ABSTRACT. Este trabalho propõe novas condições de estabilidade para a sincronização mestre-escravo de sistemas não lineares Lur'e de tempo discreto sujeitos à saturação de entrada via técnicas de controle baseado em eventos. A partir dos argumentos da Teoria de Lyapunov, do Lema de Finsler e de propriedades da não linearidade do sistema de malha fechada, condições suficientes são derivadas para assegurar a estabilização assintótica regional da origem do erro de sincronização, ou seja, para garantir que as trajetórias do escravo convirjam para as do mestre. Seguindo um projeto baseado em emulação, onde um controlador estabilizante por realimentação do erro de sincronização é dado a priori, o objetivo é determinar um gerador de eventos apropriado para o sistema em malha fechada. A fim de computar sistematicamente os parâmetros do mecanismo de geração de eventos, um problema de otimização é proposto visando reduzir o número de eventos em relação a uma implementação time-triggered. Um exemplo numérico é realizado para atestar a eficácia da metodologia proposta.

ABSTRACT. Ao projetar um sistema de controle para um processo industrial, deseja-se que este atenda às especificações de desempenho, seja confiável, seguro e que tenha estabilidade garantida. Porém, na ocorrência de falhas de componentes do processo, como em sensores e atuadores, o desempenho do sistema pode ser deteriorado, resultando em perda de funcionalidade, ou até mesmo em instabilidade. Dessa forma, é importante que sejam projetados sistemas de controle tolerantes a falhas (FTC, do inglês Fault Tolerant Control), para que, mesmo na presença de falhas, seja possível garantir a estabilidade do sistema de malha fechada e assegurar um desempenho aceitável. Portanto, neste artigo é proposta uma abordagem de controle tolerante a falhas com utilização de controlador PI (Proporcional-Integral) híbrido adaptativo, para sistemas sujeitos a falhas de atuadores sem a necessidade de utilização de um módulo de detecção e isolamento de falhas (FDI, do inglês Fault Detection and Isolation). Para verificação da metodologia desenvolvida, são realizadas simulações computacionais considerando diferentes cenários de falhas e comparações com um PI clássico e um controlador híbrido sem adaptação encontrado na literatura.

ABSTRACT. This paper addresses the state-feedback control problem for state-polynomial discrete-time linear parameter varying systems. The sum of squares formulation is employed to write the conditions. Two approaches are presented, the first one makes use of the Lyapunov function to recover the gain matrices, providing state-feedback gains which may be rational in the time-varying parameter, and linear in the state variables. The second formulation allows the design of rational state-feedback control gains concerning both the time-varying parameter and the state variables. Numerical experiments borrowed from the literature are employed to illustrate the efficacy of the proposed method.

ABSTRACT. In this paper, we propose an event-triggered control strategy based on a dynamic output-feedback controller for stabilizing discrete-time linear parameter-varying (LPV) systems. Such a controller has an anti-windup term and is partially dependent on time-varying parameters. To economize the limited network resources, two event generators are introduced on the sensor-to-controller and controller-to-actuator channels. They decide whether the current output measurement and control input should be sent through the network or not. Sufficient conditions in terms of linear matrix inequalities (LMIs) are provided to ensure the regional asymptotic stability of the closed-loop system and estimate its domain of attraction. The transmission activity is indirectly reduced thanks to appropriate optimization procedures. A numerical example testifies the efficiency of the proposed methodology.

ABSTRACT. Este artigo propõe um algoritmo baseado em LMIs para computar uma lei de controle de chaveamento e ganhos de realimentação de estado que estabilizam um sistema chaveado a tempo discreto. A metodologia de projeto adotada é a existência de uma função de Lyapunov quadrática, que tipicamente resulta em condições de projeto envolvendo a busca por parâmetros escalares em termos de desigualdades não convexas. Diferente dos métodos disponíveis, na técnica proposta a lei de comutação e os ganhos de realimentação são calculados simultaneamente por meio de um procedimento iterativo, sem a necessidade de recorrer a estratégias baseadas em gridding (como usual na literatura), pelo fato de os parâmetros escalares aparecerem de maneira afim nas condições. Exemplos numéricos ilustram os resultados.

ABSTRACT. O controle ótimo do tempo de Sistemas com Ponderações Temporais (SPT) é uma abordagem que pode ser usada para reduzir o makespan de Sistemas de Manufatura Integrada por Computador (CIM – Computer-Integrated Manufacturing). Infelizmente, a complexidade dos algoritmos SPT torna até mesmo soluções abaixo do ideal computacionalmente intratáveis ao lidar com sistemas CIM realistas com vários componentes, estações e lotes de produção diferentes. Neste artigo, propomos algumas estratégias para aliviar o custo computacional e diminuir a complexidade de cálculos de redução do makespan usando SPT. As estratégias consistem em: afrouxar a necessidade da simetria entre os eventos das relações de exclusões mútuas impostas; usar um algoritmo de hashtable para cálculos de makespan em vez de um algoritmo de pilha de peças; evitar a computação de supervisores de lote usando um método de síntese escalável; e aplicar uma heurística de Busca Clonal para redução de makespan. Com isso, obtemos a redução do custo computacional mantendo as vantagens da abordagem SPT quanto à redução de modelos ao representar uma tarefa por apenas um evento. O desempenho do algoritmo proposto é comparado com algumas das abordagens eficientes conhecidas através de um exemplo realista de CIM.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma abordagem computacional para o projeto de filtros de Kalman fuzzy evolutivos tipo-2 intervalares a partir de dados experimentais. Primeiramente, uma estimação paramétrica inicial do modelo fuzzy evolutivo tipo-2 intervalar implementado pelo filtro de Kalman é obtida considerando um conjunto de dados coletado previamente. A partir desta estimação inicial, os parâmetros definidos nas proposições do antecedente e consequente do filtro de Kalman fuzzy evolutivo tipo-2 intervalar são atualizados recursivamente a cada nova amostra do conjunto de dados experimentais através de uma versão fuzzy tipo-2 do algoritmo de agrupamento evolving Takagi-Sugeno (eTS) e de uma versão fuzzy tipo-2 do algoritmo Observer/Kalman Filter Identification (OKID), respectivamente, adaptando sua estrutura à dinâmica descrita pelos dados experimentais. Resultados computacionais e análise comparativa demonstram a eficiência e aplicabilidade da metodologia proposta quando aplicada a modelagem da série temporal caótica de Mackey–Glass.

ABSTRACT. In Particle Physics, the aim is to probe deeper into understanding the structure of matter. For this, collider experiments are essential tools to prove theories experimentally and discover whether there is new physics beyond the Standard Model of Particle Physics. In this regard, muons are important signatures for many interesting physics processes. Thus, this work presents an enhanced approach based on Self-Organizing Fuzzy Classifiers applied to the muon classification. Experimental results are included and discussed, showing the effectiveness of Self-Organizing Fuzzy Classifiers in the solution of the problem at hand.

ABSTRACT. Neste trabalho é realizado um estudo da aplicação de algoritmos heurísticos construtivos e de posicionamento de tarefas para um problema de planejamento de ordens de manutenção de longo prazo. Trata-se de um problema complexo em que é necessário realizar a programação de ordens de manutenção preventiva para as equipes de trabalho disponíveis em um determinado horizonte de tempo. Até o presente momento, algoritmos heurísticos construtivos e de posicionamento de tarefas não foram explorados na literatura para este problema. Neste estudo é proposto um método capaz de gerar um conjunto de algoritmos construtivos baseado em diversas regras de construção e retornar a melhor delas para cada instância. Para avaliá-lo foram utilizadas instâncias de grande porte e os seus resultados foram comparados com os de algoritmos meta-heurísticos da literatura. O método proposto demandou um tempo computacional muito menor. Além disso, ele encontrou o melhor resultado em 49% das instâncias, incluindo a maior delas com mais de 33 mil tarefas.

ABSTRACT. Nesta pesquisa foi desenvolvido um sistema inteligente em Lógica Fuzzy capaz de definir a prioridade das demandas de manutenção industrial com base em diretrizes previstas na política de manutenção de uma empresa do ramo petrolífero atuante no território brasileiro. Tal sistema serve como ferramenta de apoio a estes Programadores de Manutenção. O Estudo de Caso foi realizado sobre a carteira de programação de Piúma/ES, Vitória/ES, Aracruz/ES e Linhares/ES, e os principais resultados obtidos foram: a facilitação da sistemática de priorização aos Programadores de Manutenção; a previsibilidade de demandas de longa duração com alto potencial de vencimento; a otimização de recursos humanos na execução das tarefas de Programação de Manutenção com reduções de custos; o aumento da qualidade e padronização da sistemática de priorização e; maior governança para os gestores.

ABSTRACT. This paper proposes a model for Lithium-Polymer batteries with diffusion dynamics in conjunction with an electrical model. A comparison of the performance of several optimization approaches to identify the model parameters from experimental tests is also conducted. Constant and pulsed current discharge experiments were performed on a set of three battery cells using a programmable DC load. The resulting data sets were used to obtain several model parameters using different optimization approaches. The predicted outputs of a discrete battery model using the parameters estimated by each algorithm were compared against the experimental data. The resulting models had an overall good performance, proving that the chosen modelling approach is applicable to Lithium-Polymer batteries, and that the choice of algorithm to identify the system parameters must be made with care.

ABSTRACT. More than a third of the US population engaged in running in 2018, and the rate of lesions in inexperienced runners is higher 80\%. Often, the diagnosis of lesions in the lower limb require extensive evaluations, including gait analysis. Such analysis look for differences in pathological and normal gait, and are often conduced by health professionals which monitor myoelectric impulses and the kinematic. Yet both EMG and Kinematic are related, many challenges surround the full comprehension of this coupling. Information theoretic measures are known for discovering the dependency between variables, and have already been used for the analysis of muscle synergy and on EEG signals. This work contains a case study of the usage of Delayed and Conditional Mutual Information on healthy individuals and patellofemoral pain patients, and presents some differences found in the muscle activation patterns between both groups.

ABSTRACT. This paper presents the development of an inertial navigation system using the Extended Kalman Filter (EKF) algorithm with sensor fusion. For this purpose, the proposed algorithm was applied to a flight simulation of rocket RD-08, which was designed by student from the ITA Rocket Design team (ITA-RD) to participate at the international competition SpacePort America Cup, that took place in the USA, an event belonging to the IREC (Intercollegiate Rocket Engineering Competition). Since the acquisition of sensor data was not possible during the competition, in this paper sensor data were modeled based on technical information obtained from sensor datasheets. Measurements from accelerometers, gyrometers, and GPS were simulated. Finally, the EKF algorithm was implemented with GPS sensor fusion to estimate the velocity, geographic position, attitude, and inertial sensors biases of the vehicle to minimize the modeling and measurement errors.

ABSTRACT. Neste artigo, propõe-se um algoritmo adaptativo LMS normalizado proporcional com atrator para zero (ZA-PNLMS - zero-attracting proportionate normalized LMS algorithm), o qual combina fatores de ativação individuais com ganhos limitados superiormente. A proposta aqui apresentada limita superiormente os ganhos dos coeficientes do algoritmo para identificação de plantas com alto grau de esparsidade, levando a uma melhor distribuição da energia de adaptação entre os coeficientes do algoritmo. Simulações computacionais, considerando sistemas esparsos com perturbação e rastreamento, atestam a eficácia do algoritmo proposto.

ABSTRACT. O método Gráfico de Quantis (QG) provou-se uma técnica promissora para o mapeamento de séries temporais em redes complexas, por possibilitar a utilização de estatísticas em redes complexas para a caracterização de séries temporais e vice-versa. Além do método ser de fácil implementação e baixo custo computacional, o mesmo possui apenas um parâmetro livre, que é o número de quantis/vértices Q. No entanto, em várias situações há a possibilidade de existirem incertezas nas séries temporais, desta forma, faz-se necessária a adaptação do método QG para tais casos. Com base nessa observação, o objetivo deste trabalho foi analisar os efeitos causados pelas incertezas presentes nas séries temporais, e determinar o impacto dessas mudanças na topologia e no comportamento das redes associadas. O impacto causado pelas incertezas é determinado utilizando o Método de Montecarlo aliado ao método QG. Os resultados obtidos apresentam os valores de diferentes métricas topológicas, para uma série temporal com diferentes valores de incerteza, mapeada utilizando o método proposto. Os valores das métricas calculadas são comparados aos valores obtidos utilizando o método QG, com a comparação das métricas dos dois métodos é possível determinar eficácia do novo método de mapeamento de séries temporais com incertezas.

ABSTRACT. Em anos recentes, arquiteturas de fusão de estimativas têm se destacado no contexto da estimação híbrida de estados em sistemas de potência. Estas arquiteturas permitem incluir novas classes de dados, e em especial medidas provenientes de Unidades de Medição Fasorial Sincronizada (PMUs), fortalecendo o processo de estimação, sem demandar a exclusão de estimadores convencionais. Considerando o paradigma clássico da fusão de estimativas, o processamento de erros grosseiros está limitado à atuação dos estimadores do primeiro estágio da arquitetura de fusão. Na hipótese de que medidas espúrias passem despercebidas pelos estimadores individuais, as estimativas contaminadas produzidas no estágio inicial irão afetar o estágio seguinte no qual ocorre a fusão de estimativas, caso não exista uma segunda linha de defesa contra os dados espúrios. Nessa perspectiva, o presente artigo apresenta uma formulação alternativa, fundamentada no critério de máxima correntropia (CMC), para constituir um novo módulo de fusão de estimativas. Na ausência de erros grosseiros, a metodologia de fusão baseada no CMC apresenta total equivalência com a fusão clássica. Entretanto, a estratégia proposta atribui uma função extra ao módulo de fusão, que passa a representar uma camada ativa de proteção contra dados espúrios nos casos em que erros grosseiros não foram devidamente filtrados pelos estimadores do primeiro estágio da arquitetura. O desempenho da arquitetura proposta é avaliado mediante experimentos conduzidos no sistema-teste de 14 barras do IEEE.

ABSTRACT. Neste trabalho são analisadas de forma detalhada as características do modelo híbrido linear usado no planejamento da expansão de sistemas de transmissão de energia elétrica. A análise leva em conta a origem do modelo matemático, a utilidade do modelo no processo histórico e as possibilidades de uso no contexto atual de modelagem e resolução do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão de energia elétrica. Deve-se observar que o modelo híbrido linear não foi adequadamente usado no processo de evolução de modelos matemáticos até chegar na modelagem matemática mais completa, que é o modelo AC. São apresentados testes comparativos com outros modelos e resultados usando dados de sistemas elétricos de complexidade média e muito elevada.

ABSTRACT. No planejamento da operação de uma rede elétrica interconectada, informações precisas sobre a dinâmica de determinados elementos do sistema são importantes para o seu controle efetivo e uma operação segura. No estudo da estabilidade a pequenas perturbações, uma medida fidedigna do comportamento dinâmico de determinadas variáveis do gerador síncrono, tal como a velocidade angular do rotor, é relevante para mitigar os efeitos negativos da presença de oscilações eletromecânicas mal amortecidas no sistema. Contudo, na prática, obter uma medida precisa da velocidade angular do gerador conectado no sistema não é uma tarefa fácil, devido à instalação de sensores em partes móveis da máquina, como o rotor. Diante dessa questão em aberto na literatura e um ambiente rico em informações como uma smart grid, este trabalho propõe uma abordagem descentralizada para estimar a velocidade angular do gerador a partir de dados medidos por unidades de medição fasorial. Especificamente, a partir do Filtro de Kalman, a técnica proposta utiliza fasores de tensão e corrente medidos na barra de alta tensão da subestação que o gerador em análise está conectado para a estimação da velocidade, não sendo necessárias medidas feitas diretamente no gerador. Os resultados obtidos no sistema 68 barras mostram a eficiência da técnica em estimar a velocidade do gerador em análise mesmo com a presença de ruído nos sinais amostrados.

ABSTRACT. This work presents the design of an output feedback dynamic controller applied in a generation system connected to the infinite bus. This controller aims to allocate the system poles in a desired region of the complex plane and minimize the relationship of norm-H2 and norm-Hinfinite to perform the damping of electromechanical oscillations. The proposed power system stabilizer (PSS) is compared with a PSS designed using the conventional technique using frequency analysis to damp electromechanical oscillations and with the system operating without the presence of an ESP regulator. To perform the comparison between the systems, the dynamic response was used, in the form of accommodation time, maximum oscillation peak, control effort, and ISE, ITAE, ISC, and ITAC indices. Finally, the proposed controller obtained superior performance to the conventional one, and the system worked without the presence of a PSS, This is because that controller has the lowest performance, signal overshoot and settling time.

ABSTRACT. In modern power systems, transmission over long distances and offshore wind energy conversion systems increasingly use the technology of high voltage direct current transmission due to cheaper investment costs, lower power losses, and better controllability. However, effective integration of this technology drastically reduces the overall system's inertia. This paper proposes a stability analysis of a meshed multi-terminal high voltage direct current (MTDC) system based on modular multilevel converter (MMC) with voltage margin control to connect four distinct AC grids. Simulations assessed the system performance to remain stable under abnormal operating conditions in the AC grids, such as load variations. Results suggest although a disturbance in an AC grid does not cause variations in other AC grids due to the MTDC link, it can generate variations in the DC grid.

ABSTRACT. Traditionally, the dynamic response of distribution networks is represented in stability simulations by an equivalent representing the load behavior. In networks with distributed generation (DG), it is common for generation to be represented as a negative load. However, with the significant increase of DG units, there is a need to represent these distribution systems considering the generation connected to them. This article presents a methodology for obtaining a dynamic equivalent of microgrids, which has models for representing static and dynamic loads and DG connected via converters and synchronous generators. The method is based on the gray-box approach, in which it is assumed an equivalent model composed of known physical components. Additionally, an advantage of this approach is the fact that the parameters of the equivalent model are calculated based on measurements taken in the point of common coupling (PCC) and, as a result, it is not necessary to know the parameters of the different components connected to the distribution system. The methodology is validated using computer simulations with a medium voltage test distribution network. The results confirm that the equivalent can be used to represent distribution systems with DG.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma estratégia de planejamento e operação para melhorar a recuperabilidade dos sistemas de distribuição (SDs) frente a um conjunto de possíveis cenários de faltas de linha. Dentro dessa estratégia, as ações de planejamento consistem na alocação de unidades de geração distribuída (GD) despacháveis, enquanto as ações operacionais incluem o processo completo de restauração dinâmica. O processo de restauração considera a reconfiguração do sistema, radialidade da rede, operação ilhada dos GDs e o pré-posicionamento e deslocamento de unidades móveis de armazenamento de emergência. A estratégia proposta é formulada como um modelo de programação linear inteiro misto baseado em cenários, considerando incertezas associadas à irradiação solar e à demanda em uma formulação multiperíodo. A função objetivo minimiza o custo de investimento de novas unidades DG despacháveis e o corte de carga do sistema. O modelo proposto é validado usando um sistema de 33 barras em diferentes casos e os resultados mostram os benefícios de resolver simultaneamente o problema de planejamento com um processo de restauração.

ABSTRACT. This paper investigates the impact of the transmission line parameter calculation formulations in the evaluation of power and energy dissipated in line surge arresters. The results are achieved by simulations in ATP software, considering typical Brazilian conditions of transmission lines. The calculation of the line parameters is computed in three ways, namely: i) Carson’ formulation, ii) Nakagawa’s formulation considering the ground parameters constant with frequency, and ii) Nakagawa’s formulation considering the frequency-dependent characteristics of soil. Taking as reference the results determined by Carson’s formulation (since this formulation is the most used in programs for calculating transients), it is shown that Nakagawa’s formulations considering both constant and frequency-dependent soil parameters can lead to differences in energy dissipated in surge arresters in transmission lines partially or totally protected by surge arresters. According to the results, depending on the case, maximum differences in power and energies of up to 10.547% and 11.76%, respectively, can be found.

ABSTRACT. Neste trabalho é apresentada uma versão modificada do algoritmo heurístico construtivo de Merlin-Back aplicado ao problema de reconfiguração de sistemas de distribuição de energia elétrica. O algoritmo de Merlin-Back é muito conhecido pela simplicidade na compreensão e na implementação computacional. Esse algoritmo encontra soluções de boa qualidade em tempos computacionais muito pequenos. Entretanto, a medida que aumenta a complexidade do problema de reconfiguração, o algoritmo de Merlin-Back não encontra as soluções ótimas. Neste trabalho é analisada de forma detalhada a heurística de Merlin-Back, identificando suas qualidades e defeitos. Dessa forma, foi possível introduzir uma modificação nessa heurística para aumentar o potencial de encontrar soluções de excelente qualidade. Os testes mostram que o algoritmo modificado encontra as soluções ótimas de três sistemas elétricos muito usados na literatura de reconfiguração de sistemas de distribuição.

