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Avaliação da Resposta em Frequência de Aterramentos Considerando Solo com Parâmetros Dependentes da Frequência Utilizando o MEF
Authors: V. N. Bezerra Gabriel , A. Moreira Fernando , V. Ferreira Tarso , M. Vasconcellos Felipe
Published: December 2020

Este trabalho apresenta a avaliação da resposta em frequência de um aterramento com eletrodo horizontal através do método elementos finitos (MEF). Utilizou-se uma modelagem eletromagnética rigorosa, considerando um solo com resistividade e permissividade dependentes da frequência. Foi realizada uma varredura em frequência da impedância do aterramento, entre 100 Hz a 4 MHz; faixa que contempla tanto fenômenos de baixa frequência, tais como as faltas no sistema elétrico, quanto fenômenos transitórios de alta frequência, como surtos e descargas atmosféricas em linhas de transmissão. Foi realizada uma análise comparativa do modelo eletromagnético com dados experimentais da literatura, bem como com um modelo de linha de transmissão, sendo identificada uma concordância satisfatória. Além disso, foi analisado o comportamento dos potenciais no solo para diferentes frequências, sendo apontado de forma visual as elevações do módulo da impedância com o aumento da frequência, bem como a redução do comprimento útil do eletrodo. Utilizou-se uma abordagem conservativa, desconsiderando o fenômeno da ionização do solo.
Co-Simulation by Indirect Coupling of a Brushless Single-Phase Synchronous Generator
Authors: G. C. Neves C. , F. F. Filho A. , A. Farret F. , G. Simões M.
Published: December 2020

This paper describes and simulates the transient process of self-excitation of a single-phase brushless capacitor-exciter synchronous generator (BCESG) by Finite Element Method (FEM). To simul the BCESG the coupling between the magnetic circuit and the electrical circuit the Method of Co-Simulation by Indirect Coupling is applied. The Total Harmonic Distortion of the terminal voltage is calculated and the main harmonics identified by Fast Fourier Transform (FFT).
Determinação das Linhas do Campo de Futebol para sua Reconstrução 3D
Authors: F. Doria Fernando , B. C. L. Lima Felipe , K. Sato André , Y. Takimoto Rogério , Barari Ahmad , S. G Tsuzuki Fábio , S. G. Tsuzuki Marcos
Published: December 2020

A análise de vídeos de futebol é uma área de recente interesse, particularmente a reconstrução 3D de partidas de futebol a partir de vídeos televisionados. São propostos três algoritmos que combinados suportarão esta reconstrução 3D de modo automático. Inicialmente, a região do jogo é determinada, que corresponde à região da imagem onde está a bola, o juiz e os jogadores. Posteriormente, as linhas do campo são determinadas utilizando a transformada de Hough, filtros de cor de geométricos são utilizados para remover falso-positivos. As intersecções entre as linhas determinam pontos invariantes que são mapeados a pontos do modelo do campo. O correto mapeamento permite corrigir a distorção perspectiva. Para determinar o mapeamento correto são realizadas combinações de correspondência entre os pontos invariantes e pontos no modelo do campo. O mapeamento do plano do gol também é determinado.
Robust D-stability via discrete controllers for continuous-time uncertain systems with multiple delays.
Authors: A. C. Leandro Marco , H. Kienitz Karl
Published: December 2020

This work addresses the allocation of closed-loop poles of a discretized system from a continuous-time one with multiple input delays, aiming at its control through a computer. In order to handle a practical challenge presented in Network Control System (NCS) approaches, uncertain sampling period, distinct input time delays and parametric uncertainties in polytopic form can be propagated from the original state space representation to the discretized state model. The resulting discrete-time time-delay system has a very specific feature, so that it can be converted into an augmented linear system without time-delay. In this context, the main contribution of the present paper consists of a Linear Matrix Inequality (LMI) based control synthesis condition composed of homogeneous polynomial matrices of arbitrary degree, which ensures the continuous-time system stability and simultaneously the allocation of the closed-loop poles of the augmented system in a D-stable region. Numerical simulations illustrate the exposed.
Robust state derivative feedback LMI-based designs for discretized systems.
Authors: A. C. Leandro Marco , L. Pereira Renan , H. Kienitz Karl
Published: December 2020

This work addresses novel Linear Matrix Inequality (LMI)-based conditions for thedesign of discrete-time state derivative feedback controllers. The main contribution of this work consists of an augmented discretized model formulated in terms of the state derivative, such that uncertain sampling periods and parametric uncertainties in polytopic form can be propagated from the original continuous-time state space representation. The resulting discrete-time model is composed of homogeneous polynomial matrices with parameters lying in the Cartesian product of simplexes, plus an additive norm-bounded term representing the residual discretization error. Moreover, the referred condition allows for the closed-loop poles allocation of the augmented system in a D-stable region. Finally, numerical simulations illustrate the effectiveness of the proposed method.
Estratégia de Controle Volt/Var para Redes de Distribuição Inteligentes
Authors: R. B. Roberta , P. B. Daniel , B. Eduarda , A. S. Juliano , M. C Lucas
Published: December 2020

