser um equipamento portátil e compacto, pode permitir que seja acoplado diretamente em uma linha de produção. O sistema é fechado evitando perturbações externas e passou uma bateria de testes, sendo composto basicamente por um sensor, circuito de condicionamento e microcontrolador. Os resultados obtidos demonstraram uma elevada confiabilidade, apresentando um erro médio de leitura de ±0,044%, aliado a uma variância média de 0,031% em relação a reta de calibração que possui R² de 0,94.