ABSTRACT. O Brasil apresenta um grande potencial para a geração de energia por meio de fontes renováveis, principalmente a energia proveniente da luz do sol. Por proporcionar um ganho econômico substancial, tanto para quem comercializa quanto para seus usuários, os geradores fotovoltaicos são cada vez mais presentes nas redes de distribuição de baixa tensão. Entretanto, sua incorporação desmedida no sistema elétrico pode ocasionar problemas relacionados à qualidade da energia elétrica, como por exemplo, o desvio de tensão, desequilíbrio entre fases e o aumento das perdas técnicas. Considerando este cenário de contínua expansão dos pequenos geradores fotovoltaicos, este trabalho tem como objetivo contornar os possíveis distúrbios ocasionados sem comprometer a integração desta tecnologia ao sistema elétrico, possibilitando aproveitar todo o potencial da geração distribuída. Propõe se então a utilização de sistemas de armazenamento de energia. Para fins de comparação, foram realizadas simulações considerando armazenadores conectados de forma distribuída, juntamente aos sistemas PV ou apenas uma unidade concentrada no primeiro barramento da rede estudada. Ambas as configurações apresentam melhoras nos níveis de tens ̃ao, reduzem as perdas e aumentam a capacidade da rede em consumir a energia gerada localmente, diminuindo a potência exportada para a rede primária de média tensão. Entretanto, observa-se que devido ao seu funcionamento característico, o armazenador concentrado pode prejudicar ainda mais o nível percentual de desequilíbrio.

ABSTRACT. In the study of control systems, a piece of equipment used in the literature is the Aeropendulum. This system consists of a pendulum-motor-propeller set coupled to a rotational axis, where the angular displacement of the pendulum happens due to the thrust force of the propeller. So, the motor-propeller set must be activated according to the desired angle for the pendulum. This work presents the construction of a didactic Aeropendulum prototype, which was developed at the Automation Laboratory of the Federal Institute of Paraná (IFPR) – Jacarezinho. After the building of the prototype, a linear model for the system was obtained by carrying out tests in open-loop configuration around an operating point and using the 'ident' tool of the Matlab® software. A tracking controller based on LQR was designed to stabilize the system and make the pendulum angle follow a step-like trajectory. Simulations and experiments with the prototype show the effectiveness of the proposed strategy.

ABSTRACT. This article describes the design and development of a mono-tank level plant to aid in teaching process control, systems identification, controller design. The use of accessible and low-cost materials allows other students to build their plant, also allowing the development of practical skills, relevant to the training of an engineer. In the context of control theory, level processes are found in different types of industry, such as petrochemicals, water distribution, chemicals, boilers, among others. Therefore, it becomes relevant to enable and encourage practical activities in the industrial processes area, providing the practical application of the concepts of process identification and control. The work presents the materials and points taken into account in the development of the real plant, as well as presents some of the identification and control techniques that can be applied to the plant, such as: classic identification techniques, PID (Proportional, Integral, Derivative) and GMV (Generalized Minimum Variance)-PID controllers.

ABSTRACT. The teaching of control engineering is a a challenging undertaking due to the concept of mathematical formalism and the complex processes. This paper describes the development of a virtual laboratory for teaching control theory, approaching the structures and the tuning of Proportional, Integral, Derivative (PID) controllers specifically applied in simulations. LABVCON (Virtual Laboratory for Teaching Control Engineering), an application developed for desktop, enables the simulation of various types of plants in a closed loop, allowing users who do not have access to costly simulation tools to integrate theoretical information in a clearer and quicker manner.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de equações matemáticas de ordem $n$ da técnica de controle Active Disturbance Rejection Control (ADRC), juntamente com sua implementação computacional. A partir da implementação computacional feita, são considerados dois sistemas para validação do mesmo: um sistema de controle de posição de um bloco de massa e um sistema de controle de nível de líquido. Todas as simulações foram executadas no laboratório virtual de sistemas de controle iDynamic. Os resultados das simulações mostram que o ADRC apresenta uma boa suavidade para mudanças de referência no sistema, e menor desgaste e esforço de controle quando bem configurado.

ABSTRACT. The advent of the IEC 61850 standard and its extensions has caused a tremendous impact on the substation automation protection and control (PAC) systems. New breakthroughs are taking place supported by the IEC 61850 that consider the virtualization of the Intelligent Electronic Devices (IEDs). In view of these technological advances, a modern PAC laboratory is essential for education and training of professionals and students of engineering and technology. This paper presents a PAC platform, implemented in the Electrical Engineering Department of the Federal University of Ceara, Brazil, to promote the understanding, technical knowledge, and tools in power system digital protection. The PAC platform aims to offer a hands-on and interactive training environment to facilitate the learning and foster analytical skills, critical thinking, and self-confidence on power system protection. The learning platform includes physical and virtual IEDs, notebooks and a relay test set connected to a Local Area Network (LAN). The design of a Virtual IED (VIED) is presented, and validation tests of the instantaneous overcurrent function are performed. Test results have shown horizontal GOOSE communication between physical IED and VIED. Thus, VIEDs were used instead of physical IEDs to build a PAC learning platform. The VIEDs provide a new effective means for training qualified personnel in the state-of-the-art in power system protection and for application on smart substation

ABSTRACT. This paper presents a new limited switching frequency digital hysteresis current control method for a five-level neutral point clamped (NPC) Type G medium voltage induction motor drive. An indirect rotor field-oriented controller (RFOC) is used to speed control. The hardware topology and the controller implementation are described. The proposed method is compared to the traditional one, which is based on sampling frequency limitation. Results obtained from computer simulations are presented. It can be noted from them an improvement of the voltage and current harmonics spectra and diminution of the torque ripple amplitude.

ABSTRACT. In the present study, a drive scheme for IPMSM is proposed to obtain high dynamic performance and system efficiency with reduced computational cost. To achieve these objectives, a discontinuous modulation technique was used in the converter and an MTPA strategy was developed in the IPMSM. It is based on Lagrange interpolation with the Briot-Ruffini-Horner technique, which makes it possible to obtain interpolators with reduced interpolation error. Simulation results validated the accuracy and processing time of the obtained MTPA interpolation and a simulation based on a nonlinear machine model demonstrated the effectiveness of the proposed scheme.

ABSTRACT. The three-phase machine is the most used, but alternating current machines with a number of phases greater than three have advantages over three-phase machines, such as extra degrees of freedom in the drive system; increase in useful torque by effective current value; among others. Static converters used to drive the machine introduce high frequency voltage components, which find a low impedance path to ground through the stray capacitances of the machine. Among the associated problems, mechanical failures in the bearings can be mentioned; increased levels of electromagnetic emissions; among others. A reduction in these problems can be achieved by reducing the common mode voltage in the drive system, as this is the voltage that powers the parasitic circuits of the machine. Among the solutions proposed in the literature for common mode voltage reduction and eddy current circulation, one can mention the use of passive filters associated with the inverter topology and/or the use of appropriate PWM modulation strategies. In this paper two new space vector modulation PWM (SVPWM) techniques are presented to reduce common mode voltage for five-phase machines.

ABSTRACT. Esta artigo aborda o emprego de uma máquina de relutância com rotor externo, operando em alta velocidade (até 50 krpm), em um Sistema Armazenador de Energia Cinética (flywheel). O rotor externo desempenha a função de volante de inércia. Este dispositivo armazena a energia cinética durante a operação da máquina como motor, em que fica conectado a uma fonte CC. Havendo a queda da fonte de alimentação primária (fonte CC), converte a energia cinética do volante, permitindo o funcionamento normal de uma carga. São investigadas e analisadas as técnicas de controle de rotação da máquina de relutância e da tensão do elo CC, através de simulações em tempo real com hardware-in-the-loop (HIL) usando a plataforma Typhoon HIL. A escolha da forma de obtenção da posição angular ocorreu após avaliação de diferentes técnicas presentes na literatura, tendo-se convergido para o uso de sensores ópticos. A otimização dos ângulos de comutação foi aplicada no controle das operações como motor e gerador. Para efeito de análise e validação, os resultados do HIL são apresentados, e demonstram a capacidade de operação como gerador da máquina, o funcionamento do sistema desenvolvido e a sua aplicabilidade.

ABSTRACT. Resonant controllers, whether Resonant Proportional (PR) or Vectorial Proportional Integral (VPI), are increasingly used in power electronics converters. Since they are most often embedded in digital microcontrollers, the discretization effects of their mathematical models directly impact the dynamics of the final system. This paper proposes a new discretization for the PR and VPI resonant controllers. Allied to this proposition, a design algorithm focused on optimizing the closed-loop stability of the system via inverse Nyquist diagrams and harmonic current compensation is also proposed. Simulation results prove the validity of the proposed discretization as well as the design algorithm.

ABSTRACT. Este trabalho propõe uma abordagem prática de controle preditivo não linear baseado com prevenção ao surge para redes de distribuição de gás natural. Uma formulação de ordem reduzida do modelo em espaço de estados baseada na solução analítica da resposta degraus foi proposta para a linearização das equações equações diferenciais parciais (EDP) que regem o escoamento nos dutos. Os resultados das simulações mostraram que o controlador proposto teve sucesso em levar o sistema às referências enquanto evitou que processo permanecesse em condições de risco, em que a restrição da linha de prevenção ao surge seja violada. O tempo de cômputo do ciclo em malha fechada, em média 2,5 s, também se apresentou compatível com a dinâmica da rede. Assim, os resultados mostram um potencial dessa abordagem frente às técnicas aplicadas na literatura tais como simplificações da EDP ou modelos orientados a dados.

ABSTRACT. No presente trabalho apresenta-se um modelo aumentado em espaço de estados para controladores preditivos com desacopladores. O modelo proposto permite assegurar uma resposta desacoplada em malha fechada da referência para a saída na ausência de restrições ativas, o que tipicamente não ocorre em estratégias de controle preditivo convencionais devido ao custo adicional imposto por uma resposta desacoplada. Se comparado a trabalhos similares, a abordagem apresentada permite assegurar estabilidade em malha fechada por meio dos ingredientes estabilizantes de controladores preditivos na presença de restrições. Neste sentido, o modelo aumentado proposto é geral, podendo ser combinado a diversas estratégias de controle preditivo com garantias de estabilidade e diversas técnicas de desacoplamento. São apresentadas as condições para obtenção de uma resposta desacoplada e um exemplo de simulação para ilustrar os benefícios da abordagem proposta.

ABSTRACT. As estratégias de controle avançado baseadas em camadas, como o LP+DMC, apresentam alto grau de maturidade com ótimos resultados em aplicações industriais de grande porte. Uma alternativa para essa abordagem são as estratégias de controle que resolvem o problema dinâmico e econômico em uma única camada, conhecidas como controle preditivo econômico (EMPC), que vem apresentando resultados promissores. Entretanto, para aplicações industriais de grande porte tem-se poucos estudos comparativos avaliando sua efetividade, perante as estratégias tradicionais. Este trabalho apresenta um estudo comparativo de uma estratégia de controle em camadas LP-DMC, com um controlador EMPC, em uma aplicação industrial de uma unidade de processamento de gás natural.

ABSTRACT. This work presents the first robust model predictive control approach for controlling an Electric Submersible Pump (ESP) lifted oil well system considering its benefits and operational envelope constraints. The proposed scheme is based on a robust infinite horizon model predictive controller (RIHMPC) with multi-model formulation as the uncertainty description and zone control scheme to explicitly consider the time-varying ESP (downthrust and upthrust) envelope constraints. The proposed control strategy is tested through simulation for the disturbances commonly found in the oil wells with ESP installations and (nonlinear) plant/model mismatch scenarios. Results show an applicable formulation capable of accommodating nonlinearities in the form of uncertainties and a low computational cost, with characteristics suitable for real-time applications.

ABSTRACT. This paper proposes the performance and robustness analysis of the positional and incremental Generalized Minimum Variance Control (GMVC), designed in adaptive and nonadaptive topology, experimentally in a Multiple-Input and Single-Output (MISO) physical process, which has aerodynamics similar to several aerospace processes, where performance and robustness indexes are evaluated, widely studied in academia and industry. In addition to evaluating the design of the didactic plant to prove the efficiency of control techniques with the use of a complementary filter together with the responses of the sensors. The model is identified with the least squares estimation algorithms, being applied recursively to the adaptive algorithms. The results shows that GMVC with incremental action in the ARIX model in the self-tuning topology proved to be more efficient.

ABSTRACT. Nos sistemas produtivos, a linha de montagem é muito utilizada para a fabricação de produtos que possuem um conjunto de atividades repetitivas e sequências bem definidas. A eficiência das linhas de montagem impacta em todo o processo de fabricação, e a otimização dos recursos é essencial neste contexto. Elaborar o balanceamento na distribuição das atividades a serem realizadas pelas estações de trabalho ainda é um desafio no projeto, principalmente na operação das linhas de montagem de produtos mistos. A dificuldade ocorre devido à grande variação entre os tempos das atividades dos diversos tipos de produtos, e às alterações de curto prazo no sequenciamento destes produtos. O presente trabalho propõe uma sistemática de balanceamento dinâmico que considere os efeitos das alterações do sequenciamento de produtos na utilização dos recursos, e que se baseie na determinação de conjuntos específicos de atividades sequenciadas para cada tipo de produto e operador, implementando uma maior flexibilização nas estações de trabalho. Essa sistemática utiliza estratégias de balanceamento através da aplicação de diagrama de precedência e algoritmo heurístico dos pesos posicionais. A modelagem e simulação desta sistemática é realizada utilizando a Rede de Petri Colorida. Para ilustrar as principais características desta abordagem, é apresentado um estudo de caso que tem como objeto de pesquisa uma Linha de Montagem de caminhões em operação no Brasil. Os resultados mostram que foi possível: reduzir a dependência do sequenciamento de produtos; atender ao tempo de ciclo; reduzir em 12,5% os recursos com ocupação média aceitável; e definir uma sistemática para uso dos gestores das linhas de montagem.

ABSTRACT. As empresas de abastecimento de água estão sempre modernizando-se com implementações de novas tecnologias, como a de sistemas de controle supervisório e aquisição de dados. Com a chegada da Indústria 4.0, o próximo passo é o desenvolvimento de Gêmeos Digitais (GD), a fim de encontrar soluções no menor tempo possível e apoiar treinamentos de operadores. Os estudos relacionados à GD são recentes e possuem poucas aplicações em sistemas de redes de abastecimento de água, tendo a maior parte das pesquisas relacionadas a conceitos e de como poderá melhorar com sua implementação. Este artigo descreve o desenvolvimento de duas etapas iniciais para a construção de um GD com o intuito de realizar o suporte a tomada de decisão, detecção de anomalias e auxiliar no treinamento de operadores de uma planta hidráulica. A primeira etapa consiste no desenvolvimento de um Modelo Digital, e a segunda de uma Sombra Digital. Foram utilizadas Redes Neurais Artificiais para o desenvolvimento do Modelo Digital, no qual utilizou-se duas funções de ativação diferentes, a sigmoide e ReLU, buscando assim o melhor resultado do erro quadrático médio entre as duas funções de ativação. O melhor modelo foi utilizado em paralelo com a planta hidráulica real, observando assim seu desempenho em relação aos dados reais. Dentre os modelos desenvolvidos, o que utilizou a função de ativação ReLU obteve o melhor resultado, sendo aproveitado na implementação do Sombra Digital, que mesmo tendo um resultado com um erro maior do que o observado nas etapas de treinamento e validação, apresentou um bom comportamento em relação aos dados da planta real. Os resultados obtidos nas etapas do Modelo Digital e da Sombra Digital mostram-se relevantes para o desenvolvimento do GD.

ABSTRACT. Controllers with Proportional, Integral and Derivative (PID) actions are widely publicized and implemented in academia/industry. However, embedded applications in Programmable Logic Controllers (PLCs) in industrial processes is still a novelty. In this article, we present the development and simulated results of a PID controller algorithm with null Integral (I) and Derivative (D) actions to be embedded in PLCs, with application in the operational speed control of steel belt feeder of a car dumper, conceived in the CODESYS virtual simulator and embedded in a virtual PLC, also in the CODESYS simulation software, still in this context, the PID controllers algorithm is tested and validated in the MATLAB software.

ABSTRACT. Linear matrix inequalities are a powerful tool in the field of robust control for analysis and synthesis of control systems. This work presents new formulations based on linear matrix inequalities for H-infinity robust control synthesis by state-feedback for discrete time-invariant linear systems. The formulations include an additional matrix variable, which allows the Lyapunov function to be parameter-dependent, and two scalar parameters that must be chosen by the designer. It is proposed to apply evolutionary optimization to determine the optimal values of these two parameters. There are three possibilities for determining the two parameters, setting the first, setting the second, or optimizing both. The proposed formulations include existing formulations in the literature for specific values of the two scalar parameters. Case studies are presented to evaluate the proposed formulations.

ABSTRACT. This work presents a multi-objective formulation for the co-design of controller and event-triggered transmission mechanisms, with sampling period optimization, for networked control systems in order to obtain different tradeoffs between the control system performance and the communication network usage. Random transmission delays and packet loss are considered for each independent communication link. An improved version of the multi-objective differential evolution optimization algorithm is applied to obtain a set of efficient solutions that simultaneously determine the gains of the multivariable proportional-integral controller, the sampling period, and the individual parameters of the decentralized event-triggered transmission mechanisms of each sensor and actuator. The proposed co-design methodology is evaluated through an example of a multivariable control system with two sensors and two actuators. Based on the achieved results, it is evident that the proposed synthesis methodology is quite efficient with considerable reduction in the number of transmissions with equivalent control system performance.

ABSTRACT. This paper investigates the problem of control through a Wireless Sensor Network (WSN). Such communication channel is digital (the system to be controlled must be sampled and its mathematical model is discretized) and is also semi-reliable, since it admits the possibility of packet loss (that can be modeled by means of a Markov chain). The aim is to assure the stability of the closed-loop system and a good controller performance (measured in terms of the H2 norm) while trying to reduce the energy consumption of the network. For this purpose, an index that relates those conflicting criteria (H2 norm and energy consumption) is proposed, allowing the designer to choose the best WSN setup. The strategy adopted to develop the trade-off index consists in evaluating different network data rate settings, which implies: distinct sampling rates (better or worse digital representations of the continuous-time plant); distinct energy saving levels (due to higher or lower number of transmissions/receptions per second); and distinct probabilities of packet loss (due to, among others, increased network congestion). A numerical example based on the H2 state-feedback networked control of a Furuta's inverted pendulum is presented to illustrate the employment of the proposed trade-off method. In this example, the statistical data used to model the communication channel are obtained from a WSN workbench.

ABSTRACT. In this article methodologies and implementations are investigated into the SIMO converter, with focus on systems with two outputs using centralized control strategies. The control system is based in Parametric Robust Control and LQR techniques, using states feedback for output regulation purposes. To obtain the dynamics of the plant in the desire point it is accomplished the phenomenological study for the circuit through the current inductor curve. The simulations of the controllers and the circuit were done using toolbox Matlab/Simulink. The results and the discussions are submitted in the response graphics using performance integral index tables related with the error signal and the effort of the control system

ABSTRACT. This work presents a comprehensive analysis of a three-bus power system regarding voltage stability concerning operational limits and their influence in the region of safe operation. Specifically, this paper describes the effect of reactive power limits both in the distance to collapse and in the occurrence of saddle-node or limit-induced bifurcations. We also describe how the bifurcation surface changes with respect to reactive power limits, as well as the effect of voltage limits. The use of static analyses to assess voltage stability is supported by dynamic simulations. The studies performed for this test system can be easily extended to analyze real power systems.

ABSTRACT. Transformadores de potência são equipamentos essenciais para o sistema elétrico e têm sua vida útil regulada pelas temperaturas internas que aceleram a degradação da sua isolação sólida. Nesse sentido, estudos para compreender e melhorar o desempenho térmico desses equipamentos são justificados. O presente artigo traz uma análise do desempenho térmico de transformadores com sistema de arrefecimento por óleo dirigido/forçado, através de ensaios de aquecimento realizados em uma unidade protótipo equipada com 31 sensores de fibra óptica para medir as temperaturas ao longo da sua parte ativa e em pontos como topo de óleo e entrada do radiador. Ainda, através de uma configuração completa de ensaio, variou-se a velocidade de circulação de óleo imposta pela bomba hidráulica e foi avaliado seu impacto em cada um dos sistemas de arrefecimento. Dessa forma, foram obtidos resultados que possibilitam a avaliação do desempenho dos sistemas de arrefecimento sob diversas condições, contribuindo para projetos térmicos e operação de transformadores.

ABSTRACT. A mobilidade elétrica é uma tendência mundial, de natureza irreversível e motivada, entre outros fatores, pela preocupação com mudanças climáticas. A frota de veículos elétricos (VEs) superou 10 milhões de unidades, alta de 41% em relação a 2019. Para acomodar este crescimento, torna-se imperativo a criação de uma infraestrutura de recarga ampla, robusta e sustentável. Uma das diretrizes para este futuro é a adequada disponibilidade de estações de recarga ou eletropostos (EPs) instaladas em locais de acesso público. O planejamento de toda essa infraestrutura, no entanto, requer um equilíbrio entre os custos de capital (investimento), dos impactos na infraestrutura elétrica (promovendo atualizações) e da perda de produtividade da população (maiores tempos de viagem). Portanto, neste trabalho é detalhado o desenvolvimento de uma ferramenta computacional de análise integrada de sistemas elétricos e de transportes através de uma avaliação econômica. Resultados do estudo de caso aplicado a região metropolitana de Campinas-SP indicaram que o custo de capital cresce quanto mais EPs são instalados, porém, os impactos são reduzidos na malha de transportes e rede elétrica. Portanto, a ferramenta computacional auxilia o planejador da infraestrutura a encontrar soluções de custo-benefício.