O avanço de tecnologias voltadas para a automação da distribuição nas últimas décadas agregou maior confiabilidade na operação dos sistemas. Com dispositivos e sistemas cada vez mais digitais tornou-se possível realizar ações remotas a partir de um centro de operação e adotar estratégias eficientes de controle as quais visam a regulação da tensão e o gerenciamento de potência reativa. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta uma metodologia de controle volt/var para rede de distribuição inteligente a qual atua de forma coordenada nos ajustes do TAP de reguladores de tensão, bancos de capacitores e na variação gradual da potência reativa injetada/absorvida a partir dos inversores inteligentes pertencentes aos sistemas de gerações distribuídas. A técnica de otimização empregada trabalha métodos heurísticos direcionando a busca pela melhor solução com base na efetividade de atuação dos equipamentos de controle na minimização das perdas elétricas, ao mesmo tempo em que mantem e ajusta a tensão em níveis adequados de operação. O sistema de controle foi implementado nos softwares OpenDSS/MATLAB e aplicado emduas redes: (i) rede teste IEEE 34 barras e (ii) Rede interna da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Os resultados mostraram-se satisfatórios visto que atenderam todos os requisitos de qualidade e confiabilidade no fornecimento de energia, previamente estabelecidos na formulação do problema.
Modeling and identification of rotational joint driven by polymer fiber actuator
Authors: R. C. de Araújo João , O. D. Luiz Saulo , M. N. Lima Antonio
Published: December 2020

Coiled polymer actuators have the characteristic to generate power by contracting when heated under strain. This work presents a project of a rotational joint driven by such actuators. Furthermore, the thermmomechanical model of the CPAs is identified by means of the least squares method. In addition, a model of the joint considering a viscous friction is suggested. Finally, the joint model is identified by means of a non linear optimization algorithm.
Análise Comparativa de Diferentes Metodologias de Cálculo de Taxa de Desempenho em Sistemas Fotovoltaicos Instalados em Ponta Grossa-PR
Authors: P. Cremasco Nicole , De O. A. Takeuchi Renan , A. Leludak Jorge , Urbanetz Jr. Jair
Published: December 2020

Duas formas de análise da taxa de desempenho de sistemas fotovoltaicos são o cálculo convencional e a utilização de "Photovoltaic for Utility Systems Applications" (PVUSA). Portanto, este estudo aborda uma análise de quatro painéis fotovoltaicos de quatro tecnologias distintas instalados em Ponta Grossa- PR por meio destas duas metodologias. Para a realização das análises, foram coletados dados de geração, de irradiação no plano inclinado, velocidade do vento, e temperatura ambiente. Primeiramente, os dados de geração mensal e irradiação média mensal foram utilizados para o cálculo da taxa de desempenho convencional. Em um segundo momento, para a utilização da metodologia PVUSA nas condições "PVUSA Test Conditions"(PTC), os dados horários foram separados em valores de irradiação no plano inclinado superiores a 700 Wh/m² (PVUSA 700) e superiores a 800 Wh/m² (PVUSA 800). Como resultado, os valores obtidos por PVUSA 800 obtiveram menores diferenças percentuais em relação a metodologia de cálculo convencional do que os com PVUSA 700. Além disto, no caso da utilização da metodologia convencional e da PVUSA 700 a tecnologia com melhor taxa de desempenho foi telureto de cádmio (CdTe), e a tecnologia com menor taxa de desempenho em dois meses foi policristalina (p-Si).
Modeling and Simulation of Energy Harvesting Technologies in Low Power Nanogrids
Authors: P. Domingos Jéssica , A. F. Ferreira Rodrigo , C. B. P. Rodrigues Márcio , G. Barbosa Pedro
Published: December 2020

This work presents an analysis on the integration of energy harvesting technologiesused for low power applications. The main goal e is to develop a simulation platform representing a nanogrid using the consolidated models of three of the most mature energy harvest sources: photovoltaic, thermoelectric and piezoelectric. The resulting model is used to evaluate the advantages of adding energy harvesters to a battery supplied applicaiton. It will be presented a short literature review, as well as a discussion about equivalent circuit models for each one of the sources used on the proposed 100 mW nanogrid. Aspects regarding modelling and simulation of the system on PSIM is presented and some case studies are performed to validate the proposed methodology.
Classificação de nódulos mamários com máquina de vetores de suporte
Authors: Costa e Silva Fernanda , Ferreira Danton Diego
Published: December 2020

O câncer de mama é o tipo mais comum entre mulheres e seu diagnóstico tardio é uma das causas do alto índice de mortalidade associado a esta doença. Para ajudar na interpretação dos exames para o diagnóstico correto, métodos de classificação têm sido utilizados para classificar nódulos em malignos ou benignos. Este trabalho retrata a utilização da Máquina de Vetores de Suporte (SVM), com diferentes funções Kernel, para classificação do conjunto de dados de resultados de exames para detecção de câncer de mama, realizando a separação das amostras em benignas e malignas, com implementação em Python utilizando diversas bibliotecas de código aberto disponíveis para análise de dados. Foi utilizada uma base de dados pública disponível no \textit{UCI Machine Learning Repository}. Os resultados obtidos comprovam a eficácia da SVM para problemas de classificação binária e demonstram a importância da escolha adequada de seus parâmetros durante seu projeto.
PV Micro-Inverters as Modules of Multilevel Converters
Authors: A. F. Ferreira Rodrigo , C. B. P. Rodrigues Márcio , G. Barbosa Pedro
Published: December 2020

The increasing use of renewable energies, especially photovoltaic energy generation, has motivated research in the area of power electronics in order to optimize the integration of these sources into the conventional electric system. In general, photovoltaic systems are connected to the AC grid and, for this purpose, use voltage Inverters. Several topologies can be used for this, among them, the Micro-Inverters and the Multi-Modular Converters, both having their advantages and disadvantages. Therefore, the objective of this paper is to integrate the concepts of both technologies in a Modular Multilevel Converter in which each module is given by a Micro-Inverter. The proposed system is modeled in PSIM and simulation results show that the proposed system presents satisfactory results even under conditions of total or partial shading of PV modules.
Implementação de um Modelo Circuital para Estudos de Acoplamento Indutivo em Regime Permanente
Authors: M. Moraes Caio , G. Martins-Britto Amauri , V. Lopes Felipe
Published: December 2020