ABSTRACT. This article investigates the influence of overhead ground wires (OGWs) on transient responses in power transmission lines (TLs). For this study, several simulations were performed considering two three-phase TLs, one of 138 kV and the other of 230 kV, both towers situated on the soil of 1000 Ω.m. The ground-return impedance and admittance are calculated by Nakagawa's formulation and the frequency-dependent soil electrical parameters are represented by the Alípio and Visacro's formulation. The line parameters (resistance, inductance, and capacitance) were calculated for a frequency range from 10 Hz to 10 MHz, for the TLs with and without OWGs. Then, the transient voltages developed for energizing (switching maneuver at one phase) the TLs for these same conditions were studied. The results showed that a significant variation is obtained for the self and mutual resistances and inductances when the effect of the OGWs is reflected on the impedance and admittance matrices of the line. However, this variation is negligible for the capacitance. As a consequence, the voltages generated in the open-receiving end of the TLs presented variations that are more expressive for the induced voltages on the non-energized phases.

ABSTRACT. Hybrid Active Power Filters (HAPF) have attracted great interest due to their ability to compensate for harmonics and reactive power. For reactive compensation purposes, the Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC) has shown to be very efficient in the HAPF used in this work. To accomplish this task, a mathematical model of the equipment is deduced aiming to perform prediction steps and calculate the control references. The parameters of this model are dependent on the values of its passive components. However, these components may change due to failure conditions or time degradation. The proposal of this paper is to analyze the influence of the variation of the HAPF parameters on the voltage and currents used as control references. As a contribution, it is proposed to estimate these parameters using an Adaptive Notch Filters with Least Mean Square algorithm. Simulations with MATLAB/Simulink are performed and the obtained results show: a high influence of capacitor bank impedance mismatch in the FCS-MPC and the proposed algorithm is able to estimate this parameter properly.

ABSTRACT. Geradores síncronos do tipo brushless estão cada vez mais difundidos no parque instalado de indústrias e pequenas centrais de geração de energia. Diodos rotativos são considerados os principais componentes das excitatrizes que alimentam os enrolamentos de campo desses geradores. A confiabilidade e a disponibilidade da geração de energia estão fortemente relacionadas com a função da excitatriz. A dificuldade de acesso, por se tratar de componentes que giram com o eixo, inviabiliza a realização de manutenção preditiva/detectiva. O presente trabalho apresenta um estudo dos impactos das falhas de diodos de pontes retificadoras rotativas nas tensões e correntes de operação de geradores brushless, para efeito comparativo com uma máquina em perfeito estado de conservação.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta a implementação de uma plataforma virtual de emulação de um sistema de geração eólica de energia (PVE-SGEE), o qual é baseado em modelos matemáticos que descrevem os comportamentos estáticos e dinâmicos de um aerogerador, composto por turbina eólica e gerador síncrono de imã permanente. Um conversor back-to-back é empregado para gerenciar a potência indicada pelo modelo matemático do aerogerador (MMA), controlando as correntes drenadas e injetadas na rede elétrica trifásica. O primeiro estágio deste conversor é representado por um retificador trifásico controlado, responsável por drenar da rede correntes senoidais, cujas amplitudes são definidas por um sistema gerador de referências (SGR), fundamentado no MMA. No SGR, também está presente o algoritmo de rastreamento do ponto de máxima potência. Portanto, técnicas de MPPT (do inglês, Maximum Power Point Tracking) são abordadas no decorrer do trabalho para otimização do desemprenho do sistema eólico. Um inversor trifásico é empregado no estágio de saída do conversor back-to-back, o qual tem a função de controlar a tensão do barramento CC e injetar na rede a energia calculada através do MMA. Para validação da PVE-SGEE em estudo, resultados de simulação são apresentados para demonstrar os comportamentos estáticos e dinâmicos do sistema, assim como avaliar seu desempenho na busca do MPP, permitindo, desta forma, analisar a eficiência dos algoritmos de MPPT empregados.

ABSTRACT. This work investigates the problem of estimating the flue gas flow signal in a heat exchanger using the Kalman filter. The methodology of this work comprises two steps: the mathematical modeling step and the state estimation step. In the first step, the Autoregressive models with Exogenous Inputs (ARX) are obtained, which describe the dynamics of the HE-3 heat exchanger system. In the second step, the estimation of the flue gas flow signal is obtained using the Kalman filter from the identified ARX model and a set of measurements. The results obtained suggest that the Kalman filter is a promising method for the estimation of signals involved in the reduction step in steelmaking, making it a useful tool for applications in steelmaking processes.

ABSTRACT. Abstract: The most common method for the identification of HLB infected plants is visual inspection. The present work aims to present a technique using deep convolutional neural networks to identify the presence of the disease in citrus plants using digital camera images. Two types of images are used: leaves with real background (field) and homogeneous background (studio) from two different classes: healthy and sick.

ABSTRACT. Este trabalho tem como proposta a utilização da variância de Allan para a caracterização dos ruídos estocásticos presentes em sensores do tipo MEMS, com a finalidade de removê-los através de um filtro dinâmico. Como exemplo de aplicação, é utilizado o girômetro SIRRS01-03 para medir a velocidade de rotação da Terra. A implementação do filtro de {\em Kalman} melhorou a performance do sensor caracterizado, tanto em exatidão da medida quanto no tempo necessário para que a mesma convirja para o valor real da velocidade de rotação da Terra. Os resultados indicam que é possível utilizar este sensor em uma unidade de medida inercial a fim de realizar um procedimento de auto alinhamento e auto calibração, essenciais em um sistema de navegação inercial.

ABSTRACT. Collaborative robots are becoming more present in various activities, inside and outside the industry. The use of these robots allows greater precision and accuracy in carrying out the tasks, however, it is important to take into account some factors to ensure the safety of the system, such as the ability to avoid obstacles that may be present in the operating environment. In this work, two trajectory optimization algorithms, CHOMP and STOMP, are approached and analyzed in a situation where a UR5 collaborative robot must take a manufactured part from a 3D printer and take it to a desired pose, while avoiding obstacles present in the environment. The algorithms were compared based on their success rate, planning time, and duration of the generated trajectory. The kinematic model of the manipulator was also evaluated. The entire system routine was implemented using ROS and Moveit packages.

ABSTRACT. O emprego e a incorporação de novas tecnologias na agricultura permitem um novo significado a produtividade e eficiência no campo. Dentre seus diversos pilares, a robótica autônoma promove melhorias na produção, por meio do aumento de segurança na coexistência entre robôs e seres humanos, na execução de diversas atividades. Este trabalho apresenta o emprego de um protótipo de baixo custo controlado por duas técnicas Fuzzy. O modelo proposto permite representar o comportamento dinâmico do robô móvel na presença de mudanças no ambiente. Um Controlador Fuzzy Ponderado Hierárquico compõe o sistema de navegação. Resultados da simulação permitem uma comparação entre os dois sistemas, demonstrando a capacidade do robô móvel navegar entre obstáculos em diferentes cenários (ambiente de navegação).

ABSTRACT. Com o passar dos anos, o consumo de energia elétrica vem aumentando significativamente, tornando necessária a adoção de medidas de monitoramento do processo até a distribuição, para que o seu fornecimento não seja interrompido. Nesse processo, dentre os diversos dispositivos que fazem parte do sistema, é importante o devido monitoramento do estado das fases de chaves seccionadoras. Elas são responsáveis por conectar a alta tensão com a média, utilizadas para reconfigurar a rede e isolar o equipamento para manutenção. Neste cenário, este trabalho desenvolveu uma metodologia para detecção das fases das chaves seccionadoras de 69kV e posterior classificação do seu estado de operação: aberta ou fechada. O sistema incorpora recursos de visão computacional, com o objetivo de gerar um modelo generalista para a inferência, em tempo real, das chaves em operação. A metodologia incorpora a aquisição de imagens, a preparação dos dados, treinamento com algoritmo tiny-YOLO e teste do modelo obtido. Como resultado, diante do cenário abordado, verificou-se que a solução proposta consegue com êxito detectar corretamente o estado das fases, tendo obtido um mAP de 97,50%.

ABSTRACT. Este trabalho propõe um sistema de segurança eletrônica de significativa robustez, aplicando técnicas de biometria facial. Sistemas assim são recorrentes na literatura, que vem evoluindo junto com o avanço da inteligência artificial e visão computacional. Foram avaliadas três técnicas para extração de atributos faciais e classificação de imagens, tanto estáticas quanto dinâmicas, com foco no processo de detecção e reconhecimento facial. Os resultados apresentados demonstram a relevância das técnicas estudadas, com acurácia acima de 98%. Para o teste em campo, foi desenvolvido um protótipo de baixo custo de modo a sugerir uma solução funcional e comercial.

ABSTRACT. Neste trabalho, empregamos o recente método de estimação por envelopes para ajustar um modelo de regressão linear múltipla com o objetivo de realizar previsões de irradiância solar nos horizontes de 10, 20 e 30 min a posteriori. A vantagem do uso deste método está no fato de se ter uma redução na variância dos coeficientes estimados. Tal redução é obtida pelo envelopamento da parte material, enquanto se exclui a variação da parcela imaterial, o que também contribui para uma redução de dimensionalidade, uma vez que se tem uma queda na variância da estimação sem um aumento no número de observações. O modelo foi empregado em um conjunto de dados formados por sinais de luminosidade LDR e atributos estatísticos extraídos de imagens do céu. A integração dos LDR’s e da câmera foi feita pelo uso de um Raspberry Pi 3. Seu desempenho foi comparado ao de modelos lineares (LASSO e Ridge) e não-linear (Percéptron de Múltiplas Camadas) sendo a avaliação feita pelas métricas Erro Médio Absoluto (MAE), Erro Médio por Viés (MBE), Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE) e Raiz do Erro Quadrático Médio Relativo (rRMSE).

ABSTRACT. As colunas de destilação constituem um dos mais importantes processos na Indústria Química, em que a implementação de técnicas de controle avançado é um esforço indispensável. Os modelos dinâmicos de colunas de destilação estão entre os mais complexos encontrados nos sistemas de controle de processos. Isto exige a identificação de modelos adequados, e assim, muitas dificuldades surgem devido à complexidade desses processos. Este trabalho apresenta uma identificação paramétrica de uma coluna desbutanizadora por um modelo multivariável, com duas entradas e duas saídas, utilizando o modelo polinomial NARMAX, que seja útil para aplicação em controle.

ABSTRACT. In this work, the identification of the thermal system of a neonatal incubator is performed using a local ARX LPV model whose scheduling variable is the ambient temperature. The LPV model performance indices are VAF=97.90% and RMSE=0.0077. The performance of this model is compared with ARX LTI models obtained by fixing the scheduling variable of the LPV model. The identified model is used for the synthesis of an RST LPV controller by solving a PLMI by sum of squares relaxation. The closed-loop responses for the same reference step at different levels of the scheduling variable are quite close to each other. The pole map shows that the poles are confined around the desired target poles. The RST LPV controller is compared to fixed RST controllers.

ABSTRACT. This paper proposes the application of a switched robust predictive control applied to output voltage control of a three-state switching cell boost converter considering the average space-state equivalent boost model. The proposed technique follows the switched quadratic performance index minimization principle modeled via linear matrix inequalities (LMIs) to closed-loop stabilization problem of the boost converter. The obtained simulation results evidence the closed-loop stabilization of the presented converter considering the proposed control design and varying the parameters based in the switching principle. To result analysis, it considered the time response and the closed-loop boundary ellipsoids as well. This study demonstrated the applicability of the proposed control technique to output voltage control of boost converter considering the switched control design using LMI procedures. As future works are the validation test in the experimental setup.

ABSTRACT. This paper presents the application of the Extended Prediction Self-Adaptive Control (EPSAC) to the path tracking problem of wheeled mobile robots (WMRs). The main complexity of the control problem is becauseWMR is a MIMO (multiple-input and multiple-output) system, being also nonsquare, nonlinear, and with input constraints. EPSAC, which belongs to the class of Model-based Predictive Controllers (MPC), is an interesting option to overcome such difficulties because its main properties are: (i) the control performance can be improved when the future reference trajectory is previously known as in the case of WMR, (ii) it has the ability to deal with constraints during the calculation of the control law in a fairly straightforward way, and (iii) with proper tuning in nonlinear models, a sub-optimal solution closer to nonlinear MPC can be obtained if compared to the conventional linear MPC. Simulations and experiments on a real robot have shown improved performance regarding trajectory tracking associated with reduced computational cost if compared to other MPCs applied to WMR proposed in literature.

ABSTRACT. Atualmente, o Calorímetro Hadrônico do ATLAS, um dos principais experimentos do acelerador de partículas LHC, utiliza um algoritmo baseado em uma aproximação da filtragem casada para a detecção de sinais imersos em ruído. Embora este algoritmo opere de forma satisfatória, estudos demonstraram que o resultado obtido não é ótimo. Dessa forma, este trabalho explora o estudo de um algoritmo para aprimorar a eficiência na detecção do sinal de interesse, através do sistema de calorimetria do ATLAS. Como resultado, observa-se que é possível reduzir em até 20\% o falso alarme obtido pelo algoritmo atualmente implementado, enquanto retêm-se 98\% das classificações corretas do sistema de filtragem

ABSTRACT. Na maioria dos casos, o ajuste cuidadoso de controladores Proporcional-Integral-Derivativos (PID) convencional é usado para obter o mais alto desempenho para a mais ampla gama de aplicações. No entanto, em casos mais complexos, como sistemas com múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO), os métodos de ajuste fino não extraem o melhor comportamento do sistema. Esse desempenho pode ser melhorado usando técnicas mais avançadas, como o PID de Ordem Fracionária (FOPID), que é baseado em cálculo fracionário. Meta-heurísticas de otimização podem ser utilizadas para resolver o problema de otimização de um controlador PID. O objetivo deste artigo é avaliar a eficácia do FOPID quando ele é ajustado usando meta-heurísticas, tais como Algoritmo Genético (GA), Otimização de Enxame de Partículas (PSO), Otimização de Harris Hawks (HHO), Algoritmo de Predadores Marinhos (MPA) e Otimização de Manta Ray (MRO). O ball mill pulverizing system (BMPS) foi utilizado como técnica de teste para avaliar o desempenho da sintonia. Mais de 50 rodadas diferentes e métricas estatísticas da função fitness foram aplicadas para avaliar o desempenho das meta-heurísticas. Ao final deste processo, ficou evidente que as técnicas são eficientes em geral, e o MPA foi a meta-heurística com menores valores de função objetivo na sintonia estruturada no sistema de pulverização do moinho de bolas, o que a torna a mais eficiente para o problema, enquanto que as duas técnicas clássicas GA e PSO foram as menos eficientes.

ABSTRACT. Control systems with Proportional, Integral and Derivative (PID) actions are frequently used in industrial processes and in recent years techniques that simulate the implementation of optimal-adaptive controls in plants in the mining sector have been proposed as efficient tuning methods. As for the control performance embedded in Programmable Logic Controllers (PLCs), it is still under explored, which promotes the importance of discussing control implementations in PLCs. In this article, we present the simulation of a PID control system embedded in a PLC, designed in the CodeSys simulation software for application in a real plant of the operational process of unloading solids in grains by Car Dumper (CD). In the mining industry, the flow control of bulk solids in CD is done, most of the time, by varying the speed of the feeders by changing the frequency of inverters, which is manually configured with the insertion of commands in a Human Machine Interface (HMI). The use of the tuning technique of PID controllers by Internal Product is presented in order to facilitate the parameters' configuration of the PID controller gains applied to the control of the solid flow in the unloading by CD, guaranteeing more assertiveness in the tuning process and in this way improving the speed control process of the VVs to reach the desired flow.

ABSTRACT. Multivariable (MIMO) processes are commonly found in the industry. The coupling between the different loops makes the controller design difficult. To solve the problem of controlling these processes, MIMO proportional integral (PI) controller design methods have been found in the literature. In this paper, the review and the experimental application of MIMO PI controller tuning methods with linear matrix inequalities constraints are presented. The considered tuning methods are formulated as a non-convex optimization problem. Linearization of the concave part around a known point is performed using the concave-convex procedure. Frequency-domain process data are used to solve problems. The application of the methods is done in two different processes: temperature module and Peltier module.

ABSTRACT. PID controllers are still widely used in industrial processes and their efficient operation require the design of a filter. This filter makes the derivative action feasible and attenuates the measurement noise, reducing the variability of the control action. However, it influences the performance and robustness of the closed-loop. In this context, we analyze the effects of introducing a non-parametric noise filter, based on the Singular Spectrum Analysis (SSA) technique. The SSA decomposes a signal into a set of additive components, including the measurement noise, in an adaptive manner. The filter was tested in First-Order Time Delay (FOTD) models, typical in industrial processes, for PI and PID controllers, designed by an optimized method, in scenarios with and without measurement noise. The performance was measured by the Integral Absolute Error (IAE) and the signal variability by the Total Variance (TV). The lag-dominated dynamics showed high sensitivity to changes in the filter attenuation degree, in comparison with other types of processes. In contrast, for balanced and delay-dominated dynamics, the filter could improve both TV and performance. The PID achieved better performance than the PI, for all processes and scenarios, but for higher TV.

ABSTRACT. Este artigo investiga o problema de controle PID (Proporcional-Integral-Derivativo) para sistemas lineares incertos. A partir da definição de intervalos para os ganhos do controlador, uma realização no espaço de estados de ordem 2 para o controlador PID é utilizada para realimentar sistemas dinâmicos SISO de ordem arbitrária com parâmetros incertos invariantes no tempo pertencentes a politopos. Como consequência, em malha fechada, tem-se um sistema linear incerto dependendo dos parâmetros incertos do modelo e dos ganhos do controlador pertencentes a intervalos conhecidos. Um procedimento baseado na subdivisão iterativa do espaço dos parâmetros do controlador é aplicado e funções de Lyapunov dependentes de parâmetros são utilizadas para identificar as regiões de estabilidade e, posteriormente, garantir um índice de desempenho H-infinito para cada região. Exemplos numéricos, incluindo comparações com um método da literatura, são apresentados para ilustrar as vantagens da técnica proposta.

ABSTRACT. The knee is a very complex joint, extremely important for the movement of the lower limbs, so the rehabilitation of its functions after trauma or stroke is essential. Flexion-extension movements are largely used in the rehabilitation exercises. In this work we used OpenSim Moco to carry out predictive simulations to study some trajectories about this type of movement, as well as determine the best one to be used in rehabilitation exercises, improving the range of motion and reducing muscular fatigue. We have successfully achieved an optimal trajectory that can be used in knee rehabilitation therapies without the need for drastic changes in exercise, but with the potential to increase treatment effectiveness.

ABSTRACT. Este trabalho propõe um estimador seletivo do conteúdo harmônico de corrente por meio de uma rede neural profunda (DNN), que é capaz de fornecer as amplitudes e ângulos de fase desses componentes usando um quarto de ciclo da forma de onda do componente fundamental. A arquitetura da DNN suficientemente ótima para aplicação na estimativa harmônica proposta foi obtida por meio da busca exaustiva por parâmetros da DNN. O treinamento do modelo neural foi realizado a partir de um conjunto de dados de formas de onda de correntes, no domínio do tempo. A avaliação a partir das amostras de teste indicou que a DNN apresenta média de 99% dos erros de estimativa de amplitudes menores que 0,0036 pu e, em relação aos ângulos de fase, os erros médios são menores que 0,0041 rad. No estudo de caso para compensação harmônica individual por meio de um filtro ativo de potência, com corrente de referência gerada a partir das estimativas da DNN, houve uma redução de 59,3% da distorção harmônica total, que evoluiu de 29,88% para 12,16%, enquanto componentes harmônicos individuais (selecionados) foram atenuados entre 80 e 94%, indicando a viabilidade da DNN nesse tipo de aplicação.

ABSTRACT. Esse trabalho propõe uma abordagem para identificação de motor com fuga à terra, em sistema elétrico trifásico de baixa tensão aterrado com Resistor de Alto Valor ôhmico (RAV) através da aplicação de técnicas de aprendizado profundo. Sistemas elétricos aterrados por resistor de alto valor apresentam a vantagem da limitação da corrente de fuga à terra. Contudo, a identificação do equipamento que apresentou a falha não é simples, pois, tais correntes podem ser confundidas com correntes parasitas, que eventualmente possam ocorrer na instalação. O método proposto consiste na utilização das correntes de sequência zero dos equipamentos na condição de operação normal e na condição de falha por fuga à terra, a fim de classificar estes sinais por meio de suas características e criar um modelo capaz de separar estas classes. Essa abordagem se difere das técnicas existentes pelo fato de utilizar a assinatura das correntes de falha e não o valor RMS. Para a elaboração dos modelos de classificação, os sinais brutos foram utilizados para entrada direta em uma rede neural convolucional unidimensional. O melhor resultado (f1-score de 100,00%) demonstra a viabilidade da implementação da técnica em sistemas industriais para a detecção de equipamentos com fuga à terra neste tipo de instalação.

ABSTRACT. Compensadores em série regulam e mantém os níveis aceitáveis da tensão em Linhas de Transmissão (LTs) de energia, os quais refletirão em índices positivos na qualidade da energia elétrica. Entretanto, dependendo do tipo do compensador a ser empregado, o mesmo pode adicionar parâmetros complexos para a modelagem da linha, devido à sua não linearidade na operação e, consequentemente, nas respostas dos métodos usualmente empregados para a localização de faltas nas LTs. O objetivo deste trabalho é apresentar um método para determinar em qual trecho da LT de dois terminais com compensação série, ocorreu uma falta monofásica. A metodologia consiste em se obter os sinais das tensões e correntes trifásicas dos terminais da LT, aplicar a Transformada S Discreta (TSD) para um pré-processamento dos sinais e, por meio dos coeficientes obtidos, alimentar uma Rede Neural Artificial (RNA) que determinará em qual trecho ocorreu a falta monofásica, ou à esquerda, ou à direita do compensador série. Os resultados obtidos foram promissores e apontam para a potencialidade da metodologia empregada.

ABSTRACT. As perdas não técnicas (PNTs) ou perdas comerciais são ocasionadas por múltiplos fatores como: furtos de energia via ligações irregulares ou clandestinas, fraudes embutidas no medidor de energia, autorreligações, medidores avariados, inadimplência dos consumidores e outros. Essas perdas acarretam prejuízos financeiros significativos às distribuidoras de energia, à rede de distribuição e às unidades consumidoras (UCs). Nesse contexto, propõe-se neste estudo uma metodologia baseada em redes neurais artificiais (RNAs) para detecção de PNTs na rede de distribuição de energia elétrica. A metodologia possui dois módulos: (i) extração de atributos estatísticos baseados em regimes e (ii) módulo classificador baseado na RNA ARTMAP Fuzzy. O sistema classificador proposto apresenta altos índices para as métricas: taxa de sucesso (TS=99,0%), confiabilidade negativa (CN=93,6%) e especificidade (ESP=96,7%). Portanto, a metodologia proposta apresenta boa cobertura na detecção majoritária de UCs irregulares e alta taxa de sucesso nas inspeções em campo. Assim, reduzem-se as visitas indesejadas e dispendiosas das equipes de inspeção em UCs regulares.

ABSTRACT. Este estudo apresenta um sistema para identificação da falha de curto-circuito em motores de indução trifásicos conectados diretamente à rede. A metodologia do sistema baseia-se na informação mútua deslocada para extração de características relevantes entre sinais de corrente elétrica no sistema de referência ortogonal alfa e beta. Estes dados são submetidos a uma rede neural artificial do tipo perceptron multicamadas para classificação de padrões. Ensaios conduzidos em diversas condições de operação da máquina validam a robustez e precisão da metodologia proposta.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma abordagem utilizando redes neurais artificiais para obtenção de curvas P-V completas de sistemas elétricos de potência submetidos a contingência. O diferencial desta metodologia está na rapidez na obtenção de todas as curvas P-V do sistema, em condições normais de operação ou contingenciado. A grande vantagem de usar os modelos de RNA é que eles podem capturar as características não lineares do sistema estudado para evitar procedimentos iterativos. Dos resultados, a RNA apresentou bom desempenho, com erro quadrado médio no treinamento abaixo do valor especificado. Das amostras que não fizeram parte do treinamento, a rede conseguiu estimar 98% dos valores das magnitudes das tensões dentro da faixa estabelecida, com resíduos em torno de 10-3 e percentual de acerto entre a saída desejada e obtida de 97.3%, aproximadamente.

ABSTRACT. This work aims to generate indicators to monitor a pharmaceutical laboratory water treatment plant processes from the creation of a data analysis model, which includes stages from data collection to data visualization. The proposed methodology includes understanding the process and defining analysis objectives, collecting data from controllers, preparing them in the pre-processing stage to make them suitable for the study and then exploring and visualizing information extracted from these data. The expected result is to generate monitoring indicators that provide information to improve water treatment unit monitoring.

ABSTRACT. The generation of electricity through renewable sources, such as solar and wind, is constantly growing due to the ecological and economic advantages associated with its use. Thus, the monitoring and analysis of climate variables such as wind speed and solar irradiation is of paramount importance to define the wind and solar generation potential of a region. In this context, the present study highlights the elaboration of a Paraíba State database (PB) making use of spatial data interpolation techniques to determine values where there are no measurements. Thus, from the official National Aeronautics and Space Administration (NASA) database, two interpolation procedures were evaluated. In sequence, the Kriging method for creating a base with exclusive resolution of $0.05$\degree was applied (latitude and longitude) in relation to the original base for analysis of the wind, solar and hybrid potential of the state. Finally, it was seen that the Sertão Paraibano region is favorable for solar power generation and Agreste Paraibano has a high wind potential, while some counties in the Borborema region had good rates for hybrid generation, i.e., wind and solar.

ABSTRACT. O presente trabalho tem como objetivo o estudo e a catalogação de sinais em Libras para posterior ampliação da base de sinais MINDS-Libras. Embora haja um avanço na disponibilização de bases de sinais em Libras para uso pela comunidade científica, como é o caso da MINDS-Libras, ainda é um desafio para a área de reconhecimento de sinais de Libras ter acesso a amostras de sinais para treinamento de sistemas computacionais que possam reconhecer os sinais de forma automática. Pretende-se ampliar a base MINDS-Libras de duas formas: avaliando a geração de dados sintéticos e analisando a grande massa de dados disponibilizada publicamente durante as atividades remotas que aconteceram no período da pandemia da Covid-19. A relevância deste trabalho encontra-se na contribuição que pretende fornecer para a área de reconhecimento de gestos por meio de Visão Computacional, atuando na ampliação de canais de comunicação que possam impactar diretamente nas áreas social e cultural para a comunidade surda.

ABSTRACT. Toda a indústria tem se esforçado na transição para uma economia de baixo carbono, e dentro destes esforços se encontram as iniciativas de redução de envio de massa de gás para o sistema de tocha (flare). Para essa redução é necessário medir e identificar as fontes de envio de gás no processo. Em função dos custos e das dificuldades técnicas envolvidas, em geral nos sistemas de tocha apenas os alinhamentos principais tem suas vazões medidas. Este artigo apresenta um sistema de inferência de vazão para os principais elementos que alinham gás para tocha, incluindo válvulas de segurança e alívio (PSVs), válvulas de controle e orifícios de restrição. Além de estimar a vazão o sistema agrupa as fontes de envio de gás, possibilitando avaliar unidades de processo, áreas e plantas industriais, além de estimar o custo dessa massa de gás para tocha, considerando o tipo de gás queimado. Como aplicação piloto, a solução descrita compreende a monitoração de refinarias da indústria de óleo e gás.

ABSTRACT. O padrao 1547 do IEEE recomenda que um dispositivo de geração distribuída deve ser capaz de detectar ilha e interromper a energização da rede em menos de 2 segundos. A fim de cumprir tal recomendação, este trabalho apresenta um método de detecção de ilhamento através da estimação da impedância da rede utilizando mínimos quadrados recursivo. As medidas de tensão e corrente são convertidas para coordenadas dq antes de serem utilizadas no algoritmo de detecção de ilha. São apresentadas simulações no MATLAB e Simulink mostrando o desempenho da estimativa dos parâmetros de resistência e reatância da linha e da carga e também o sinal de detecção de ilha. O método apresentado é robusto a ruídos nas medições e a detecção de ilha é precisa e rápida, permitindo que o equipamento seja desenergizado dentro do tempo recomendado.

ABSTRACT. Stroke is the second leading cause of death worldwide. Those who survive usually experience vision loss, speech, paralysis, or confusion. Agile diagnosis proves to be decisive for patient survival. This paper presents a proposal for rapid stroke segmentation in cranial CT scans, with 1 second, on average, by sample. The segmentation stage uses Parzen window density estimation to classify potentially injured regions in this approach. A proposed adaptation of the $\mu$-law algorithm is applied to enhance damaged areas about healthy brain regions. The results show that the proposed method has the highest mean of accuracy, reaching 99.85\%, with a specificity of 99.94\%, surpassing classical methods by 16\%. On the other hand, the algorithm presented similarity indexes of 93.39\% for the Matthews correlation coefficient and DICE of 93.35\%. The proposed methodology also compared the results with four approaches that use deep learning; it proved to be equivalent in accuracy, DICE, and specificity, with superior results in sensitivity up to 8\% to one of the approaches based on the recent Detectron2 neural network. The results indicate that the proposed method is competitive concerning the approaches already presented in the literature.

ABSTRACT. Como parte da modernização dos sistemas de distribuição, as concessionárias de energia elétrica estão instalando concentradores inteligentes sem fio nas redes elétricas de baixa tensão para se comunicar com os medidores inteligentes instalados nos consumidores finais. Tais concentradores registram informações que podem ser utilizadas pelas concessionárias em seus estudos de planejamento e operação. No entanto, em redes elétricas extensas, a instalação desses concentradores exige um alto investimento por parte das concessionárias. Para auxiliar no estudo de alocação otimizada de concentradores inteligentes sem fio, neste trabalho são analisadas as técnicas de inteligência computacional, algoritmo genético, enxame de partículas e busca de vizinhança variável, por apresentarem uma rápida convergência dentro do espaço de busca. A função objetivo do problema considera minimizar a instalação do número de equipamentos para que todos os nós sejam cobertos por pelo menos um concentrador. Adicionalmente, como os alimentadores extensos de baixa tensão percorrem regiões com diferentes características de radiopropagação e cada tecnologia de comunicação sem fio apresenta um alcance distinto, foi desenvolvido um modelo matemático que considera que cada concentrador pode apresentar um raio de cobertura diferente, dependendo do tipo de dispositivo de comunicação usado e dos obstáculos urbanos que estão no seu entorno. Assim, no processo de otimização, foi considerada a disponibilidade de dois sistemas de comunicação distintos baseados na tecnologia ZigBee, de acordo com o alcance de sinal, características de propagação na área de estudo e custos de operação e manutenção. A comparação dos resultados obtidos mostra que a técnica de busca de vizinhança variável apresenta um menor esforço computacional.

ABSTRACT. A inspeção em sistemas de geração fotovoltaicos é de extrema importância para a manutenção e correspondente eficiência da geração. O uso combinado de veículos aéreos não tripulados e algoritmos computacionais de aprendizagem profunda pode ser considerado uma técnica potencialmente forte para a inspeção automática de inconformidades presentes nos painéis fotovoltaicos. Neste trabalho, foi desenvolvida uma metodologia de inspeção de uma usina solar terrestre, através da captação de vídeos coletados por drones e análise e classificação das imagens resultantes por meio de modelos de redes neurais convolucionais. Subimagens recortadas das imagens extraídas foram processadas e classificadas em quatro classes: painel íntegro e painel com inconformidades leves, médias e graves. Foram obtidos resultados de até 96,42% de acurácia na classificação das inconformidades.

ABSTRACT. This work proposes a software tool to help plan the expansion of the primary distribution network of electric energy companies, incorporating reliability criteria. The software is based on a method that we developed to assess the analytical reliability using the information of feeders and historical data regarding occurrences of interruptions. According to this method, the data available concerning energy use are used to estimate reliability indices with and without expanding the networks; further, the user can choose the best expansion action and assess the associated impacts as well. To demonstrate the aid in the process of decision-making for expansion planning, the software was applied to a network composed of eight distribution feeders connected to a substation. The installation and automation of normally-closed sectionalizing switches were analyzed; nevertheless, the software is flexible enough so that different types of expansion alternatives can be easily integrated. The results demonstrated the impact of expansion works on the reliability indices.

ABSTRACT. As fontes renováveis de energia como a solar fotovoltaica têm crescido a cada ano. Embora benéfica, a integração de sistemas de geração solar fotovoltaica pode causar problemas devido às variações meteorológicas que levam à incertezas na produção de energia. Nesse sentido, este trabalho avaliou três topologias de redes neurais artificiais para melhorar a previsão de potência e energia fotovoltaica. Os resultados mostram que a topologia com 5 neurônios na camada escondida conseguiu prever a energia fotovoltaica com erro inferior à 1,3% em relação a energia medida.

ABSTRACT. Este trabalho propõe uma abordagem heurística para redução das transgressões dos indicadores coletivos de consumidores irrigantes com o emprego de Sistemas de Armazenamento de Energia (SAE) e geração solar fotovoltaica através de Usina Foto Voltaica (UFV). A abordagem é baseada nos valores dos indicadores e do consumo dos conjuntos de consumidores para determinar a dimensão adequada do SAE e da UFV a serem instalados em pontos estratégicos do Sistema Elétrico de Potência (SEP). Um estudo de caso é apresentado que ilustra a instalação de 4 conjuntos SAE-UFV, com os respectivos custos associados, se destacando o benefício de retorno do investimento a partir do 8º ano da instalação.

ABSTRACT. O crescimento do mercado de energia elétrica nacional tem atraído diversos agentes comercializadores e geradores para o setor. Entretanto, os agentes que atuam no mercado enfrentam os desafios da alta volatilidade dos preços. Do ponto de vista dos geradores, além do risco de preços de mercado existem ainda incertezas associadas à geração própria que depende da tecnologia de geração. Desta forma, a otimização de portfólio é uma abordagem que tem o objetivo de melhorar a gestão de um negócio e alcançar os objetivos estratégicos em um ambiente de incertezas. Dentre as diversas tecnologias e modelagens matemáticas utilizadas, destacam-se aquelas baseadas em inteligência computacional, que são amplamente exploradas em otimização de portfólio de outros segmentos da indústria. Neste trabalho, investiga-se a aplicação de meta-heurísticas aos problemas de otimização de portfólio de energia elétrica no mercado brasileiro. Os resultados obtidos indicam que tais técnicas se mostram adequadas, contribuindo para melhorar a gestão e os resultados das comercializadoras

ABSTRACT. The main objective of this research is to carry out a probabilistic short circuit analysis, using the Monte Carlo Method (MCM), applied to Voltage Source Converter (VSC)-High Voltage Direct Current (HVDC) systems. The definition of stochastic parameters and a method to ensure statistical significance of the phenomenon under analysis are addressed. Due to the large number of cases involved in the MCM calculation, parallel programming hosted in a cloud computing environment was used. This procedure saves a considerable amount of time in the process, especially considering the time that would be spent using conventional transient programs. The result is the probabilistic density function that shows the probability of overcurrent and overvoltage magnitudes that the system may experience. This information is particularly important for component design, protection setting, life time expectancy assessment, grid stability and maintenance planning.

ABSTRACT. This paper presents an approach to incorporate the uncertainty of wind power generation in the design of Wide-Area Damping Controllers (WADCs). The approach is based on the Cross-Entropy method and allows obtaining deviations from the predicted output power that result in violations of the small-signal stability margin. The Cross-Entropy based algorithm allows accelerating the convergence of the sampling generation by making adaptive changes to the probability density function, minimizing the variance. As a result, the worst scenarios are identified and, consequently, the Wide-Area Damping Controllers can be designed to enhance the damping factors of the system for critical conditions. The proposed approach procedure was applied to a modified version of the IEEE Benchmark 68-bus NETS-NYPS System, with significant penetration of wind power generation. The results show that the WADC designed is effective to damp low-frequency electromechanical oscillations even in critical conditions of power injections from wind power sources.

ABSTRACT. Power Distribution Systems are a critical infrastructure, and there is a growing interest related to their capacity to deliver and maintain power supply to the final customer. In this sense, the failure response of a typical Distribution System (DS) must be correctly assessed, especially when considering Low Frequency, High Impact (LFHI) events, such as extreme weather scenarios. Previous studies focus on topological and qualitative approaches, thus not considering the impact of extreme weather on the DS's reliability metrics related to the frequency and duration of the failure. In this work, a fragility curve model was used to sample time until failure and time to repair inside a daily time window of a real Brazilian DS while taking weather variables into account. The Monte Carlo method was used to verify both power flow parameters and weather variables' influence on the frequency and duration of failures. A gradual node removal approach was also modelled to investigate the impact of energy not supplied. Results show that the weather variables values can drastically change the failure response of the DS in both the time window and node removal approaches. Furthermore, when considering redundancy (alternative energy paths), in the most extreme weather scenario, an increase in system redundancy did not improve failure response, contrary to what is expected. In this sense, an extreme weather failure response analysis is recommended in any investment study related to a DS - such as switch or protective device placement.

ABSTRACT. O conhecimento dos modos eletromecânicos de sistemas de potência permite que o operador de sistemas identifique problemas de Estabilidade a Pequenas Perturbações e avaliar se o suprimento contínuo de energia elétrica pode estar comprometido. Este artigo propõe um Algoritmo Multiestágios para estimar modos eletromecânicos baseados em medidas de Unidade de Medição Fasorial Sincronizada. A cada estágio, o algoritmo determina o modo que minimiza o erro quadrático médio em relação ao sinal medido. Então, o algoritmo inicia estimando o primeiro modo e cada estágio subsequente corresponderá a estimar outro modo. O algoritmo converge quando o erro entre os sinais medidos e estimados é menor que um valor pré-estabelecido. Estudos de casos utilizando dados reais de PMUs são apresentados e discutidos e ilustram a efecácia da aplicação do método proposto.

ABSTRACT. The state estimation process is fundamental for the real-time operation of electric power systems (EPSs), since the estimated values of the state variables are the basis for the execution of functions related to real-time monitoring of EPSs. In the traditional modeling of the state estimation process in EPSs, it is assumed the hypothesis that the measures available for estimation have independent random errors. However, because the measurements are the result of processing signals from several sensors, and several measurements may share signals from the same sensors, that hypothesis is not valid. Given the above, this paper has two objectives: (i) to analyze the procedure for obtaining measurements from sensor signals; and (ii) to investigate the influence of the sharing of sensor signals, in the traditional process of state estimation in SEPs. For this, this study uses the weighted least squares state estimator, associated with the largest normalized residual test, as it is the estimator and the technique for gross errors processing most used in practice and most studied in academia. The influence of the hypothesis that the measurement errors are independent were evaluated from the perspective of the accuracy of the estimates obtained and processing of gross errors.

ABSTRACT. Os constantes incentivos à geração distribuída (GD) proporcionam um crescimento significativo do número de geradores fotovoltaicos conectados aos sistemas de distribuição de energia elétrica. Contudo, os impactos que a GD pode causar nas redes de baixa tensão é um problema complexo de ser analisado, pois fatores como a temperatura ambiente, a irradiação solar e a potência nominal dos geradores, influencia na potência disponível no sistema elétrico. Somado a isso, a própria carga do alimentador possui característica estocástica. Dessa forma, neste estudo foi proposto um cálculo de limite de inserção de geração fotovoltaica através da análise dos impactos causados na qualidade da energia elétrica em sistemas de distribuição. Foram utilizados como parâmetros para a análise desses impactos as perdas técnicas e os níveis de tensão. Os estudos foram desenvolvidos em alimentadores reais da Celesc Distribuição, empregando os softwares MATLAB e OpenDSS. Além disso, diferentes combinações de potência e localização das unidades de geração foram sorteadas e analisadas em conjunto, através do método de Monte Carlo. Ao final, os parâmetros são analisados perante critérios técnicos para definir um limite de inserção de geração fotovoltaica no alimentador em estudo.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre o impacto da temperatura dos rolamentos de mancalização empregados em uma bancada de dinamômetro para ensaio energético de motores nos resultados dos ensaios. Para avaliar a relação entre as variáveis, foi desenvolvida uma bancada automática de ensaios capaz de medir pequenas variações de potência elétrica, adaptada com um sistema de aquecimento dos rolamentos de mancalização do motor. Os ensaios foram realizados com motores de corrente contínua sem escovas de baixa potência (na ordem de 10 W) e com rolamentos de esferas metálicas lubrificados com graxa. As avaliações realizadas mostraram que elevar a temperatura de operação dos rolamentos para um ponto acima do que atingiriam naturalmente durante a operação garante uma condição fixa para os ensaios, reduzindo a variabilidade de potência elétrica entre ensaios de 0,82% para 0,04%. Deste modo, a utilização do sistema de controle de temperatura dos rolamentos é capaz de reduzir a variabilidade da potência dentro de um ensaio, bem como garantir que ensaios realizados em períodos diferentes estejam na mesma condição, ampliando a possibilidade de realização de ensaios consecutivos e favorecendo a comparação de resultados de ensaios realizados em períodos diferentes.

ABSTRACT. Este artigo descreve o desenvolvimento de um sistema de aquisição de sinais mioelétricos coletados do antebraço de uma pessoa e classificação dos movimentos dos dedos a partir de atributos obtidos no domínio da frequência. Utilizam-se três eletrodos de superfície para eletromiografia, dois de sinal e um de referência, conectados a um sistema de coleta composto por circuitos de aquisição, condicionamento, digitalização e processamento digital de sinais. A interface com os eletrodos é realizada por um circuito analógico, o qual utiliza um amplificador de instrumentação em uma malha de realimentação com o corpo da pessoa, em conjunto com um filtro ativo passa-baixas com amplificadores operacionais. Em seguida, a conversão do sinal analógico para digital é feita por um dispositivo digitalizador dos sinais comercial. Já o processamento dos sinais é composto, primeiramente, por um janelamento temporal, seguido por decomposição usando transformada wavelet, obtenção de atributos dos sinais usando energias e entropias dos coeficientes wavelet, finalizando com classificação por redes neurais artificial do tipo perceptron multicamadas. Nos ensaios, analisaram-se variações do comprimento do filtro wavelet, tamanho da janela temporal e diversas topologias das redes neurais, de forma a se entender melhor quais parâmetros são mais significativos na classificação dos sinais. Como resultado, após escolhidas as melhores configurações das janelas e filtros, as topologias testadas apresentaram acurácias entre 73% e 83% na classificação dos cinco tipos de movimentos dos dedos.