Neste trabalho é apresentada uma implementação de um modelo circuital, baseado no programa Alternative Transients Program (ATP), destinada ao estudo de interferências eletromagnéticas envolvendo linhas de transmissão e tubulações metálicas. O modelo empregado se distingue dos estudos comumente reportados na literatura por sua eficácia em determinar eficazmente as tensões induzidas no sistema alvo em geometrias complexas de aproximação, as quais podem ser compostas por cruzamentos, paralelismos e obliquidades entre os sistemas interferente e interferido. Para validação da implementação, primeiramente é simulado um caso hipotético de cruzamento entre uma linha de transmissão em 115 kV e uma tubulação metálica, em que os resultados são comparados com os de um programa comercial considerado referência na indústria. Em seguida, é estudado um caso real de compartilhamento de faixa de servidão entre uma linha de transmissão em 88 kV e uma tubulação metálica subterrânea, com medições reais de resistividade do solo. Dos estudos realizados, verifica-se que a modelagem proposta é eficaz para aplicação em estudos de casos envolvendo geometrias complexas e em situações reais de interferências eletromagnéticas, apresentando excelente correlação com os resultados de referência.
Safe Adaptive Cruise Control with Control Barrier Function and Smith Predictor
Authors: I. G. Chinelato Caio , A. Angélico Bruno
Published: December 2020

This work presents the development of Adaptive Cruise Control (ACC) applied to a vehicle. The ACC tracks a predefined controlled vehicle cruise speed, however when a leading vehicle with lower speed is encountered, the ACC must adapt the controlled vehicle speed to maintain a safe distance between the vehicles. The control strategy applied combines Control Lyapunov Function (CLF), related to performance/stability objectives and Control Barrier Function (CBF), related to safety conditions represented by a safe set. CLF and CBF are integrated with Quadratic Programming (QP) and a relaxation is used to make performance/stability objectives as a soft constraint and safety conditions as a hard constraint. The system model is based on a vehicle available at EPUSP and presents an input time-delay, that can degrade performance and stability. The input delay is compensated with a Smith Predictor. The initial results were obtained through numerical simulations and, in the future, the scheme will be implemented in the vehicle. The numerical simulations indicate that the proposed controller respect the performance/stability objectives and the safety conditions.
Proportional-Resonant Controller Applied to DSTATCOM in a Hybrid Hydro-PV Generation System
Authors: Cocco Gabriel M. , G. Scherer Lucas , B. Grigoletto Felipe , F. de Camargo Robinson
Published: December 2020

In distribution power generation, hybrid systems play an important role, mainly due its flexibility and reliability. This paper deals with the development of a control strategy for hybrid hydro-PV generation system employing a three-phase three-legs Split-Source Inverter (SSI) like a distribution synchronous static compensator (DSTATCOM). The SSI has the ability to feed ac loads with a boost characteristic. In addition, the proposed control strategy ensures regulation for balanced output ac voltages and load disturbance compensation of self excited induction generator (SEIG) based systems, providing the required active and reactive power. The modeling of the system and the design of the resonant controller are presented in detail. In addition, simulation results are presented to demonstrate the performance of the proposed control strategy.
Classificação de Defeitos em Rolamento de Motores Elétricos Utilizando Redes Convolucionais Compactas para Sistemas Embarcados
Authors: Malheiros Alves Caio Marcos , Pinto Luiz Alberto , De Souza Leite Cuadros Marco Antônio , Maia de Almeida Gustavo
Published: December 2020

Motores elétricos são onipresentes em processos industriais e no dia a dia e assim o diagnóstico de defeitos em tais máquinas é de suma importância. As técnicas mais recentes de diagnóstico utilizam CNN com grande sucesso, porém são implementadas para rodar em servidores off-site. Este trabalho analisa duas propostas de CNNs desenvolvidas para serem executadas em um sistema embarcado on-site. As CNNs foram testadas com sucesso por seus autores utilizando um conjunto de dados proprietário. Os testes realizados aqui utilizam um conjunto de dados diferente, muito utilizado em benchmarks na área, o conjunto de dados da CWRU. Os testes realizados demonstram que as CNNs propostas também obtêm sucesso ao classificar defeitos do conjunto de dados CWRU, validando suas estruturas e demonstrando uma boa generalização para ser aplicada em montagens e sistemas diferentes do utilizado em seu desenvolvimento.
Veículos autônomos cooperativos para monitoramento marítimo: busca, rastreamento e sensoriamento
Authors: R. Leite Glauber , B. Q. Araújo ìcaro , D. Cordeiro Thiago , J. Savino Heitor , H. Cavalcante Georgenes , S. Freitas Breno , M. N. Lima Antonio
Published: December 2020

Derramamentos de óleo são desastres ambientes com potencial de ocasionar impactos severos, não apenas no ambiente, mas também na economia e na sociedade. Um grande derramamento ocorreu na costa brasileira em 2019, impactando diversas localizações por vários meses. Uma estratégia de resposta padrão é a implantação de sistemas de supervisão e monitoramento, principalmente usando tecnologias de sensoriamento remoto. A aplicação de veículos autônomos, desempenhando tarefas de monitoramento e rastreamento do processo de dispersão de óleo, oferece informações de forma eficiente, flexível e em tempo real, sendo essencial para o emprego de outras estratégias de combate ao derramamento de óleo. Essa abordagem é proposta no âmbito de uma ação emergencial envolvendo veículos autônomos aéreos e de superfície aquática para o monitoramento de ambientes marítimos. Este trabalho apresenta os resultados de uma revisão em três componentes essenciais para o projeto de sistemas para esse contexto: busca, rastreamento e sensoriamento.
Regulador Linear Quadrático com Ação Integral e Rejeição de Distúrbios para Sistemas Lineares Sujeitos a Saltos Markovianos
Authors: De Castro Souza Yago , Pereira das Chagas Thiago , Queiroz de Jesus Gildson
Published: December 2020

Este artigo trata do problema de regulação linear quadrática com ação integral e rejeição de distúrbios para sistemas lineares sujeitos a saltos Markovianos. Para a solução deste problema foi utilizada uma formulação baseada em estados aumentados e no método dos mínimos quadrados ponderado restrito. Exemplos numéricos são apresentados que demonstram a robustez desta técnica no sentido de rejeição de distúrbios.
Uma Proposta de Otimização de Turbinas de Múltiplos Discos
Authors: Frandasolo Maidana Cristiano , Rech Charles , Galvarino Cerda Balcazar Juan
Published: December 2020

Este trabalho estuda o uso de rotores com discos modificados a fim de incrementar o rendimento e a potência gerada por turbinas de múltiplos discos. Para esta análise, um método analítico é usado para calcular o desempenho deste tipo de turbina em conjunto com o algoritmo evolutivo de PIKAIA, a fim de obter a configuração do rotor que minimiza a variação de potência produzida em função do raio do rotor. Os resultados obtidos indicam que é possível um aumento de até 11,2% na potência gerada pela turbina analisada através da adoção de um perfil de discos rugosos no rotor.
Comparison between algorithms for MPP search in photovoltaic systems in different irradiance and temperature conditions
Authors: Martins Ramos Kaio , J. S. Vasconcelos Felipe , G. Batista Josias , A. Souza Darielson , Freitas Machado Gabriel , Daving Lima de Oliveira Paulo , De Souza Braga Arthur Plínio
Published: December 2020

The generation of electric energy is an essential factor for society, both for economic and social development. Within this context, renewable sources have been gaining ground, such as photovoltaic systems. However, its efficiency presents non-linear characteristics due to thresholds in temperature and irradiance, mainly caused by climatic factors. This problem affects the load power supply, thus loosing effectiveness. To minimize this problem, it is necessarythe operation at the maximum power point (MPP), made by means of some systems, called Maximum Power Point Trackers (MPPT). This paper discusses the implementation of two intelligent MPPT algorithms: the fisrt one using a metaheuristic called Radial Movement Optimization (RMO), and the second one based on the cooperation of RMO, and a traditional MPPT, called Perturb and Observe (P&O).The results show that although providing stable outputs after finding the MPP, the metaheuristic presents a larger oscillation during the search procedure in comparison with P&O.
Navegação em ambientes externos com quadrimotores em formação utilizando controle por modo deslizante adaptativo
Authors: K. D. Villa Daniel , S. Brandão Alexandre , Sarcinelli-Filho Mario
Published: December 2020

Neste trabalho se propõe uma solução para a navegação externa de quadrimotores em formação. Os veículos aéreos não tripulados (VANTs) navegam como uma formação líder-seguidor, em que a posição do líder é estimada utilizando os sensores a bordo do veículo, enquanto a posição do seguidor é estimada por servo-visão baseada em posição. Para lidar com as perturbações do ambiente externo (por exemplo, rajadas de vento) e dinâmicas não modeladas do veículo, um controle robusto por modo deslizante é utilizado. A proposta foi validada experimentalmente utilizando dois quadrimotores Parrot Bebop 2 em um ambiente externo. Os resultados obtidos permitem concluir que o sistema de controle proposto é capaz de cumprir tarefas de seguimento de trajetória em formação mesmo com incerteza nos parâmetros dinâmicos e distúrbios externos.
Modelagem Hibrida De Um Sistema De Regeneração De Energia De Frenagem Em Locomotivas Diesel-Elétricas
Authors: C. de Amorim Junio , L. F. Salles José , M. dos Santos Walbermark
Published: December 2020

No Brasil, as locomotivas do tipo diesel-elétricas são utilizadas na grande maioria das ferrovias, onde um motor a dieselfornece energia cinética para um gerador elétrico que alimenta os motores de tração. Durante o processo de frenagem, os motores de tração operam como geradores, e a energia cinética da locomotiva é dissipada na forma de calor em bancos de resistores, processo conhecido como frenagem dinâmica. Todavia, esta energia poderia ser aproveitada, por exemplo, para alimentar as cargas auxiliares da locomotiva. Desta forma, neste trabalho foi desenvolvido um modelo computacional de regeneração da energia produzida em frenagem pela locomotiva para alimentar suas cargas auxiliares, tais como ar condicionado, compressor de ar, ventiladores e sopradores. Para isso, foram modelados os motores de tração como geradores, as principais cargas alimentadas pelo circuito auxiliar e um sistema de regeneração de energia. Os modelos desenvolvidos são representados por equações à diferenças e lógicas, as quais foram simuladas utilizando o Toolbox Hysdel do Matlab. Foram avaliados três tipos diferentes de acumuladores, um formado por supercapacitores e baterias, outro formado exclusivamente por baterias e um terceiro formado exclusivamente por supercapacitores, destacando-se o modelo formado exclusivamente por baterias, que apresentou uma economia de 8.477 L de diesel por ano por locomotiva.
AutoRL-TSP: Sistema de Aprendizado por Reforço Automatizado para o Problema do Caixeiro Viajante
Authors: T. Cordeiro Ottoni Lara , C. Ottoni André Luiz , S. de Oliveira Marcos , G. Nepomuceno Erivelton
Published: December 2020