ABSTRACT. An optical fiber-based surface plasmon resonance sensor for hepatocellular carcinoma diagnosis is presented here. Conventional, tip-based, and D-shaped configurations are used to construct the sensor. The sensing region length, the bimetallic layer, full width at half maximum (FWHM), figure of merit (FOM), sensitivity, and signal-to-noise ratio (SNR) have been used to analyze the sensor performance. The sensor setup uses three layers: a ZBLAN fluoride optical fiber core (optical substrate), a 40 nm-gold or 40 nm-silver films (plasmonic metal), and healthy and pathological samples (analyte). Moreover, a bimetallic layer has been also investigated, where the thicknesses ranged from 10 nm to 40 nm. Also, the sensing region varied from 5 mm to 60 mm. The results obtained for the sensitivity of the simulated sensors were: 3, 903.4 nm/RIU for gold, 3, 821.5 nm/RIU for silver, and 3, 415.1 nm/RIU for silver-gold layer.

ABSTRACT. Com o avanço da tecnologia dentro da área manufatureira e maior pressão por eficiência devido à competição, a indústria necessita cada vez mais de meios que assegurem alta confiabilidade fabricação seus processos de fabricação. A Internet Industrial das Coisas (IIoT em inglês) é uma proposta viável para atender essas necessidades, já que essa tecnologia permite a conexão de sensores com bancos de dados web para o monitoramento dos equipamentos presentes na indústria. Como consequência dessa conectividade, é possível uma maior excelência na aplicabilidade da manutenção preditiva, pois as tecnologias da IIoT permitem a visualização dos parâmetros monitorados em tempo real. Este artigo demonstra o Sistema de Monitoramento e Análise de Motores (SMAM), que mede a temperatura e a corrente de entrada trifásica de motores de indução por meio do microcontrolador ESP32 e sensores de baixo custo. Dentre outras funcionalidades, o sistema possibilita ao usuário o acompanhamento em tempo real das variáveis mencionadas por meio de um dashboard online.

ABSTRACT. The dosage of chemicals products represents one of the main benefits that automation systems can bring to water treatment processes. However, the investments required can discourage the use of these systems and, in some cases, make the project unfeasible, especially for small treatment plants. So, the search for less costly solutions is a point of great interest, once the purification of natural waters is increasingly necessary. In the present work, a turbidimeter based on image processing was developed in order to provide results for a small Programmable-Logic Controller (PLC), where a coagulant product dosing system can be implemented. The system’s performance was evaluated through a pilot plant and the results were satisfactory in all repetitions of the experimental procedure adopted, indicating the feasibility of the proposed method.

ABSTRACT. O cenário de pandemia do COVID-19 demonstrou a importância de investimentos nas áreas de pesquisas médicas para ajudar a minimizar os efeitos dessa crise epidemiológica. Sendo assim, alguns dos itens importantes no enfrentamento da pandemia são os equipamentos médicos de suporte à vida, onde a maioria ainda é totalmente dependente de eletricidade para o seu funcionamento. Neste trabalho, demonstra-se a evolução de um Acionador Automático de AMBU (AAA) que utiliza de sistema híbrido de alimentação, composto por um sistema elétrico e pneumático, com objetivo de auxiliar o suporte respiratório em momentos de emergência através do monitoramento da pressão, frequência cardíaca, saturação de oxigênio (O2) no sangue e captação de concentração de dióxido de carbono (CO2) exalado na expiração no AMBU pelo paciente. Deste modo, o estudo mostra resultados desde a calibração dos sensores, a correções de peças no sistema pneumático para melhor funcionamento e até redução do consumo de filamento na impressão 3D de novas carcaças para os sensores. Assim, mostrando a evolução do produto robusto e seguro para implementação na linha de frente em novos surtos.

ABSTRACT. The aim of this paper is to investigate the reluctance torque and to propose a novel control strategies to reduce the steady-state torque ripples in Interior Permanent Magnet Synchronous Machine (IPMSM). Despite the conventional vector control strategy applied to the PMSM use zero dx-axis current to reduce the effect of the reluctance torque, this is unsuitable when it comes to the IPMSM due to the cross-coupling effect between the qx- and dx-axis. At first, a novel modeling of reluctance torque is proposes, which allows elaborating control strategy by means of injecting current in dx-axis to null the reluctance torque together with the cogging torque. For this purpose, it is necessary the machine parameters and pre-made lookup table. The results demonstrate the effectiveness of the proposed strategy and that the torque ripple can be totally reduced.

ABSTRACT. Este artigo apresenta a estimação da posição do rotor da máquina de relutância chaveada - SRM 6/4 com rotor externo, operando em alta velocidade (até 50 krpm), em um Sistema Armazenador de Energia Cinética (SAEC) - flywheel. A posição do rotor pode ser estimada usando a relação corrente de fase e fluxo enlaçado, e bases de regra baseadas na curva de magnetização da SRM. O SAEC é implementado no Matlab/Simulink e o seu controle é realizado no DSP (Digital signal processor) da Texas Instruments, Delfino F28379D, utilizando a técnica de simulação Processor-in-the-loop (PIL). Os resultados de simulação são apresentados para mostrar o funcionamento do esquema sensorless desenvolvido. São analisadas e otimizadas as implementações para ser capaz de rodar num sistema real utilizando o mesmo modelo de microprocessador.

ABSTRACT. O presente trabalho apresenta um método de controle aplicado à PMSM não-senoidal visando a redução do ripple de torque. Devido à força contra-eletromotriz (FCEM) da máquina não possuir um formato senoidal, haverá a presença de ripple de torque causado pela interação da FCEM com as correntes estatóricas quando se utilizam métodos de controle vetorial clássicos. Para mitigar esse problema, esse trabalho propõe a inclusão de controladores ressonantes para minimizar a 6ª e 12ª harmônica na corrente em eixo em quadratura. Um controlador por realimentação de estados é utilizado, de forma que os ganhos dos controladores são calculados por alocação de polos através do Método de Ackerman. Para a implementação serão utilizados polinômios interpoladores que permitem reduzir os esforços computacionais. Resultados de simulação demonstram a efetividade do método para reduzir o ripple de torque e melhorar o rendimento da máquina.

ABSTRACT. O uso da Máquina de Relutância Variável (MRV) tem aumentado em diversas aplicações por causa das suas vantagens e dos avanços dos semicondutores e microcontroladores. O controle da MRV é especialmente complexo devido a sua natureza não linear e de parâmetros variáveis com o ponto de operação. Este trabalho propõe a aplicação do Regulador Linear Quadrático (LQR - Linear Quadratic Regulator) para o controle de velocidade da MRV. O LQR é uma técnica de controle ótimo que permite bom desempenho e robustez a perturbações e mudança nos parâmetros. O procedimento de projeto do LQR para esta aplicação é apresentado. O controlador proposto foi comparado com o controlador Proporcional-Integral (PI) e o controlador por Histerese de corrente (HI), clássicos em aplicações com MRV. Os resultados de simulação demostram que o LQR apresentou desempenho dinâmico compatível, menor oscilação de torque, maior robustez, melhor distribuição espectral do chaveamento e menor custo computacional na implementação.

ABSTRACT. Many applications require efficient, low torque ripple motors; therefore, using a switched reluctance motor (SRM) in these cases requires a control technique that takes it into account. This paper proposes a novel control strategy that uses optimal reference phase currents obtained by Genetic Algorithm (GA) that minimize torque ripple while maintaining the overall stator current. The Genetic Algorithm (GA) used a Finite Element Analysis (FEA) model to choose the ideal phase currents for a set of rotor positions and reference torques. That model took mutual inductances, cross-coupling effects, and saturation into account. Upon determination of the ideal phase currents to track, a current hysteresis control strategy was proposed to maintain a load torque of 2 Nm at 300 rpm. To validate the proposed technique, a comparison with a Direct Instantaneous Torque Control (DITC) strategy was performed, proving which it maintains the machine efficiency and reduces torque ripple.

ABSTRACT. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma estratégia para acionamento de uma máquina de indução trifásica utilizando as técnicas de controle indireto orientado por campo e a modulação por largura de pulso espacial vetorial, para realizar o controle de velocidade e das correntes de eixo de modo a manter a velocidade constante para variações de carga no rotor. Dentre os resultados obtidos, pode-se destacar o escorregamento, inferior a 1\% após aplicar uma carga 50\% superior à nominal da máquina. A modulação SVPWM proporcionou um aproveitamento máximo de 104,58\% do barramento DC do conversor na região de sobremodulação e de 100\% na região linear.

ABSTRACT. Inspection of small diameter pipes is a recurring task within the mining industry. Due to the nature of the materials that pass through the pipe, some problems can prevent or reduce the carrying capacity, such as clogs, cracks or discontinuities. Therefore, these industrial systems must always be subject to regular inspection activities. In this sense, Instituto Tecnológico Vale (ITV) proposes a robotic platform focused on inspecting pipes from 14 inches in diameter, able to visualize anomaly situations using cameras and other sensors. The composition of the proposed device is mainly low-cost materials such as 3D-printed plastic parts. The cylindrical body of the platform has a belt locomotion mechanism, which can be adjusted to overcome specific piping conditions. The robot software uses the ROS (Robot Operating System), which helps the implementation of autonomous operation and the possibility of identifying anomalies in real time. This work presents the robotic platform, the preliminary results of the mechanical and electronic design and the software embedded in the robot, demonstrating the feasibility of producing low-cost alternatives for inspections of industrial tubes with reduced diameters.

ABSTRACT. This paper considers the trajectory tracking control of a robotic system for Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) of complex geometry parts. The considered (redundant) robotic system is composed by a robotic manipulator and a positioning table. In order to use the system redundancy, a task-priority based kinematic control scheme to control a manipulator and a positioning table coordinately is proposed. The manipulator and positioning table are considered as a single kinematic chain, defining the primary task to drive the welding torch to a desired trajectory defined in the positioning table deposition frame and setting a secondary task to align the welding torch with a desired direction defined in the inertial frame (e.g., gravity direction). A complete Lyapunov stability analysis is performed considering unmodelled dynamics in the kinematic control loop. The effectiveness of the proposed method is shown experimentally on a WAAM robotic system composed of a six-axis industrial manipulator, a two-axis positioning table and a CMT power source.

ABSTRACT. Muitas aplicações industriais práticas de manipuladores robóticos requerem restrição de movimento a fim de evitar danos estruturais e/ou colisões. Neste artigo apresentamos um esquema de controle cinemático de pose do efetuador de um manipulador robótico móvel redundante com restrição na cadeia cinemática. O controle cinemático proposto é baseado no Jacobiano Restrito. A principal vantagem da abordagem proposta é que ela permite o controle completo da pose do efetuador enquanto garante que um ponto da cadeia cinemática evita qualquer movimento lateral utilizando um esquema convencional de controle no espaço operacional. Resultados experimentais são apresentado considerando manipulador redundante acoplado a um robô móvel desenvolvido para inspeção de plantas industriais. Estes resultados mostram a viabilidade do esquema de controle proposto.

ABSTRACT. This paper presents a method of calibration of a 2D laser sensor (Profilometer) used in a robotic system of Additive Manufacturing. The proposed iterative method is based on \textit{Hand-Eye} calibration and uses only information from data obtained with a single plane, without information of the plane localization. The calibration of the location of the profilometer with respect to the manipulator end-effector to which it is coupled is essential to extract geometric characteristics from parts manufactured by Additive Manufacturing. Simulations and experiments in a robotic Additive Manufacturing system show the effectiveness of the proposed method to determine the sensor pose with respect to the robot coordinate system.

ABSTRACT. A critical activity in mining industrial environments is the inspection of regions that present unsanitary working conditions for human professionals, such as caves, pipelines and dam galleries. A possible solution to this problem is the use of a robotic platform for remote inspection. This article focuses on the inspection of galleries with repeated patterns and a limited number of bifurcations. As in this type of task, teleoperation is hampered by several factors such as communication limitations, one solution is autonomous operation. In this context, two autonomous navigation techniques are presented for the exploration of galleries: the first consists in a control by vector fields, while the second is a PID controller implemented with a state machine. Both methods are based on maze solving algorithms, lightweight and easily implemented depending only on a LiDAR sensor. The navigation systems are validated in simulations and with a real robot. In addition, the techniques are compared using two performance metrics, the first one is the total distance traveled and the second one is the absolute distance related to wheel spin. The results obtained hightlight the different characteristics of the navigation strategies according to the inspected environments.

ABSTRACT. This work presents a new microwave imaging system for breast imaging that consist of a pair of antennas being automatically positioned around the breast by robotic arms, providing better flexibility to different breast sizes and allowing a bigger number of measuraments when compared to other systems in the literature. The systems retrieves the outer shape of the breast utilizing a depth camera and uses it to position the antennas. The system was capable of autonomously decide the position of the antennas for two breast phantoms with minimum input from operator.

ABSTRACT. Simulações aplicadas no contexto educacional são capazes de prover um considerável apoio no processo de aprendizado de determinada área de conhecimento. Este trabalho propõe o desenvolvimento de um software de simulação interativo, gratuito e de código aberto para uso educacional no contexto da disciplina de Modelagem e Análise de Sistemas Lineares. O software proposto é capaz de compor e simular graficamente, dentro do escopo da disciplina, variações de cenários definidos pelos usuários em tempo real ou de forma instantânea.

ABSTRACT. This work presents the development of an Internet application that allows the tracking of agricultural products and the virtual visitation of rural properties located in the Linhares Geographical Indication (GI) of cocoa, created at the request of the Associação dos Cacauicultores do Espírito Santo (ACAU). Headquartered in Linhares, Espírito Santo, ACAU is currently working to strengthen its brand on a national and international scale and looking for ways to add value to its GI product, the cocoa bean. The methodology used in the development of the tracking technology used by Cacauicultura Capixaba is described in this manuscript, from the method used for the dissemination of laboratory information on the characteristics of the almonds to the display of aerial and panoramic images of the property where he was cultivated. As a result, a tool aligned with the Agriculture 4.0 concept is obtained, allowing the final consumer of the almond to track information that certifies the quality of the product while also virtually knowing the geographical location where it was produced. This alignment raises the profile of producers included in the Geographical Indication as well as ACAU.

ABSTRACT. Atendendo ao crescente mercado de pets no Brasil, esse trabalho tem a proposta de criar um produto capaz de ser utilizado para a alimentação de animais domésticos em ambiente residencial. A utilização de um motor de passo oferece ao dispositivo grande confiabilidade e um sistema de controle fornece a garantia da execução das tarefas solicitadas. Uma aplicação web simplifica o acesso ao dispositivo por qualquer navegador da internet, essa aplicação permite o acionamento do motor de forma direta ou programada, todos os acionamentos realizados são registrados no sistema para o monitoramento das atividades realizadas e identificação de erros, também está presente um elemento de análise de consumo que auxilia o usuário a manter controle do consumo de ração no dispositivo

ABSTRACT. O presente trabalho descreve as metodologias utilizadas para a avaliação da robustez de um controlador adaptativo utilizado para promover o gerenciamento da pressão em um sistema de abastecimento de água quando o sistema está submetido a entradas do tipo caóticas. A pressão é uma das grandezas mais importantes em sistemas de abastecimento e que impacta diretamente outras variáveis associadas como a vazão por exemplo. A uniformização da pressão na rede de abastecimento, através do ajuste de controle, pode reduzir a frequência de rupturas de tubulações, o consumo excessivo de água induzido pela pressão e o volume perdido em vazamentos. Para este fim, a técnica de controle utilizada neste trabalho foi a de controle adaptativo. O controlador analisado, com base na técnica supracitada, é capaz de alterar os seus ganhos a partir das mudanças dinâmicas que ocorrem no sistema ao longo do tempo, sem necessariamente haver uma coleta prévia de dados para a modelagem do controlador. Foram realizados testes emulando entradas caóticas, tais como sinais espúrios do tipo outliers e ruídos gaussianos, passíveis de ocorrer em sistemas de abastecimento de água, a fim de verificar a robustez do controlador perante essas entradas. Os resultados obtidos e analisados comprovaram a robustez do controlador, permitindo uma janela de aplicabilidade em sistemas reais de abastecimento.

ABSTRACT. With the severe shortage of electrical energy in the world and the rising demand, we will become more and more dependent on energy and pay more and more for it. Unfortunately, when available energies become expensive and scarce, they end up being used regardless of environmental needs and prices. However, it is necessary to invest in solutions that can provide cheaper energy with less impact on the environment, and one of the ways to do this is research in the area of photovoltaics, which makes the process of extracting energy from photovoltaic panels cheaper and more efficient. Faced with this path that solves the problem, it is important to study photovoltaic panel architectures to verify how they work, what their limitations are, and how they behave in the face of these limitations. One architecture that is becoming popular is the architecture of full power optimizers connected in series with the inverter. Thus, in this article this architecture will be studied with the objective of understanding its limitations and behavior. At the end, it will be possible to better understand how this architecture works and what its limitations are.

ABSTRACT. In recent decades, the search for alternative energy sources with low environmental impact has intensified. In this context, the concept of Energy Harvest emerged, which refers to the use of ambient energy and its conversion into electrical energy in order to power low-power electronic devices. Among the most varied forms of energy available in the environment, thermal energy has been highlighted, particularly in the conversion of thermal energy into electrical energy through Semiconductor Thermoelectric Generators, called TEGs. In this article, experimental results of the behavior of a commercial TEG will be shown when subjected to different thermal standards applied to it. For this, a generator of thermal patterns was developed using the software LabVIEW, making it possible to determine values of temperatures that will be submitted to the TEG with the support of a Thermal Emulation Platform. Therefore, it is possible to analyze the dynamics of the electrical voltage effectively generated by the TEG in different thermal scenarios.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma análise de estabilidade para controladores do tipo proporcional-integral (PI) para processos com atrasos constantes e atrasos variantes no tempo. É frequentemente reportado na literatura que o atraso de transporte na malha de realimentação pode levar o sistema à instabilidade. Este problema pode ser agravado se o atraso for variante no tempo com, por exemplo, uma variação tipo dente de serra, a qual é reportada na literatura como um dos piores tipos de variação de atraso devido ao fenômeno conhecido como \emph{chattering}. Assim, este estudo permite avaliar se o pior cenário para um controlador PI é o atraso constante ou o atraso variante no tempo, no formato dente de serra. Por fim, um exemplo de simulação apresenta a análise de estabilidade de uma regra de sintonia de controladores PI muito popular na literatura, para determinar se o pior cenário é o atraso constante ou o atraso variante no tempo.

ABSTRACT. Com a tendência de crescimento da demanda por energia elétrica e o aumento da penetração de fontes intermitentes na matriz energética brasileira, como a solar e a eólica, surge a necessidade de estudos de novas tecnologias capazes de contribuir com a qualidade de energia neste novo cenário. Sendo assim, observa-se que a utilização de baterias pode trazer diversas vantagens como a regulação de tensão e redução de perdas. Entretanto, para que esta alocação seja feita de forma vantajosa, características como a vida útil, custos e a influência da temperatura na capacidade das baterias devem ser consideradas. Para fazer isto, este trabalho propõe um método baseado em algoritmo genético.

ABSTRACT. This work aims to present two approaches for busbar protection of Distribution substations using the IEC 61850 standard. At the station bus level, the first one uses a decentralized methodology through logic between IEDs with function 50 and the GOOSE message. The second, the more challenging methodology, makes use of the process bus, in which it centralizes the Sampled Values from the Merging Units to perform the busbar protection. The simulations of faults internal and external to the distribution substation bus, in addition to overload conditions, were implemented in the real-time software HYPERSIM – OPAL-RT. Through the simulations, the functioning of the two promising methodologies regarding the digitization of substations is analyzed.

ABSTRACT. A geração de energia renovável que utiliza a luz solar vem crescendo em grande escala. Entretanto a aquisição de um sistema fotovoltaico ainda tem um elevado custo devido ao preço dos equipamentos que compõem o sistema, principalmente os módulos e os inversores de grande potência. Desta forma, o sistema fica restrito apenas à população que possui condições financeiras para investir um alto valor inicial na instalação de um sistema fotovoltaico. Uma solução para esse problema é a utilização das telhas solares que estão se popularizando no mercado. A partir das mesmas, é possível adquirir o sistema fotovoltaico de forma gradual, ou seja, a aquisição pode ser feita de acordo com a disponibilidade financeira do consumidor. Como esta tecnologia encontra-se restrita no mercado, há estudos com protótipos associando mini painéis solares a telhas convencionais. Visamos, com este trabalho, apresentar a análise da viabilidade econômica de um protótipo que associa mini painéis fotovoltaicos a uma telha ecológica. Essa análise demonstra que o mesmo prova ser um sistema viável economicamente, atendendo a demanda de potência como um sistema convencional, e permitindo sua aquisição por famílias de baixa renda devido ao seu baixo custo inicial.

ABSTRACT. This article presents an overview of the deployment of intermittent renewable energies. It shows the importance of planning the grid according to the energy storage capacity, frequency control, and others factors to which this type of solution contributes. This kind of planning prepares the system for predicting solutions to provide required ancillary services for power systems. A state-of-the-art review is carried out on storage technologies applied to the optimization of power transmission systems, management of resources, power dispatch, resources integration management, and various other applications.

ABSTRACT. Este artigo apresenta a criação e desenvolvimento de um dispositivo para atender a Resolução Normativa n° 871/2020 da Agência Nacional de Energia Elétrica, assim como uma plataforma para coleta de dados dos dispositivos, gerando um XML em conformidade com a RN 871. O dispositivo realiza leituras de indicadores de qualidade da energia elétrica em consumidores residenciais do grupo B. Estão descritas as principais alterações ocasionadas pela resolução, a curto e longo prazo, como isso impacta a concessionária de energia e o que deve ser realizado para atender a normativa. Há uma revisão sobre a infraestrutura avançada de medição, os medidores eletrônicos de energia encontrados no mercado que atendem às necessidades da normativa, a rede de comunicação usada e a plataforma desenvolvida. Ao final são apresentados, além do dispositivo em si, os resultados obtidos a partir da implementação de uma rede composta de 168 dispositivos nas cidades de Tapejara (RS) e Ibiaçá (RS).