O AutoML (Aprendizado de Máquina Automatizado) tem como objetivo desenvolver técnicas para automatizar todo o processo de aprendizagem de máquina, de forma a obter um sistema que se adeque as condições do problema. Nesse sentido, um dos aspectos relevantes de sistemas de AutoML é a definição das configurações iniciais da simulação, que podem influenciar consideravelmente no resultado final do aprendizado. No entanto, a literatura carece de trabalhos que apresentem métodos de AutoML para aplicações de Aprendizado por Reforço (AR) em problemas de otimização combinatória. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é propor um sistema de AR Automatizado (AutoRL-TSP) para ajuste automático de parâmetros do AR para aplicação no Problema do Caixeiro Viajante. Para isso, são apresentados os módulos do AutoRL-TSP: sistema de AR, base de conhecimento, estruturas de otimização e recomendação. Os resultados apresentam os \textit{rankings} de recomendação de parâmetros de acordo com a instância (TSPLIB) e o método de otimização simulado. Em geral, ao adotar a base de conhecimento e o algoritmo Variable Neighborhood Search, o AutoRL-TSP alcançou os melhores resultados.
Datasheet-based methodology for CCT and luminous flux estimation in mixed-LED lighting sources
Authors: E. Bolzan Thais , F. Almeida Bruno , O. K. Pereira Mateus , R. Duarte Renan , C. Bender Vitor , A. Pinto Rafael
Published: December 2020

This work proposes a datasheet-based methodology to estimate the correlated color temperature (CCT) and the luminous flux of one or a combination of multiple white Light-Emitting Diodes (LEDs). This methodology is based on the interaction between the different domains (colorimetrical, optical, thermal and electrical) that control the LED's behavior. An experimental setup with LEDs of 4000K and 6500K CCT was built and tested under multiple operating conditions, in order to verify the accuracy of the proposed method. Results presented good correlation between estimated and measured data, with a maximum error of 1.05% for CCT and 3.13% for luminous flux.
Inspeção de Componentes de Vagões Ferroviários Baseado em Visão Computacional e Aprendizagem Profunda
Authors: Borges de Castro Leonardo , Garcia Pereira Flávio
Published: December 2020

Acompanhar a saúde dos ativos das ferrovias de carga são essenciais para a garantia da segurança e eficiência destas operações logísticas. Atualmente atividades de inspeções nas operações ferroviárias são realizadas por pessoas de forma visual e presencial, sendo que muitas destas inspeções ficam inviáveis por exigir emprego de grande quantidade de recurso ou expor as pessoas a riscos, comprometendo assim a qualidade dos processos de manutenção e operação. Com o avanço de tecnologias de aquisição de imagens e métodos de visão computacional no contexto atual da Indústria 4.0, este trabalho irá propor o estudo de um método de localização e classificação de componentes de vagões ferroviários, o que irá abrir espaço para futuras aplicações de processamento de imagens utilizando modelos de aprendizagem de máquina para identificação de defeitos em componentes de vagões. Assim, foi desenvolvida uma aplicação utilizando o método de aprendizagem profunda através de redes neurais convolucionais baseadas em regiões, chamadas de R-CNN, e também a aplicação de técnicas de transferência de aprendizagem para acelerar o processo de treinamento do modelo. Os resultados gerados por este experimento apresentou 59,37 % no indicador de média da precisão média (mAP) de detecção de 8 objetos em uma vista lateral dos vagões.
Método para alocação, dimensionamento e gerenciamento da operação de BESS visando redução de perdas elétricas em sistemas de distribuição
Authors: W. Barbosa. Marger , E. F. Octaviano Maria , C. Tostes Amanda , R. Araujo Leandro , R. R. P. Araujo Débora
Published: December 2020

Com a elevação da demanda por energia elétrica e o interesse de integração de fontes intermitentes em sistemas de distribuição, novas tecnologias são necessárias para melhorar a confiabilidade dos mesmos e para manter bons indicadores de qualidade de energia. Neste contexto, o uso de baterias em sistemas de distribuição para auxiliar em tais questões vem se mostrando interessante. Deste modo, este trabalho propõe um método de otimização para alocar, dimensionar e gerenciar a operação de sistemas de armazenamento de energia por meio de baterias em sistemas de distribuição visando reduzir as perdas elétricas sem extrapolar seus limites operativos.
Desenvolvimento de Aplicativo para Estudo de Propagação de Afundamentos de Tensão com Base na IEEE Std 1668-2017
Authors: J. Melo Júnior Álvaro , E. M. Silva Francisco , L. P. Martins Luís , M. A. Gomes Tayná , P. S. Leão Ruth
Published: December 2020

Este artigo analisa a influência do tipo de conexão dos transformadores trifásicos na propagação dos afundamentos de tensão causados por curtos-circuitos no sistema elétrico. Neste sentido, o artigo apresenta a modelagem matemática dos tipos de afundamentos de tensão, baseada na norma IEEE 1668-2017. Verifica-se que, ao se propagarem através de transformadores trifásico, os afundamentos de tensão podem ter suas características alteradas. É apresentada uma ferramenta didática desenvolvida no Matlab App Designer, com o objetivo de auxiliar a análise da propagação dos afundamentos de tensão e permitir melhor compreensão desse distúrbio na qualidade da energia elétrica. Além disso, testes experimentais foram realizados em laboratório com o objetivo de validar a modelagem matemática e a interface gráfica desenvolvida.
Estruturas Híbridas de Conversores CC-CC de Alto Ganho de Tensão: Avaliação de Esforço de Tensão
Authors: Costa Da Silva Bernardo Loureiro Pablo Henrique , Binder Vendruscolo Mireli , Francois Jelais Jean , Becker Tischer Celso , Santos Spencer Andrade António Manuel
Published: December 2020

No presente artigo é gerado um conjunto de conversores de alto ganho de tensão, baseado em estrutura de entradas de conversores boost e qZ-source e na estrutura de saída da combinação ladder de capacitor chaveado e indutor acoplado. Através das avaliações feitas de alto ganho de tensão e do fator de esforço total, dois conversores foram escolhidos. Essas análises, permitem afirmar que os conversores possuem baixos esforços de tensão nos seus componentes. A partir de avaliações teóricas e de simulação, verificou-se o desempenho desses conversores.
Rastreador recursivo de subespaços e ordem do modelo aplicado à estimação adaptativa do número de componentes harmônicos e inter-harmônicos em sinais elétricos
Authors: Ogioni Vieira do Nascimento Guilherme , Alves Lima Marcelo Antônio , Rodrigues Manso da Silva Leandro , Duque Carlos Augusto
Published: December 2020

Em muitas aplicações se faz necessário conhecer previamente o número exato de componentes senoidais presentes em um sinal, como é o caso dos métodos paramétricos de alta resolução de frequência para estimação de parâmetros de componentes em sinais elétricos na presença de ruído. Este trabalho propõe a utilização de um método para estimação do número de componentes harmônicos e inter-harmônicos em sinais elétricos baseado em técnicas de subespaços e em teoria da informação. Trata-se de um método recursivo que se utiliza do rastreador de subespaços PASTd (Projection Approximation Subspace Tracking with deflation), que apresenta complexidade computacional baixa de ordem O(mr), onde m denota o tamanho do vetor de entrada e r a dimensão do subespaço de sinal. Além disso, o método utiliza um detector de ordem baseado nos critérios advindos da teoria da informação AIC (Akaike Information Criterion) e MDL (Minimum Description Length). Resultados de diversos testes de simulação serão gerados e discutidos com o intuito de caracterizar o método e identificar possíveis pontos fortes e fracos.
Detecção de Faltas entre Espiras em Geradores Síncronos de Fase Dividida: Uma Análise Comparativa entre configurações de proteção
Authors: Felipe Sartori Ângelo , Peres de Morais Adriano Peres de Morais , Cardoso Jr. Ghendy , De Freitas Gutierres Luiz Fernando , Rabelo Selso , Da Silva Oliveira Cezar Augusto
Published: December 2020

Visando reduzir a magnitude de corrente por enrolamento, a configuração do estator de geradores síncronos de grande porte utiliza normalmente mais de um enrolamento por fase. Nesse tipo de configuração, conhecido como fase dividida, as faltas entre espiras são de dificil detecção. Este trabalho tem por objetivo analisar diferentes esquemas de proteção contra faltas entre espiras em geradores síncronos fundamentados em medição de corrente. No total foram analisados cinco métodos de forma a apresentar as suas vantagens e desvantagens. As simulações computacionais de faltas entre espiras foram realizadas no software Hypersim que pertence ao simulador digital em tempo real OPAL-RT, sendo os algoritmos dos métodos implementados no Matlab.
Redução de Diagnosticadores de Sistemas a Eventos Discretos
Authors: P. Vasconcellos Augusto , S. Viana Gustavo , V. Moreira Marcos
Published: December 2020

A principal desvantagem na implementação do diagnosticador tradicional de Sistemas a Eventos Discretos proposto na literatura é que seu conjunto de estados pode ser muito grande, requerendo o uso de uma quantidade de memória demasiadamente grande para armazenar o diagnosticador para sistemas grandes e complexos. Neste artigo, é proposto um algoritmo para computar um diagnosticador reduzido, que preserva tanto a diagnosticabilidade da linguagem do sistema quanto o mesmo atraso para o diagnóstico que o diagnosticador original. Além disso, é mostrado que a estratégia de redução proposta pode levar a um diagnosticador reduzido com menos estados do que outras estratégias propostas na literatura.
Metodologia ativa no ensino técnico: ensinando conceitos básicos de Instrumentação e Controle de Processos
Authors: De Rezende Freitas Elias José , Martins Rezende Tamires
Published: December 2020

Uma metodologia de ensino dita ativa é aquela cujo discente é o centro do processo de aprendizagem. Torná-lo parte ativa nesse processo permite, por exemplo, potencializar o aprendizado, aumentar a autonomia do aluno e desenvolver competências de análise e de trabalho em grupo. Visando os benefícios dessa aprendizagem, este artigo apresenta uma metodologia ativa, fundamentada na Aprendizagem Baseada em Problemas, aplicada ao desenvolvimento de um trabalho multidisciplinar envolvendo as disciplinas de Instrumentação e Controle de Processos do Instituto Federal de Minas Gerais. Por meio dessa metodologia, é evidenciada uma sequência didática dividida em pequenos desafios para a fixação de conceitos básicos das áreas envolvidas. Ao final dos desafios, os alunos desenvolveram um sistema de controle, utilizando um termopar construído por eles em um dos desafios. Este projeto permitiu que os discentes obtivessem uma visão mais integrada e abrangente dos diversos conteúdos abordados ao longo do curso técnico de Automação Industrial. Além de ter sido percebido, ao longo das atividades, o aprendizado, o empenho e a motivação dos alunos.
Análise da Criticidade de Obras em Redes de Distribuição de Energia Elétrica Baseadas no Método Analytic Hierarchy Process
Authors: Pereira Paulo Ricardo , Marques de Figueiredo Rodrigo , Mallmann Ana Paula , Renê Prade Lúcio , Slovinscki Boff Diogo , Melo de Chiara Lucas , Rosa da Silva Márcio
Published: December 2020