ABSTRACT. Os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS, do inglês "battery energy storage systems") vêm ganhando notoriedade nos últimos anos devido à alta penetração de energias renováveis na geração distribuída, com o intuito de fornecer uma fonte de energia despachável e confiável, além de atender a serviços ancilares e auxiliar na infraestrutura e na gestão de energia. Ressalta-se que nessa implementação se utiliza um conversor de múltiplas células, de modo a ampliar a capacidade de fornecimento de potência, reduzir os ripples nas variáveis elétricas e diminuir o volume ocupado pelos indutores dos conversores c.c. / c.c. Esse estudo apresenta o projeto e a implementação em simulação de uma estratégia de phase shedding descentralizado para um sistema de armazenamento de energia. São apresentados os equacionamentos de modelagem e controle dos conversores envolvidos no sistema, bem como o desenvolvimento do phase shedding e do auto-interleaving e a exibição dos resultados obtidos.

ABSTRACT. O artigo apresenta um método analítico para o desenvolvimento de um trator agrícola acoplado a uma semeadora em linha e um sistema de propulsão híbrido, onde o objetivo específico é o dimensionamento das máquinas de combustão interna e elétricas. Por meio de dados sobre o solo e parâmetros operacionais, é possível prever os requisitos de torque e potência do trator em todos os pontos de alta demanda e, assim, estabelecer os valores máximos das potências requisitadas pelas máquinas. A metodologia apresentada é testada considerando uma operação de plantio de soja, na qual é considerada uma topologia de engrenagem planetária para o sistema de acionamento híbrido, e os resultados mostram uma possível configuração que tem a melhor eficiência geral do sistema.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma análise de uma microrrede CC bipolar (+/-190 V) formada por um retificador PWM bidirecional trifásico a quatro fios. O retificador é responsável por garantir a tensão total do barramento CC bipolar (380 V). O balanceamento das tensões simétricas é garantido por um conversor Cuk balanceador de tensão que atua para equalizar as tensões em caso de cargas desequilibradas. Aos barramentos CC são conectados conversores CC-CC que visam adequar os níveis de tensão para aplicações de característica residencial ou comercial. Os resultados de simulação mostram que é indispensável o uso de um circuito auxiliar para balancear as tensões da microrrede CC bipolar.

ABSTRACT. This project aims to apply easy-to-implement supervised and unsupervised learning methods to do a cluster and classification analysis of the information from a wheat seeds dataset. In addition, it intends to thoroughly evaluate, employing post-processing techniques, the efficiency of the models produced from them, proving that it is not necessary to use complex procedures in this database, since the obtained results for clustering and classification were highly similar to the dataset original labels. The decision tree was chosen as the classification algorithm. Furthermore, k-means and Kohonen neural network were selected as the clustering methods. Additionally, pre-processing and exploratory data analysis techniques were explained in detail and employed in order to maximize the final quality of the model developed.

ABSTRACT. Offshore oil extraction presents several challenging scenarios from exploration to operation. Limitations in physical space impose restrictions on the construction of vessels that have sufficient capacitance to absorb the accentuated load variations to which this process is subject. This factor, allied to the turbulent nature of the flow into the risers, which causes occasional slugs, brings high complexity to treatment and separation vessels level control, upon which the quality of the final products depends. The present work takes advantage of recent advances in process identification techniques to develop a NARX-type neural network to carry out a Digital Twin implementation of a three-phase separator of an offshore unit, located in the Campos basin, Brazil. The Digital Twin allows simulations of different control techniques to be tested in a realistic simulation environment, as it uses heuristics and machine learning techniques capable of inferring even nonlinear relationships between variables, mirroring the physical twin behavior. The main goal is to enable these simulations to be run and achieve enhanced process control. The results obtained in the present work show that it is possible to obtain a Digital Twin using NARX-type neural networks with Mean Absolute Percentage Error marks below 1% in test situations to predict main chamber and oil chamber levels, which can be used to simulate and benchmark advanced level control strategies.

ABSTRACT. Bayesian Networks are a powerful tool to assess association relationships between variables on a given observed system. Despite their usage on several areas, the task of obtaining such structure exclusively from observational data is a well-documented NP-hard problem. Physarum Learner is a method to obtain a Bayesian Network from a data set, based on the foraging behaviour of the Physarum polycephalum, a member of the Myxomycetes class. However, the original method overlook crucial characteristics of this combinatorial problem. In the work here presented, we implement three changes to the Physarum Learner original algorithm and apply this improved method on three well-known benchmark data sets. Our results indicate a faster convergence point identification, while achieving good structures from a scoring standpoint.

ABSTRACT. Robotic devices capable of interacting with the environment are increasingly common, with autonomous robots as an example of this. However, it is necessary for these devices to be able to extract as much information as possible from the environments that they are envolved. To this, computer vision techniques are used to process images of the environment. So, the objective of this work is to propose a strategy that uses computer vision techniques to identify objects to count and estimate their position, from an RGB-D camera coupled to an autonomous mobile robot. This strategy was validated through testing in 3 different scenarios, which explore the robot's autonomous navigation capability and camera image capture. The results of all scenarios presented a relevant object count and a average error less than 0.19 meters in the pose estimate.

ABSTRACT. This study investigate and test mechanical solutions of computer vision for protection of structural systems, (carbon steel), using image processing techniques to identify the appearance of the area, (carbon steel). The results obtained in validation carried out using a set of samples, prove the effectiveness of the vision system in helping to detect corrosion in carbon steel.

ABSTRACT. Este trabalho propõe a investigação de falha de curto-circuito de estator (FCCE) em Motores de Indução Trifásico (MIT) relacionados ao fluxo de dispersão. Analisa-se o nível de defeito por meio de uma bobina exploratória inserida na carcaça do motor, cuja a função é amostrar o fluxo de dispersão. Obtendo os sinais de tensão induzida na bobina, tem-se a possibilidade de se extrair características que podem auxiliar na identificação automatizada de FCCE em MITs. Desta forma, considerando a necessidade de se identificar estas falhas de forma incipiente, automática e considerando a importância de se encontrar atributos relevantes para a adequada caracterização destas falhas, este artigo apresenta um método de engenharia de atributos visando a identificação de falhas, apresentando o processo de aquisição de dados, extração, seleção, redução e avaliação de atributos estatísticos para se obter um preciso diagnóstico. O objetivo é escolher somente os atributos potencialmente relevantes baseados em informações estatísticas para a identificação de FCCE, possibilitando a implementação em sistemas embarcados de pequena capacidade computacional. Os resultados apresentam uma redução de 57 atributos inicialmente extraídos para 8, garantindo a exatidão de 86% na identificação de falhas.

ABSTRACT. O trabalho realiza uma modelagem das curvas de degradação em turbinas de aeronaves sob condições reais de voo e também um comparativo entre técnicas de aprendizado de máquina baseadas em árvores de decisão. Os algoritmos utilizados são: Árvores de Decisão (AD), Floresta Aleatória (FA) e Gradient Boosting (GB). São empregados como métodos de avaliação de desempenho o coeficiente de determinação, o erro quadrático médio e a raiz do erro quadrático médio. Os resultados apresentados mostram o melhor desempenho da FA e do GB na estimação dos valores. Os coeficientes de determinação dos algoritmos atingiram valores médios superiores a 0,98, mostrando assim a eficiência dos modelos propostos para serem utilizados nesta aplicação.

ABSTRACT. O conceito da indústria 4.0 vem sendo amplamente implementado em todas as fases da indústria e traz a proposta de possíveis soluções para aplicações mais complexas tais como fluxo de dados, modelação, simulação de sistemas físicos, segurança e proteção. Dentre as tecnologias relacionadas a indústria 4.0 temos o gêmeo digital que se baseia nos modelos físicos gerados e sincronizados pela execução do ciclo de vida do processo. Assim, o principal objetivo da DT é fornecer a informação sobre o sistema físico para construir a sua representação sobre um gêmeo virtual. Temos também a análise de maturidade proposta por RAMI para avaliar em que contexto da indústria 4.0 o sistema se encontra.

ABSTRACT. A implantação de medidores inteligentes torna possível a coleta de leituras de consumo de energia, onde é possível extrair informações detalhadas sobre hábitos de uso da energia individual. O processo de desagregação compõe esse cenário visando a decomposição do consumo total de energia medido em nível domiciliar, comercial ou industrial nas contribuições de aparelhos elétricos individuais. O uso da informação desagregada, por um lado, pode ser aproveitado para desenvolver modelos preditivos capazes de prever comportamentos futuros de consumo de energia; por outro, pode ser fornecida diretamente aos clientes, de modo que os equipamentos de uma indústria tenham detalhado o seu uso de energia. Dessa forma é esperada uma otimização do consumo de forma eficiente. Este artigo apresenta uma proposta inovadora de arquitetura em nuvem para tratar a desagregação de energia de forma não-intrusiva com dados reais industriais, usando os métodos da literatura Combinatorial Optimization (CO) e WaveNILM. O desempenho dos os métodos foi comparado através de métricas conhecidas na literatura, como FScore, MAE e NDE.

ABSTRACT. Linear matrix inequalities are a powerful tool in the field of analysis and synthesis of robust control systems. Robust control by static or dynamic output-feedback are more complicated to be formulated as convex optimization problems based on linear matrix inequalities. One strategy to obtain formulations for static output-feedback control synthesis is to transform a state-feedback control synthesis formulation through change of variables that requires a choice of a matrix. The choice of this matrix affects the performance of the resulting controller or even the existence of a feasible solution to the problem. We propose in this work to apply an evolutionary optimization algorithm to determine the optimal value of this matrix, and other parameters of the original formulation, to obtain the optimal H-infinity robust control system. We present a case study to demonstrate the advantage of the proposed method.

ABSTRACT. O trabalho demonstra a distribuição das diferentes fontes renováveis de energia em relação às solicitações de acesso e indica o potencial de outras fontes de energia, com o desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias, para centros urbanos. No caso, o trabalho explana sobre a cogeração a gás natural, nos lugares onde a oferta de telhados e áreas para implantação de sistemas solares não são possíveis ou interessantes, devido à sombreamentos, posicionamento, limitação de área, geometria inadequada, custos das áreas ou outros tipos de interferências. Como parte do trabalho, é apresentado um estudo de caso e a análise financeira para sua demonstrar sua viabilidade. O futuro crescimento desse tipo de acesso deve ser considerado no planejamento e operação de redes de distribuição, pois terá uma participação considerável na constituição do sistema elétrico em centros urbanos.

ABSTRACT. Este trabalho tem por objetivo adaptar a estrutura e procedimentos de projeto de um estabilizador de sistema de potência (ESP) para o contexto do uso de conversores CC-CC para mitigar as oscilações decorrentes da conexão de cargas de potência constante (constant power load - CPL). Para isso, considera-se um conversor buck com tensão previamente regulada por um controlador e baseado nas contribuições de ganho e fase que as variações de potência causam no sistema, realiza-se o projeto de malha auxiliar ativa para mitigar esses efeitos. Além disso, através da modificação da estrutura dessa malha, avalia-se o desempenho e a estabilidade do sistema.

ABSTRACT. Este artigo apresenta a execução de ensaios utilizados para a comparação de três controladores de corrente por realimentação de estados obtidos a partir do regulador linear quadrático aplicados a conversores conectados à rede baseada na implementação do sistema de controle em Hardware-in-the-loop. A contribuição do trabalho está na descrição detalhada de três ensaios para a validação do sistema de controle em malha fechada, utilizando um Hardware-in-the-loop para emular a parte de potência do conversor, e um processador digital de sinais largamente empregado na literatura para a implementação do controle digital em tempo real. O primeiro ensaio permite concluir sobre a estabilidade sob variações da impedância de rede e também em operação em tempo real. O segundo ensaio permite concluir sobre a capacidade de rastreamento de referências de corrente de rede com variações de fase e amplitude, fornecendo uma medida da integral do erro quadrático. O terceiro ensaio permite concluir sobre a capacidade de rejeição de harmônicas na tensão de rede em regime permanente, fornecendo como medida a distorção harmônica total das correntes de rede e verificando a conformidade das harmônicas com os limites da norma IEEE 1547. Os resultados consideram sincronismo com a tensão de rede, atraso na implementação dos sinais de controle e o efeito da modulação vetorial, apresentando a corrente injetada na rede para cada um dos controladores em comparação, e as métricas pertinentes aos ensaios, indicando a viabilidade de implementação prática destes controladores.

ABSTRACT. Esse trabalho visa apresentar uma proposta de inicialização otimizada de parâmetros de um Controlador Adaptativo Robusto por Modelo de Referência (RMRAC). Uma vez que controladores adaptativos necessitam da inicialização de parâmetros para sintonia adequada do controlador, e essa escolha de parâmetros está relacionada com a experiência do projetista, a utilização de algoritmos de otimização para busca de um conjunto otimizado para o controlador se mostra viável, pois além de apresentar desempenho otimizado para a aplicação, passa a ser menos dependente da expertise do projetista. Para sintonia otimizada do RMRAC é utilizado um Algoritmo de Otimização por Enxame de Partículas (PSO), e o controlador é aplicado na regulação de corrente de um conversor conectado à rede com filtro LCL. São apresentados resultados de simulação em Hardware-in-the-Loop, onde é mostrado a eficácia da proposta e melhores resultados se comparado com um controlador sintonizado empiricamente.

ABSTRACT. This work investigates the hybrid active damping for grid-tied LCL inverters. This method uses, besides the capacitor current feedback, the point of common coupling voltage. Mathematical modelling is carried out and the analysis of the impact of the choice of damping gains in the system stability is presented by verifying the poles positions in the unit circle. For choosing the gains for both active damping and current controller, a particle swarm optimization (PSO) algorithm is used, considering robustness for grid inductance variation. Real-time simulation are provided to verify the effectiveness of the proposed method.

ABSTRACT. Este trabalho propõe um novo método baseado no uso de estabilizadores virtuais reconfiguráveis para estabilização e amortecimento de oscilações em conversores CC-CC com cargas de potência constante. Esse conceito, inspirado em blocos de reconfiguração para mascaramento de falhas, é utilizado neste trabalho para lidar com os efeitos da impedância negativa mantendo a operação com um controlador previamente projetado. Para isso, condições de projeto baseadas em desigualdades matriciais lineares são apresentadas para obter os parâmetros do estabilizador de forma a garantir a estabilização exponencial do ponto de operação do conversor. Simulações numéricas indicam que o estabilizador é capaz de melhorar o amortecimento do sistema e garantir a estabilidade diante de situações onde o controlador nominal não é capaz de estabilizá-lo.

ABSTRACT. Aplicações baseadas em de ações estão cada vez mais comuns no dia a dia. Isto porque possibilita ao usuário acionar equipamentos sem a necessidade de tocá-los e, além do mais, pode ser realizado remotamente. Desta forma, este trabalho propõem um método de reconhecimento de gestos utilizando uma redução de variáveis através da Análise das Componentes Principais (PCA) seguida de uma classificação por distância euclidiana. A proposta deste trabalho é interagir com um ambiente através de ações de um usuário. Para isso, foi necessária a criação de um base de dados utilizando quatorze classes de ações. A validação do classificador se dá por meio da análise online de operação e pelos resultados da matriz de confusão. Ao final, conclui-se que o classificador teve resultados superior a 80% para 6 classes. O principal benefício deste trabalho é formalizar um classificador simplista, que faz uso de uma pequena base de dados.

ABSTRACT. Com o aumento crescente na demanda pelo uso de derivados de petróleo juntamente com o aumento dos preços no mercado de óleo de gás, tem sido feito um grande investimento no desenvolvimento de tecnologias para todo o processo da cadeia produtiva desta indústria, tornando-a mais eficiente e confiável. Tecnologias baseada na digitalização, com uso massivo de TICs, vêm sendo desenvolvidas, sendo uma destas o conceito de gêmeos digitais. Gêmeos digitais são cópias digitais de equipamentos ou parques industriais completos, em tempo real, e têm sido desenvolvidos para a etapa de extração de petróleo. Entre os módulos componentes de um gêmeo digital está o de aquisição de dados, que utiliza sensores para monitorar os equipamentos digitalizados. Os dados obtidos são melhor estruturados utilizando uma ontologia. Neste artigo apresentamos uma ontologia para poços de petróleo equipados com bombeio centrífugo submerso. Esta ontologia será utilizada em um módulo de aquisição de dados, em um projeto de desenvolvimento de um gêmeo digital.

ABSTRACT. Federated Learning (FL) is a promising technology to address crucial problems, such as those related to data privacy, involved in training Machine Learning (ML)/Deep Learning (DL) models in a distributed way. On the other hand, Human Activity Recognition (HAR) from sensor data has recently gained more attention due to the evolution of the technologies involved, such as sensor availability, advances in ML/DL/Edge AI, and IoT. Due to computational resource constraints, which are common in edge devices, techniques must be employed to reduce the effort required to train the model on the device. Meanwhile, there’s the need to customize the ML model of each FL client with the specific data collected by that client. The present work explores the FL of an ML model for HAR in a set of twelve simulated FL clients, each with its own set of data from smartphone sensors. The FL loop starts from a global model that was previously trained in a centralized way, using a large dataset, different from the data used individually by each client during the FL. Thus, the FL constitutes a fine-tuning of the base model. The metrics collected are balanced accuracy and loss. Data is pulled from the public ExtraSensory dataset, creating a benchmark for future applications across device farms and in-the-wild devices. The results show that our models achieve equivalent or better performance than most methods found in the literature, using a relatively simple MLP model.

ABSTRACT. Os sistemas de Help Desk possuem uma rica base de informações, composta pelo histórico de atendimentos realizados, que pode e deve ser utilizada como base de consulta para atendimentos seguintes. Ferramentas comuns de busca, como buscas por palavras-chave, mostram-se inviáveis para busca em grandes datasets, além de poder trazer resultados não necessariamente relacionados ao problema. A proposta deste trabalho é investigar a capacidade de alguns algoritmos clássicos de classificação em encontrar a característica aqui definida como “relevância”: a característica de textos com algum conhecimento que possa ser reutilizado. A motivação é que os textos não relevantes possam ser removidos antecipadamente do dataset, permitindo que algoritmos complexos possam ser empregados em uma quantidade menor de informações. Nos testes realizados foram utilizados os classificadores Naive-Bayes, Adaptive Boosting, Random Forest, Stochastic Gradient Descent, Logistic Regression, Support Vector Machine e Light Gradient Boosting Machine. Os classificadores apresentaram acurácia abaixo de 0,8, indicando que, neste cenário, outras abordagens mais eficientes devem ser utilizadas.

ABSTRACT. Fruit harvest can be automated by low-cost robots integrating computer vision systems. For this purpose, the SVCf is a computer vision system appropriated to UAVs and collector robots in Agriculture 4.0. Initially, mango fruit (Mangifera Indica) was chosen to validate the proposed model used at SVCf. This proposed model can also be generalized to other types of fruit. R-CNNs were used to identify the fruits and color segmentation in the HSV space to identify the peduncles. In terms of results, above 97\% of accuracy was achieved in the correct identification of cut points in the peduncle of fruits located in real trees.

ABSTRACT. Os estimadores de estado estáticos ainda são amplamente utilizados para monitoramento e operação de sistemas elétricos. Este tipo de estimador faz uso somente de medidas obtidas no instante de operação, ignorando informações disponíveis de estados anteriores. Este artigo apresenta um método de pré-processamento de dados com base nas medições passadas, através de técnicas de regressão para detecção e correção de erros, fornecendo dados aprimorados para os estimadores de estado estáticos, especialmente em situações operacionais adversas. Essa abordagem não requer conhecimento da dinâmica do sistema, dependendo somente da disponibilidade de dados anteriores e pode lidar com amostras de dados pequenas e de alta granularidade. Ao contrário dos estimadores auxiliados por preditores, o método proposto opera sobre os valores medidos e fornece também uma saída de medições e não de estados. Os resultados obtidos com o sistema teste do IEEE de 30 barras mostram que o método proposto pode detectar e corrigir erros nas medições, melhorando a precisão do estimador de estado, com destaque para a capacidade de lidar com a perdas de dados fornecendo pseudomedidas de alta qualidade.

ABSTRACT. Neste artigo, o problema de identificação de módulos dinâmicos que operam em uma estrutura de interconexão complexa é abordado. Este problema é apresentado como uma extensão da configuração clássica de malha fechada onde pretende-se identificar de modo consistente as funções de transferência de uma rede dinâmica, com base nos sinais internos e externos da rede. O objetivo desse trabalho é fornecer uma comparação de métodos e aplicá-los para identificação de módulos embutidos em redes dinâmicas. Ferramentas de representação por grafos são apresentadas para verificar as condições de estrutura de interconexão da rede. Para uma topologia conhecida, mostra-se que métodos clássicos de erro de predição para identificação em malha fechada podem ser generalizados para fornecer estimativas dos módulos, sob circunstâncias experimentais determinadas. A análise e correção dos sinais que serão usados no preditor constituem a adaptação para o caso de redes e são discutidos nesse trabalho. Para isso, são considerados o método direto, que depende de modelos de ruído e o método em dois estágios, que é independente do modelo de ruído porém depende de sinais de excitação externo. Os resultados mostram que o método direto pode apresentar polarização e o método em dois estágios é capaz de reduzir a variância da estimativa dos parâmetros. Por conseguinte, os dois métodos apresentados mostraram-se capazes de estimar de modo consistente módulos locais em redes dinâmicas tendo o método em dois estágios apresentado melhores indicadores.