Este artigo tem o objetivo de apresentar um estudo cujo propósito é otimizar o processo de tomada de decisões para execução de obras em redes de distribuição que envolve o método Analytic Hierarchy Process (AHP) aplicado como ferramenta de auxílio à tomada de decisão por múltiplos critérios. Inicialmente realizou-se uma revisão do método, abordando questões históricas, aplicabilidade, restrições e vantagens de seu uso. Em seguida buscou-se através de publicações recentes identificar e caracterizar a aplicação do método para o auxílio à solução de problemas. Após a explanação do método, desenvolveu-se um estudo de caso específico, onde o objetivo é determinar a priorização de manutenção em alimentadores em uma rede de distribuição. Este estudo de caso teve como objetivo avaliar de forma prática a aplicação do método. Por fim são demonstrados os resultados obtidos e realizadas considerações finais baseadas tanto nos resultados obtidos como na revisão teórica. Os ganhos, em termos de processo com a padronização da verificação de alternativas permitem manter consistência e homogeneidade para uso recursos para redução do CHI, o que elimina a dependência com base apenas da experiência do projetista envolvido em um projeto.
Identificação de Sistemas Dinâmicos Não Lineares Multivariáveis com Redes de Estado de Eco
Authors: B. Schwedersky Bernardo , C. C. Flesch Rodolfo , A. S. Dangui Hiago
Published: December 2020

Este artigo apresenta um método de identificação baseado em redes de estado de eco para sistemas dinâmicos não lineres multivariáveis. A rede de estado de eco é uma rede neural recorrente, capaz de modelar dinâmicas não lineares, utilizando algoritmos de treinamento computacionalmente eficientes. Uma arquitetura de rede de estado de eco para identificação de sistemas e o processo para criação e ajuste dos hiperparâmetros do modelo são propostos. O método proposto e avaliado por meio de um processo de neutralização de pH simulado e uma bancada real de avaliação de compressores de refrigeração. Em ambos os casos, a estratégia para identificação de sistemas proposta apresentou melhores resultados que os métodos de comparação, que foram modelos lineares, modelos Hammerstein e máquinas de aprendizado extremo. Os resultados demonstraram que a estratégia proposta pode ser usada diretamente para obtenção de modelos multivariáveis não lineares utilizando um algoritmo de treinamento computacionalmente eficiente.
Modelagem e análise de uma arquitetura do sistema de aquisição de big data no contexto da Indústria 4.0
Authors: A. Coda Felipe , A. O. Pessoa Marcosiris , J. Santos Filho Diolino , Junqueira Fabrício , E. Miyagi Paulo
Published: December 2020

A Indústria 4.0 (I4.0) é uma referência para uma revolução industrial baseada em novos paradigmas produtivos. Os novos paradigmas consideram a conectividade entre todos os ativos (equipamentos, máquinas, sensores, pessoas, sistemas), aumentando exponencialmente a quantidade de dados gerados, transmitidos e processados o que incrementa ainda mais a complexidade dos sistemas. Assim, a especificação de sistemas associados a esse ambiente de big data em especial no âmbito da I4.0 não é trivial e demanda novas soluções. Considerando que a coleta de dados é uma das atividades fundamentais desse sistema, apresenta-se aqui a modelagem e análise de uma arquitetura de um sistema de aquisição de big data. O estudo é baseado a técnica do PFS / PN (Production Flow Schema/Petri net), que conta com um formalismo adequado para descrever as funcionalidades do sistema, seus componentes e as relações entre estes.
Eliminação do artefato de piscamento em sinais de eletroencefalograma via filtragem estocástica
Authors: Fernandes Ribeiro Rebecca , Baptista Frencl Victor , Abdala Elias Leonardo , Bosco Ribeiro do Val João
Published: December 2020

A presença de artefatos fisiológicos em sinais de eletroencefalograma (EEG) é bastante comum e prejudicial para análise médica. Neste artigo desenvolvemos um algoritmo baseado em filtragem estocástica para a remoção de artefatos de piscamento, em que a modelagem dos sistemas foi definida por modelos autorregressivos (AR). Foi possível eliminar estes artefatos a partir do registro de um único canal de sinal EEG, dado que o registro do sinal ocular, eletrooculograma (EOG), estava disponível. O método desenvolvido foi aplicado a artefatos reais e simulados, e o desempenho foi avaliado a partir da estimativa da densidade espectral de potência dos sinais. Os resultados mostram que o método proposto remove artefatos de piscamento introduzindo pequenas distorções no sinal de EEG.
Desenvolvimento e aplicação de um sistema supervisório baseado em IoT em uma usina solar fotovoltaica
Authors: Rodrigues de Melo Anderson , De Oliveira Martins Varella Fabiana Karla , Bastos Guerra Vale Marcelo Roberto , Ferreira Silva Aline Késia
Published: December 2020