ABSTRACT. O minério de ferro se coloca na segunda posição dos itens de maior valor exportados pelo Brasil em 2020, sendo a Vale S.A. a maior exportadora desta commodity no mundo. Neste ponto, a estimativa do comportamento futuro da série temporal de preços de minério de ferro a curto prazo é uma ferramenta importante na elaboração de projetos de mineração, em especial na tomada de decisões relacionadas ao planejamento operacional. O presente trabalho avalia, neste contexto, a acuracidade dos modelos nebulosos PWFTS (Probabilistic Weighted Fuzzy Time Series) e FDT (Fuzzy Decision Trees) na previsão de preços de minério de ferro, ao apresentar um estudo comparativo com os modelos preditivos ARIMA, Multilayer Perceptron (MLP) e Xgboost. Para garantir a variabilidade dos padrões de entrada, os dados são distribuídos em subconjuntos, por meio da técnica de janelas deslizantes. Em um contexto multivariado, variáveis preditoras são selecionadas por meio de análise correlacional com a série temporal principal, com destaque para a inclusão do excedente produtivo de minério de ferro da Vale S.A. Os resultados para a modelagem univariável e multivariável indicam superioridade dos modelos nebulosos nas métricas RMSE e MAPE.

ABSTRACT. Process modeling is a way of identifying and predicting possible failures in various systems, thus seeking to eliminate production waste. The use of mathematical models makes it possible to represent a given system in several different ways, depending on the perspective to be considered when choosing the system. This paper aims to model the data obtained from the battery discharge of a quad-rotor drone, Parrot Rolling Spider, in which two new Shoot Li-Po batteries, model XT-412, were used. For each battery, 5 tests were performed, and for each one, the battery discharge profile was recorded, ranging from 3.30V to 4.10V, at intervals of 50(mV). Such data were analyzed with the MATLAB program platform, system identification toolbox, which is used to build mathematical models of dynamic systems from measured input and output data. Within the tool, it was possible to model four mathematical models: ARX, OE, NARX and Hammerstein-Wiener, where the correctness values of these models can be seen in this work.As results it can be highlighted that the non-linear Hammerstein-Wiener model presented the highest accuracy, but presented the highest Computational Execution Time.

ABSTRACT. Facial recognition technology is constantly being used in the most diverse sectors, from facial expression analysis to measure customer satisfaction in stores to a police instrument for identifying people. To summarize, from an image obtained by a camera, the technique identifies faces contained in that photo and compares them with a database of faces previously registered in the system. Based on advances in terms of algorithms and processing of hardware obtained in recent years, it was possible to provide solutions for verification and facial recognition through modern cell phones. The present work addresses the problem of facial recognition analysis that has the potential to scale for applications based on server processing. Using the FaceNet Convolutional Neural Network, this study brings results in different public (Labeled Face in the Wild and CelebFaces) and private databases. This study obtained satisfactory results with an accuracy of 90% in the best cases for private databases. As part of the work, this study also sought to evaluate the effect of partial occlusion on faces from the use of face masks because of the Covid-19 pandemic scenario, obtaining satisfactory results above 80%.

ABSTRACT. No cenário de modernização do sistema elétrico das plataformas de produção de petróleo e gás, estratégias de eficiência energética e inserção de fontes alternativas de energia tem proporcionado novas aplicações na área. A integração de inversores de frequência para controle e operação de máquinas de elevada potência, conversores eletrônicos de energia para acoplamento de fontes alternativas e sistemas de armazenamento de energia proporcionam desafios no âmbito de controle do balanço energético e qualidade de energia elétrica (QEE), entretanto também geram oportunidades para exploração desses temas no gerenciamento do sistema elétrico da planta. Nesse cenário, esse artigo tem como objetivo a avaliação de um sistema elétrico típico de plataformas de produção de petróleo e gás (O&G), especialmente no contexto da aplicação de conversores de frequência como elementos ativos no controle cooperativo da qualidade de energia elétrica.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta um sistema de geração de energia eólica acionado por Gerador de Indução Gaiola de Esquilo (GIGE), conectado à rede elétrica e que faz a mitigação de harmônicos das correntes da rede elétrica por meio de um Filtro Ativo de Potência (FAP) que utiliza a estratégia das potências instantâneas (p-q). O sistema é composto por turbina eólica, caixa de velocidade, GIGE, conversor eletrônico de potência back-to-back e cargas não lineares. É realizado o controle do GIGE e da potência entregue à rede elétrica, além da realização de MPPT por meio do método da velocidade ótima de ponta. O sistema estudado foi matematicamente modelado e simulado usando o software Matlab / Simulink. Resultados de simulação confirmam a eficácia da pesquisa proposta.

ABSTRACT. In recent years, the number and capacity of solar photovoltaic (PV) installations connected to the power system are growing at a rapid pace worldwide. Therefore, power quality issues related to voltage regulation and grid stability are becoming relevant problems for distribution networks and PV owners. To mitigate these impacts, interconnection standards have been amended to add smart features to solar PV inverters as “Smart Inverters”, such as Low Voltage Ride-Through (LVRT) and dynamic voltage support. This paper explores the Volt-Var control as a dynamic voltage support during faults in smart inverters with LVRT capacity. Furthermore, this work also develops different strategies to deal with DC link voltage level and converter capacity limitation. The simulation results show the reactive power injected to the system, the behavior of the inverter terminal voltage, and the DC link voltage level for different current priority techniques.

ABSTRACT. Estimadores de estado (EEs) estão entre as mais importantes ferramentas para modelagem em tempo real de sistemas de potência. Com o advento dos Sistemas de Medição Fasorial Sincronizada (SMFS), combinações de medidas de Unidades de Medição Fasorial (UMFs) Sincronizada e Unidades de Terminal Remoto permitiram o desenvolvimento de EEs com maior precisão. No entanto, apesar das vantagens da utilização de UMFs no processo de estimação de estado, em função de permitirem o monitoramento direto e de forma síncrona das variáveis de estado do sistema (as tensões complexas nodais), típicos problemas de estimação de estado em tempo real ainda permanecem, tais como os relacionados à observabilidade de conjunto de medidas. Dentro deste contexto, este artigo propõe um processo de estimação de estado para monitorar a margem de estabilidade de tensão de barras que não são diretamente monitoradas por medidores. Um método bem conhecido baseado na matriz $H_{\Delta}$ foi estendido para possibilitar análise de redundância e de observabilidade de sistemas de medição contendo somente medidas de UMFs, usando coordenadas retangulares para as medidas fasoriais e as variáveis de estado. Um EE linear, baseado em Mínimos Quadrados Ponderados, é implementado para estimar as tensões complexas de barras observáveis, possibilitando, dessa forma, a estimação da margem de estabilidade de tensão de todo o sistema. Resultados de simulações executadas nos sistemas testes do IEEE de 14 e 118 barras validam a eficácia do esquema proposto.

ABSTRACT. In an electric power system, the assessment and prediction of dynamic safety are essential to avoid interruptions in the supply of electricity to consumers, in addition to ensuring that the system operates reliably. Regarding the transient safety assessment, predicting the behavior of the electrical power system in the post-fault period within a short time interval is essential so that preventive and, if necessary, corrective actions are taken. In view of this, the present work proposes to develop an approach based on artificial neural networks for the prediction of transient stability in an electrical power system through measurements that can be easily acquired by phasor measurement units, such as magnitude and voltage angle of the buses. In the proposed structure, the smallest number of measurement cycles necessary to accurately assess the state of the grid was investigated. The results obtained in the IEEE 68 bus system show the efficiency of the predictor that obtains an accuracy of 97.5% in the classification from 6 consecutive measurement cycles of the system response. When only 1 measurement cycle was provided to the predictor, high accuracy was also achieved (96.1%) by the proposed methodology.

ABSTRACT. This paper presents the development of a virtual real-time test platform for intelligend electronic devices (IEDs) with high impedance fault detection function. High impedance faults are very common events in overhead distribution systems, being difficult to detect due to it's low current magnitude. Considering the difficulty of recording oscillographies of these faults, and the availability of real-time digital simulations, this paper proposes a test platform for protection devices. In order to accomplish this, a real-time simulation platform from Typhoon HIL Inc., equipped with a Typhoon HIL 604 is used. The elaboration and validation process of the high impedance fault model proposed by Gautam and Brahma (2013) is demonstrated, testing the parameters of three different surfaces. The results reflect what is expected for high impedance faults, with the tests occuring dynamically through the accesses of the low-level interface of the used IED.

ABSTRACT. A contribuição de geradores de velocidade variável nos sistemas elétricos modernos tem crescido, principalmente devido à instalação de turbinas eólicas. Esses geradores usam configurações distintas de máquinas elétricas e conversores eletrônicos, sendo uma das principais a combinação de geradores síncronos e inversores de tensão bidirecionais de três níveis. Um dos pontos que devem ser avaliados é a operação destes durante a ocorrência de faltas elétricas. Dentro desse contexto, o presente artigo tem como objetivo apresentar uma análise de faltas elétricas em geradores síncronos de polos salientes controlados por conversores back-to-back de três níveis do tipo Neutral Point Clamped. Como caso de estudo foi utilizada uma simulação usando o software Simulink, na qual foram definidas faltas elétricas. Notou-se que as faltas afetam diretamente o comportamento do gerador de velocidade variável e que as diferenças nas variáveis medidas podem ser usadas para distinguir entre faltas que ocorrem no lado da rede ou do gerador.

ABSTRACT. Este artigo apresenta a aplicação da decomposição variacional dos modos associada ao operador de energia Teager para a extração dos dados característicos dos sinais na localização de faltas em linhas de transmissão utilizando a teoria das ondas viajantes, a partir de dados de dois terminais, para um sistema teste que possui uma linha de 200 km entre duas fontes de tensão. A simulação do sistema de potência foi realizada através do software MATLAB/Simulink®, com a leitura dos sinais de tensão e corrente, considerando todos os tipos de faltas, a variação do local de ocorrência, do ângulo de incidência e da resistência da falta. Os resultados numéricos e gráficos comprovaram a baixa dependência da resistência de falta na estimação da distância do local de ocorrência ao terminal principal de leitura e mostraram alta precisão para a metodologia utilizada.

ABSTRACT. Localization of high impedance faults (HIFs) is a difficult task in power distribution systems, since the fault currents are of small magnitude, making conventional protection equipment incapable of detecting them. As a solution to the problem of locating FAIs, this work presents a method based on exhaustive search that relates system state variables with phasor measurements of network voltage and current made by PMUs (phasor measurement units). However, errors and uncertainties in the measurement data can compromise the accuracy of the data. Due to this, the algorithm that locates the approximate distance of the fault was submitted to input data with errors of different amplitudes obtained from the measurements of the PMUs and in uncertainties in the estimation of the load, in order to represent the system data with greater fidelity. The method was tested with the IEEE 34 bus system for phase-to-ground faults and proved to be robust to the influence of measurement errors.

ABSTRACT. Faltas em sistemas de distribuição afetam diretamente os índices de qualidade da energia elétrica e confiabilidade do sistema, gerando altos custos financeiros. Logo, determinar precisamente o local da falta, reduz o tempo despendido para a manutenção e reestabelecimento do sistema, principalmente quando há ocorrência de faltas permanentes. Este trabalho apresenta um algoritmo de localização de faltas baseado na teoria de ondas viajantes. O algoritmo consiste em analisar os sinais de altas frequências, oriundos da falta, utilizando a Transformada Wavelet Discreta, que detecta com precisão as ondas refletidas, após a falta, nas extremidades da linha. A abordagem proposta, foi validada por meio de simulações no software PSCAD/EMTP, considerando o sistema teste CIGRE com topologia radial. Os resultados obtidos são promissores, visto que as faltas puderam ser localizadas com erros médios inferiores a 1%.

ABSTRACT. The main target of this paper is to present the development steps of a visible light communication (VLC) system applied to solid-state lighting (SSL) with frequency suitable to an universal software radio peripheral (USRP) hardware. The goal is establish a communication channel according to the frequency response limits of the hardware used, to make possible studies of VLC applications with real-time evaluation of the performance metrics as: Bit error rate (BER), data rate, illumination, power, and communication efficiency.

ABSTRACT. This work carries out a study that aims to obtain a residential energy consumption management solution based on industry 4.0 concepts and technologies, such as augmented reality and IoT, and the modeling of Digital Twins. This system enables the storage, monitoring, and visualization of energy consumption data from an energy meter located in a residence in the city of Curitiba-PR. The proposed architecture was divided into three layers: hardware, cloud, and software resulting from the combination of IoT and Digital Twins architecture modeling. The results are satisfactory because with the solution obtained it became possible to manage the energy consumption of the residence in question, providing the consumer with the monitoring of their consumption online, enabling decision-making and insights (indications) for actions, aiming at efficient consumption in the context of energy efficiency.

ABSTRACT. This article presents a comparison between IoT architectures focused on monitoring the purified water production station of a pharmaceutical industry. The main difference between the two architectures presented is in the configured topology and in the communication protocols used to collect data from IoT devices installed on the equipment. The first architecture is based on the use of the MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) protocol, where each device sends the collected data individually and the consumer is responsible for the organization. The second architecture is based on a wireless sensor network using the ESP-Now protocol, in which a centralizing device is added to manage and synchronize data. The results demonstrated the greater stability and reliability of the second architecture, but there are advantages and disadvantages in the two configurations detailed in the article.

ABSTRACT. A tecnologia de comunicação baseado em modulação LoRa (Longe Range) é um tema bastante atual em IoT (Internet das Coisas) dada sua alta aplicabilidade devido suas características de baixo consumo de energia e transmissões de longo alcance. A maioria das aplicações utilizando LoRa envolve da disposição de rádios transceptores em pontos fixos, tais como o monitoramento de plantações, sensoriamento domiciliar, acompanhamento da produção industrial, entre outros. Por outro lado, existe bastante demanda por aplicações móveis, tal como a telemetria veicular. Neste artigo, um protótipo de sistema de telemetria automotiva utilizando as tecnologias LoRa é apresentado. Dessa forma, o processo de construção e integração de hardware e software é descrito, assim como seus resultados experimentais.

ABSTRACT. This paper discusses some of the findings from an applied research project aimed at designing automated irrigation systems utilizing Industry 4.0 concepts. The scope of this publication is limited to showing the materials and methods used in the creation of a prototype designed to digitalize, transmit, and store soil water tension readings in a cloud database. Details of the interface designed for accessing data over the Internet are also offered. Such qualities match the given system with the Internet of Things (IoT) concept and and show that it can be usedto track relevant sensory data in irrigation process automation.

ABSTRACT. Even with the exponential increase in the number of electric and hybrid vehicles in Brazil and in the world, it is expected that the propulsion technology based on internal combustion engines will still prevail until the year 2050. The current automobile scenario is facing ambitious goals of reducing emissions and improving energy efficiency. Several technologies have been applied to increase the efficiency and reduce polluting gases of internal combustion engines. The advantages of using these technologies are even more attractive in Brazil with the presence of sugarcane ethanol, which has a practically neutral carbon balance. However, technologies to make internal combustion engines more efficient and increased electronic content in modern vehicles make it necessary to have greater electrical energy availability in vehicles. The main objective of this work is the construction of a switched-flow \emph{in-wheel} electric machine to increase the availability of electric energy in a light passenger vehicle and, consequently, improve the overall efficiency of the system.

ABSTRACT. A utilização de meios de transporte elétricos está em plena expansão. Este fato nos leva a implementação de novas tecnologias relacionadas ao seu método de carregamento. Atualmente, o carregamento sem fio, conhecido como sistema WPT (Wireless Power Transfer), está sendo amplamente estudado e implementado. Assim, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica dos principais aspectos e características do sistema IPT (Inductive Power Transfer), ou seja, com foco no acoplamento indutivo. Além disso aborda o dimensionamento das bobinas para a aplicação em um projeto de um carregador WPT de 3,6 kW operando em 85 kHz, respeitando os padrões previstos na norma SAE J2954. Por fim, o acoplamento indutivo é simulado juntamente com o circuito elétrico para validação da metodologia de projeto.

ABSTRACT. The objective of this work is to model a backhoe loader in order to size the electrification power of its powertrain. This paper presents the backhoe loader operating cycle called backfill in this paper. The series hybrid electric topology was the chosen option to perform the backfill. The backhoe loader modeling is done based on external resistance forces. The power sizing of the electrification main components was done based on the technique used to on-road vehicles. The backhoe loader modeling and the power sizing were easily implemented in MATLAB software. The simulation results showed that the backhoe loader is not able to recover braking kinetic energy along the backfill. The power minimization of the engine-generator set maximizes the capacities of power and energy of the energy storage source.

ABSTRACT. Este artigo apresenta o modelo médio de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) de uma microrrede CC (MR CC) de um veículo elétrico (VE) composta por dois conversores CC-CC acoplados compartilhando potência ao mesmo barramento. As entradas do modelo são a tensão da bateria e o perfil de carga do VE, que representa a corrente solicitada durante acelerações e recargas nas desacelerações para a condução em uma dada pista. As quatro saídas do modelo são obtidas como combinações lineares das entradas por meio de uma matriz de ganho, cujos elementos são funções dos parâmetros elétricos da MR. A influência das resistências parasitas na resposta do modelo também foi analisada através da representação dos ganhos em curvas tridimensionais. O modelo é validado através de simulações para três perfis de cargas, incluindo um ciclo de condução para VE Fórmula SAE (FSAE) na pista de Piracicaba-SP. Para todos os ciclos, o modelo médio apresentou erros inferiores a 5% em relação ao circuito chaveado da MR. As resistências parasitas tiveram pouca influência no modelo, apresentando pequenas variações na matriz de ganho à medida que seus valores foram variados. O modelo desenvolvido permite uma análise mais confiável do comportamento dinâmico das variáveis de estado da MR, o que possibilita o projeto de sistemas de controle e dimensionamento dos conversores.

ABSTRACT. To reduce emissions, the incentive to commercialize electric vehicles has been encouraged in several countries of the world. With this growth, several challenges arise regarding the new form of vehicular propulsion and one of the main challenges is related to the autonomy of electric vehicles. In this sense, the development of DC/DC converters with the high power density and, mainly, high efficiency have been the object of study by automakers and researchers around the world. The objective of this work is to evaluate the impact of the efficiency of commercial auxiliary power modules in electric vehicles concerning their autonomy and to make a comparison between high levels of efficiency and high power density, important for vehicular applications.

ABSTRACT. This work proposes a null space-based controller for a formation composed by a multi-articulated robot vehicle (MARV) in backward movement and an unmanned aerial vehicle (UAV), capable of avoiding collision with ground static obstacles during navigation. The proposed formation allows the UAV to analyze the environment from a top view, adding inspection capability to the MARV. The objective is that the virtual robot representing the formation avoids ground obstacles, mimicking real applications, such as in agriculture. Besides taking care of the control of the MARV-UAV formation, the proposed system also controls the backward movement of the MARV to avoid \emph{jackknifing}, the shock between the trailers or between the first trailer and the tractor, while the multi-articulated robot follows a path. In this context, the article proposes to use the null space-based behavioral control technique to a MARV-UAV formation, to manage the conflicting tasks of following a path and avoid obstacles surrounding it. Results obtained running simulations, also shown here, validate the control system proposed to guide the MARV-UAV formation.

ABSTRACT. A Tilt-Rotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is an underactuated mechanical system with highly nonlinear and coupled dynamics, that is often subjected to parametric uncertainties, unmodeled dynamics, and external disturbances. To cope with such adversities, this work proposes a robust adaptive controller capable of handling the full flight envelope of the UAV which is composed of cruise and hover flight modes. Most importantly, this work addresses the transition between hover and cruise flight and vice versa. To do so, a multi-body nonlinear dynamic model of a Quad-tiltrotor Convertible Plane (CP) Vertical Take-Off and Landing (VTOL) UAV, here called QuadCP-VTOL, is obtained using the Lagrangian formalism which takes into account nonconservative forces and torques applied by the propellers, tilting mechanisms, canards, wings, and horizontal stabilizers. Thereafter, a Linear Parameter Varying (LPV) model that covers the full flight envelope of the aircraft is derived from the nonlinear model. Accordingly to the adaptive mixing technique, several robust H-infinity state feedback controllers are designed based on a parallel distribution compensation (PDC) method alongside a pole clustering technique to ensure better closed-loop performance. Results of numerical experiments conducted on a high fidelity simulator in a Hardware in the Loop (HIL) framework are presented to corroborate the efficacy of the proposed control strategy.

ABSTRACT. Nas últimas décadas, nanossatélites no padrão CubeSat tornaram acessível para universidades e pequenas empresas chegarem ao espaço e estudarem tais tecnologias. Nesse contexto, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) propôs o projeto CONASAT, que objetiva atualizar o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCD), substituindo os antigos satélites por uma nova constelação de nanossatélites no padrão CubeSat. Além dos satélites, o SBCD também é composto por estações terrestres e Plataformas de Coleta de Dados (PCDs) espalhadas por todo o território brasileiro. Este artigo apresenta o projeto de um computador de bordo (OBC, do inglês \textit{Onboard computer}), composto por componentes de prateleira (COTS), para satélites CubeSat de órbita baixa. Visando obter os requisitos para sistemas digitais em órbita baixa, este trabalho propõe o esquema eletrônico e a placa de circuito impresso (PCB) de um computador de bordo compatível com a arquitetura e subsistemas do primeiro satélite da constelação SBCD, o CONASAT-01, bem como o software e o sistema operacional necessários para a missão. A placa desenvolvida embarcará o sistema operacional FreeRTOS em um microcontrolador STM32 para gerenciar e executar as tarefas das missões. Todos os drivers de comunicação também serão desenvolvidos. A nacionalização do OBC compatível com a missão programada e com o mercado global é uma das principais contribuições desse artigo: fortalece a pesquisa de satélites no Brasil enquanto ajuda a desenvolver o próximo CubeSat do projeto CONASAT.