Mensurar a energia gerada por um sistema solar fotovoltaico é essencial quando se deseja identificar o grau de eficiência ou existência de falhas. Portanto, mensurações preditivas permitem aumentar a eficiência do sistema, uma vez que o monitoramento contínuo otimiza a operação e identifica a necessidade de manutenção do mesmo. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo a aplicação de Internt of Things (IoT) para realizar a medição de parâmetros elétricos gerados por um inversor em operação em uma usina solar fotovoltaica da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA), visto que o mesmo não possui sistema supervisório, ou seja, não fornecendo o monitoramento desejado para fins de detecção de falhas e/ou baixa produção. Neste contexto, foi desenvolvido um dispositivo baseado em IoT para mensurar a energia gerada pela usina solar fotovoltaica, disponibilizar os dados em tempo real, assim como o histórico através de um sistema supervisório. Foram realizados testes com o intuito de avaliar a acurácia e a interface de comunicação do protótipo, onde este se mostrou eficiente em ambos os quesitos.
Data Analysis and Preprocessing Method of Medium Voltage Distribution Network Feeders
Authors: Ramos Bacalhau João Marcus , F. Fardin Jussara
Published: December 2020

The investment in the energy sector aims to ensure a continuous, reliable, and quality supply of electrical energy imposed by the electricity regulatory agency with maximum economic-financial balance. This paper discusses the challenges of processing data from medium voltage distribution feeders to use on the distribution network planning. The analysis of missing data and outliers is made on the three-phase voltage, current, and power factor of 459 time series of real feeders. Furthermore, it is proposed a method of preprocessing, and missing data imputation using the unbalanced characteristic between phases, interpolation, and the normalized scaled standard weekday curve.  The results show that most missing data are three-phase, however, with a significant amount of single and dual-phase loss that can be filled by the proportion between phases. Hence, the challenge is to fill multiple weeks of missing three-phase data, and for that, it is proposed the use of the standard curve for each day of the week. The method proposed is a promising alternative for data imputation in medium-voltage feeders. The technique is tested using real feeder data degraded by its missing data probability function, and compared with the Naïve approach.
Controle Epidemiologico da COVID-19 atraves da Teoria de Sistemas a Estrutura Variavel e Modos Deslizantes
Authors: Marques Lopes Santos Débora , Pereira Rodrigues Victor Hugo , Roux Oliveira Tiago
Published: December 2020

A epidemia causada pelo recente coronavrus (COVID-19) tem atrado a atencção de diversas areas de pesquisa. Muitas publicac~oes tentam obter respostas quanto a dinâmica de propagação da infecção uma vez que os resultados da sua disseminação têm sido catastrocos. Um metodo sistematico para a analise e controle da dinâmica da COVID-19 e uma necessidade imediata. Este trabalho prop~oe um novo modelo matematico SIRDQ considerando leis de controle (em malha fechada) para as ac~oes governamentais de modo a reduzir os perodos de quarentena, atenuando-se assim as consequ^encias causadas pelo surto da COVID-19. As leis de controle propostas garantem a regulação do numero basico de reprodução para um valor desejado, que esta diretamente relacionado com a dinâmica de propagação do modelo epidêmico. Considera-se estrategias de controle baseadas na teoria de sistemas a estrutura variavel e modos deslizantes devido a sua robustez com relação a incertezas parametricas e perturbações não-lineares na planta, assim como aquelas encontradas em qualquer modelo epidemiologico. A analise de estabilidade do sistema em malha-fechada e rigorosamente apresentada. Simulações mostram que as estrategias de controle empregadas asseguram melhores nveis de isolamento a serem adotados.
Sistema VANT para Reconstrução Tridimensional na Indústria
Authors: T. Santos Judá , D. N. Forte Marcus , R. T. de Sousa Nadson , C. Branco Italo , G. Nogueira Fabricio , C. Torrico Bismark
Published: December 2020

Este artigo apresenta o desenvolvimento de um sistema aéereo de mapeamento tridimensional de alta precisão. A finalidade do sistema desenvolvido e a reconstrução de grandes áreas e objetos através de nuvem de pontos, com aplicabilidade no setor industrial. O sistema utiliza de um eficiente sistema de posicionamento RTK (Real-Time Kinematic), um sensor LiDAR (Light Detection And Ranging) para leitura da área e um microcomputador capaz de processar esses dados e construir a nuvem de pontos. Todos esses equipamentos são embarcados em um quadricóptero com capacidade de levar cargas de ate 10 Kg. Ao final do trabalho é apresentado um resultado experimental com o mapeamento e identicação de objetos.
Características De Faltas De Alta Impedância Em Redes Aéreas De Distribuição Em Galhos De Ipê Roxo
Authors: P. Leão André , L. Tostes Maria Emília , A.Vieira João Paulo , H. Bezerra Ubiratan , C. Santos Marcelo , L. de Sousa Ádrea , R. Heringer Wesley , A. M. Cordeiro Murillo , H. Paye Juan Carlos , De Paula A. Pinheiro Lucas
Published: December 2020

A baixa magnitude de corrente produzida por uma falta de alta impedância (FAI) é uma de suas principais caracterís-ticas, fazendo com que sua detecção e localização sejam dificultadas para os equipamentos utilizados atualmente na proteção dos sistemas elétricos de potência, ficando então o condutor energizado, agravando a possibilita de ocorrência de incêndios e o risco de mortes de seres vivos. Registros das características da FAI em árvores é uma lacuna na literatura, a qual dificulta ainda mais o desenvolvimento de novos algoritmos de detecção e métodos de localização. Este estudo apresenta detalhes das caracte-rísticas de tensões e correntes de FAI em galhos de árvore do tipo Ipê Roxo, resultado de testes experimentais realizados em la-boratório projetado e montado para simulação de FAI em redes aéreas de distribuição, visando à obtenção de dados para uma fu-tura modelagem de FAI shunts em árvores. A captura dessas oscilografias foi realizada por um relé de proteção comercial.