ABSTRACT. Applications involving unmanned aerial vehicles (UAVs) have grown over the past decade. With the advent of technology, especially in sensors, batteries, and actuators, using this type of aircraft has proven cheaper than other solutions. However, it is necessary to guarantee safety and robustness in autonomous flight. In this sense, this paper implements a disturbance observer-based control (DOBC) architecture by combining a robust recursive linear-quadratic regulator with two distinct disturbance estimators. In addition, we tested three other controllers widely used in the literature inside the architecture. We perform practical experiments with a commercial quadrotor and analyze the effects of the parametric variations during flight. We compare the flight performance among the implemented controllers and analyze the performance of each of them with each disturbance estimator. The experimental results show the performance improvement of using a robust controller and a DOBC architecture in a system with parametric variations.

ABSTRACT. This paper presents the results of a study to implement a motion cueing algorithm for a six DOF flight simulator motion base. More specifically, getting specific forces and angular velocity from X-Plane Simulator, communication between X-Plane and dSPACE board 1104, and motion cueing parameter optimization. We evaluate the simulation realism by using an objective performance indicator. The specific forces and angular velocities at the simulator are measured by an inertial measurement unit (IMU). The experimental results revealed that the motion base is capable of producing motion simulation quality comparable to that produced by similar research simulator motion bases.

ABSTRACT. Com a evolução da Industria 4.0, a automação na indústria tem se intensificado e realizado processos de automatização das atividades que exigem repetição e que são executadas por humanos, reduzindo as atividades com esforços físicos e os posicionando no monitoramento e solução de problemas inesperados para tomarem decisões quando requeridos. Este projeto buscou uma solução para uma fábrica de ar-condicionado do Polo Industrial de Manaus, LG Electronics, onde existe uma linha de produção, na qual é manufaturada uma subparte do produto, chamada control box ou caixa de controle. Em um dos postos de trabalho dessa linha, o operador realiza as seguintes atividades: retira produto da linha, faz leitura do código de barra do modelo do produto e inspeções visuais dos componentes. Após as inspeções, o operador faz o julgamento da velocidade dessa linha em relação à linha de montagem final e decide se o produto continua no processo produtivo ou se deverá ser armazenado em um buffer. Nesse contexto, surgiu a motivação para pesquisa e desenvolvimento de um protótipo funcional para automação do processo descrito, destacando a implementação de um buffer inteligente para armazenamento temporário dos produtos a partir da avaliação do ritmo de produção atual da linha de montagem final.

ABSTRACT. Um dos maiores desafios existentes dentro do setor de utilities está no desenvolvimento de métodos robustos e de baixo custo para a realização massiva da medição remota e do faturamento de seus clientes. O foco deste artigo consiste no estudo do protocolo de rede sem fio em longa distância LoRaWAN para desenvolvimento de uma infraestrutura de medição avançada (AMI) para realização da medição remota e faturamento de gás natural de clientes industriais que possuam o corretor de volume de gás tipo PTZ instalado em suas plantas. A solução de AMI é composta por um módulo remoto para coletar as variáveis dos corretores de medição de gás e transmitir essas informações usando LoRaWAN e uma plataforma de IoT para o gerenciamento da comunicação e gestão dos dados de medição

ABSTRACT. This work presents the construction of a Ball and Beam system and the design of a nonlinear controller applied to it. This problem consists of controlling the position of a sphere that moves over a bar, keeping it at the desired set-point. Based on the system model, it was designed a Feedback Linearization controller capable of stabilizing the system and, thus, controlling the sphere in the desired position. The controller was firstly validated in simulation and then was embedded in a microcontroller to control the real system.

ABSTRACT. Inverted pendulums are an important class of underactuated systems. This paper presents a flywheel inverted pendulum (FIP) design to evaluate the performance of Swing-up and Balance control algorithms. The Swing-up algorithms evaluated are based on Energy Control strategies. The rise time and an estimation of the energy spent on this task were used as assessment metrics. Two closed loops with PID controllers were implemented to perform the Balance control of the FIP. The analyses were carried out based on the data generated from simulations and experiments. The results showed that the Maximum Energy algorithm was able to perform the swing-up with less time and lower energy consumption. Additionally, it resulted in lower errors during the execution of the Balance control, since the system conditions provided by this swing-up strategy contributed to the robustness of the system.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma metodologia para o projeto de controladores múltiplos ressonantes visando a regulação de tensão em fontes ininterruptas de energia (UPSs) operando em paralelo para a alimentação de uma carga comum. Primeiramente é obtida uma representação em espaço de estados do sistema interconectado operando com controladores decentralizados, isto é, baseados apenas em medidas locais. São propostas condições na forma de desigualdades lineares matriciais (LMIs) que garantem a estabilidade robusta do sistema quando ocorre a inserção/retirada de novas fontes ou a variação da carga. A síntese dos controladores é feita a partir da solução de um problema de otimização convexo diretamente relacionado ao valor RMS da corrente circulante entre as UPSs. Simulações considerando a operação paralela de duas UPSs de 3,5 kVA via droop são apresentadas para ilustrar o método proposto.

ABSTRACT. In this paper, a new automatic control technique based on fractional-order systems is investigated in order to improve the performance of the Power Systems Stabilizer (PSS), making the Electric Power System (EPS) most efficient. From which, use the dynamic model of the 10 kVA scaled-down generation system. Initially, two power system stabilizers are tuned and therefore, a methodology for the design of stabilizers is proposed, based on the fractional-order pole placement (FOPP). The behavior of the lead-lag compensators is evaluated through simulations, through MATLAB/Simulink. Soon, we sought to compare the performance of conventional and fractional PSS and, analyzing the results obtained, the system with FOPSS via fractional pole placement was the one that best dampened the electromechanical oscillations and presented the lowest control effort.

ABSTRACT. This paper deals with the problem of robust output regulation of planar two degrees of freedom robotic manipulators. An internal model controller is synthesized by a systematic framework that considers polynomial mappings of the steady-state condition. The closed-loop stabilization is guaranteed by using a descriptor differential-algebraic representation of the system. This methodology allows us to cast the controller design problem as a convex optimization problem subject to linear matrix inequalities.

ABSTRACT. The increasing penetration of distributed generation poses significant challenges for the ideal and safe operation of distribution systems, adding variability and uncertainty to modern networks. New methodologies need to be developed to reduce the negative impacts of distributed generation on the distribution system and to improve operators’ situational awareness in the control center. Hence, this paper presents a critical review of the main challenges that operators face in developing situational awareness in the operation of active distribution systems. Besides technological limitations, the bibliography review shows that the lack of standard features regarding operational requirements for security, quality, and performance cause inadequate situational awareness of the network. In this context, the performance of eight indexes representing the system’s operational criteria is analyzed in the IEEE 34-bus test system through the variation of the penetration level of distributed generation, changes in system loading, and network reconfiguration. The results highlight the importance of a complete picture of the system for situational awareness to help the operator’s decision-making during the dynamic network operation.

ABSTRACT. O presente artigo apresenta a utilização de três métricas de similaridade dinâmicas: Dynamic Time Warping (DTW), Edit Distance on Real signal (EDR) e, Time Warp Edit Distance (TWED) para detecção de distúrbios (novidades) em sinais de Qualidade de Energia Elétrica (QEE). DTW, EDR e TWED são ferramentas matemáticas de comparação entre dois vetores, gerando uma medida de similaridade entre eles. A detecção de novidades acontece pela comparação de um frame (vetor) de referência com o frame em análise. Caso a distância entre os dois frames ultrapasse um valor de limiar, detecta-se uma novidade. Para avaliar a qualidade dos métodos propostos, determina-se a probabilidade de detecção e a probabilidade de falso alarme, utilizando-se para isso a curva ROC (Receiver Operating Characteristic). Os testes são realizados em ambiente Matlab®. As três métricas apresentaram um bom desempenho em detecção de novidades de sinais, principalmente a TWED para sinais com SNR = 60 dB e, EDR para sinais com SNR = 30 dB, atestando a importância da aplicabilidade em detecção de distúrbios presentes em Sistemas Elétricos de Potência (SEP).

ABSTRACT. In recent years, there has been a growing demand for energy solutions considered clean, especially wind energy, which in 2018 was responsible for 8.3% of the national energy matrix. Wind energy has numerous advantages, such as the fact that it is inexhaustible, clean, and contributes to local economic development, among others. However, it is surrounded by numerous challenges regarding availability, which is related to the possibility of occurrence of ramp events. In this sense, models capable of accurately predicting the output power of wind farms are increasingly being investigated. This paper aims to understand the basic characteristics of ramp events and analyze the effects on the electrical power systems, seeking to point out predictive proposals to contribute to the development of a model capable of making an accurate prediction of ramp events.

ABSTRACT. O artigo apresenta um estudo experimental realizado com o uso do simulador regenerativo de rede NHR 9410 com a finalidade de se realizar estudos de integração de sistemas de geração distribuída às rede elétricas principalmente do ponto de vista de variações de tensão. O processo é realizado implementando uma impedância virtual, a qual emula os valores de impedância de linhas, onde os testes são realizados com o simulador de rede submetido a diferentes condições de potência ativa e reativa. O experimento é validado por meio da conexão de um sistema de armazenamento de energia em baterias ao simulador de rede.

ABSTRACT. Com o intuito de aumentar a geração de energia solar em uma menor área de instalação, ou seja, maximizar a irradiação captada, desenvolveu-se o projeto de uma árvore solar. Vários são os parâmetros utilizados em sua construção e, dentre eles, o ângulo de divergência, ângulo entre dois módulos fotovoltaicos consecutivos, é uma variável que auxilia na eficiência de captura de luz. Estudos em plantas envolvendo modelos matemáticos comprovam que ângulos divergentes iguais ao ângulo de Fibonacci (ou ângulo de ouro), cujo valor é 137,5 e iguais ao ângulo de Lucas, cujo valor é 99,5, proporcionam melhores resultados na irradiação pois diminuem o sombreamento das folhas no modelo em espiral. Assim, para se obter um modelo matemático da árvore e verificar a relação ângulo divergente com irradiação e, dessa forma, estudar os pontos de máximo dessa curva, foi utilizado o processo de identificação de sistemas para modelar uma árvore. O objetivo é verificar quais são os ângulos que fornecem a máxima irradiação. O modelo utilizado foi o modelo estático, utilizando o método de mínimos quadrados (MMQ), através de dados coletados por simulação via software Rhinoceros.

ABSTRACT. Este trabalho tem por objetivo apresentar a aplicação do algoritmo de otimização por enxame de partículas (PSO) na solução do problema de Despacho Econômico de Carga (DE) em sua formulação clássica, considerando as perdas nas linhas de transmissão e os limites das unidades geradoras. Foram realizados dois estudos de caso para sistemas de três e seis unidades geradoras para demonstrar a aplicabilidade do método, além disso, foram feitas comparações de dois critérios de parada distintos, por número máximo de iterações e por erro. O PSO foi implementado em linguagem de programação Python em ambiente Jupyter Notebook. Os resultados foram comparados entre si e com a solução por otimização clássica via multiplicadores de Lagrange presente na literatura. Os resultados obtidos demonstraram a aplicabilidade do PSO para os problemas de DE considerados. Outra conclusão obtida deste trabalho foi que o critério de parada por erro pode retornar resultados não confiáveis, visto que nos experimentos feitos com 20 execuções do algoritmo, este critério aumentou a variância das métricas analisadas e do número de iterações, concluindo que o número de iterações para cada experimento deve ser conhecido, garantindo a robustez dos resultados.

ABSTRACT. PLLs are synchronism circuits used in different applications ranging from signal processing to real-time algorithms applied to active power conditioners. The PLLs used in single-phase circuits can be composed by the association of quadrature signal generating circuits, such as the second-order generalized integrator (SOGI) or the all-pass filter (APF). The association of single-phase PLLs to quadrature signal generators results in a similar performence in comparison to three-phase PLLs, with no transient double-frequency oscillation. In this context, this work exploits the digital implementation in FPGA of SOGI-PLL and APF-PLL circuits through an approach based on high level synthesis (coding done in C++). A fixed-point architecture was applied to implement the PLL algorithms in 2MHz interrupts. In this case, the developed IPs (Intellectual Property) represented each of the PLLs through the included tools in the Xilinx Software VIVADO 2020.2. In this paper there are simulation and experimental results through the FPGA. In both cases, the proposed digital implementation tracked the input signal over a period of approximately 0.06s.

ABSTRACT. Uma das formas de se reduzir a EMI (do inglês Electromagnetic Interference) conduzida nos drivers de LED (do inglês, Light-Emitting Diode), é através da escolha de conversores CC-CC que possuam uma baixa ondulação (ripple) na corrente de entrada, como é o caso do conversor SEPIC com indutores acoplados. Nesse conversor, através de uma técnica chamada ripple steering é possível mediante ao ajuste dos parâmetros dos indutores reduzir teoricamente a zero o ripple da corrente de entrada. Porém na prática a aplicação dessa técnica é difícil, visto que há incertezas nos parâmetros dos indutores utilizados, que impedem a realização de conversores com ripple nulo com repetibilidade aceitável. O objetivo desse trabalho é minimizar o conteúdo harmônico da corrente de entrada sem que as incertezas dos componentes utilizados produzam grandes variabilidades no ripple. Para realizar a propagação de incertezas foi utilizada a simulação de Monte Carlo (SMC). Um estudo de caso foi realizado com uma lâmpada de 50 W acionada a partir de 127 V (rms), onde obteve-se com um nível de confiança de 95% um ripple de (30 ± 7,5)%.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma proposta de controle de corrente por meio do controlador de modos deslizantes mais PI (SMC+PI), aplicado a um inversor monofásico em ponte H conectado à rede elétrica com a utilização de filtro LC na saída como interface. Para tal objetivo, fez-se a modelagem matemática do inversor monofásico com o filtro LC, projetou-se o controlador por modos deslizantes mais PI, em seguida, mostrou-se os resultados das simulações obtidas para a validação da proposta, e por fim fez-se a conclusão. Esta técnica de controle é empregada na realização do controle da corrente a ser injetada na rede e foi aplicada a um modelo de inversor monofásico com filtro LC desenvolvido no software Matlab/Simulink®, resultados obtidos em bancada experimental validam a proposta.

ABSTRACT. A rugosidade em tubos de abastecimento de água é um parâmetro importante no dimensionamento hidráulico e que com o passar do tempo devido ao atrito com o fluido passando pelo seu interior acaba se alterando significativamente. O dimensionamento hidráulico requer que o projetista saiba qual a perda de carga da tubulação, a mesma depende da rugosidade. Estimativas de perda de cargas incorretas podem acontecer devido à imprecisão do valor de rugosidade. A calibração e modelagem de sistemas de abastecimento de água geralmente é um processo trabalhoso, que muitas vezes se utiliza de métodos de tentativa e erro, porém, existem atualmente programas de otimização, softwares que facilitam este trabalho. O presente artigo consiste na criação de um gêmeo digital aplicado a um sistema piloto de abastecimento de água para estimação da rugosidade em tubulação. O gêmeo digital foi modelado a partir das características do motor elétrico, da bomba e do inversor de frequência, válvula e componentes hidráulicos de conexão. Para alcançar o objetivo deste trabalho, foram realizados vinte e quatro cenários possíveis com controle de velocidade e pressão do sistema. Os resultados obtidos mostram o erro de rastreamento máximo de 5%, demonstrando a eficácia da metodologia e sua aplicabilidade em cenários de maiores dimensões.

ABSTRACT. Sistemas de guindaste de pórtico são amplamente aplicados na indústria para o transporte de cargas. Visando fornecer um modelo do sistema para aplicação das técnicas de controle, este trabalho realiza a estimação de parâmetros de modelos 3D dos sistemas de guindaste de pórtico. São propostos estimadores com base no modelo linearizado e no modelo não linear do sistema. Também é analisado o impacto do método de discretização adotado, comparando-se os métodos de Euler e Runge-Kutta. Com os resultados obtidos observou-se menores erros de estimação nos estimadores com discretização através do método de Runge-Kutta, sendo que não foram observadas diferenças significativas quando utilizados o modelo linearizado ou não linear.

ABSTRACT. O trabalho desenvolvido tem como objetivo principal avaliar os fatores que provocam aumento no erro em transformadores de corrente de uso para medição e proteção, e propor uma nova topologia com uso de métodos de compensação computacional com a finalidade de otimizar a exatidão de transformadores de corrente. Assim, reduzindo perdas de faturamento no sistema e possibilitando que relés de proteção possam realizar medições de qualidade de energia com maior confiabilidade possível.

ABSTRACT. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma solução hibrida para modelos cinemáticos, baseada na combinação dos métodos de solução analítica geométrica e solução paramétrica de Denavit-Hartenberg. A geometria de robô escolhida é um pantógrafo paralelo planar com três graus de liberdade utilizando a configuração de mecanismo de quatro barras. O modelo matemático foi desenvolvido e simulado na plataforma de programação matemática GNU Octave, e posteriormente implementada em um sistema embarcado real. O sistema de comando de movimento utilizado é baseado em um tradutor de cinemática on-line e em tempo real tornando possível utilizar um comando de CNC cartesiano para controlar um robô não cartesiano. O modelo cinemático foi validado comparando-se uma trajetória comandada no CNC e a trajetória executada pelo modelo do robô após passar pelo tradutor, assim comprovando que a solução matemática é simples o bastante para ser implementada em um sistema embarcado de baixo custo.

ABSTRACT. A indústria 4.0 têm proporcionado significativos avanços em diversas áreas, sendo uma delas no setor de mineração. Dentro do processo de mineração, a etapa de secagem do minério caracteriza-se como uma importante fase a qual o minério passa por filtros rotativos à vácuo, com o objetivo de diminuir sua umidade. Um dos problemas existentes nessa etapa diz respeito a detecção da qualidade dos filtros existentes na máquina de secagem, sendo o entupimento do meio filtrante o principal motivo da má qualidade do mesmo. Logo, este trabalho propõe a uso de redes neurais profundas para reconhecimento da qualidade desses filtros para realização de manutenção preventiva. Foram aplicados as arquiteturas de redes Unet e SegNet, dois tipos de redes neurais convolucionais, encoder/decorder. Como resultado, foi possível obter mais de 90\% de precisão no acerto do modelo bem como a determinação de um indicador de qualidade das telas verticais relacionadas a esses equipamentos.

ABSTRACT. The wide use of three-phase induction motors (TIM) in various industry sectors encourages the search for techniques for monitoring and diagnosing defects in these machines to avoid production stops and unforeseen maintenance. Bearing fault detection is performed by analyzing the behavior of some motor variables, such as vibration and stator current, and their classification using artificial intelligence and machine learning. However, few studies on the modeling and simulation of these faults present a viable resource to cover several engines and specific operating conditions, such as different loads and speeds. Therefore, this work aims to implement a model for TIM’s bearing failure simulations in dq0 reference that provides current data of a stator phase to analyze this frequency spectrum. From information extracted from this spectrum, 200 samples representing different TIM situations with bearing failures are submitted to two pattern classifiers, Multilayer Perceptron network and Kohonen network, to evaluate the proposed diagnostic method.

ABSTRACT. Hyperspectral Imaging Systems (HSI) collect spectral data and spatial images simultaneously and continuously in hundreds of narrow spectral bands to generate a data cube. Specifically in mineralogy, remote sensing techniques using hyperspectral images are becoming increasingly popular in remote mapping of mineral formations. Datasets containing hyperspectral images from sensors such as Hyperion installed on the NASA’s Earth Observing satellite 1 (EO-1) can be found online. Considering these facts, we propose in this work the use of analysis and pattern recognition techniques in data cubes from HSI systems, more specifically from EO-1 Hyperion satellite. The hyperspectral image analyzed includes the Carajás mine (Pará, BR) for the purpose of reconnaissance and identification of iron ore deposits using unsupervised learning and K-Means clustering method. The results show that about 6.72% of the analyzed area is composed of iron ore, which corresponds to approximately 51km2.

ABSTRACT. Este trabalho investiga a aplicação da técnica do controle fuzzy tipo-2 na anestesia geral. E para isso, foi realizada revisão da bibliografia para o trabalho, além do estudo do controlador fuzzy tipo-1 e tipo-2. A aplicação da técnica de controle fuzzy está baseada no estudo de caso sobre os procedimentos da anestesia geral. Após esse estudo, foi implementado um modelo matemático farmacocinético farmacodinâmico do efeito dos medicamentos atracúrio e isoflurano no corpo humano. Os controladores fuzzy tipo-1 e tipo-2 intervalar com duas e quatro entradas foram projetados utilizando o Fuzzy Logic Toolbox no MATLAB. Também foram criadas simulações no MATLAB em formatos de scripts validadas pelo Simulink do controle de anestesia, a partir do modelo matemático, utilizando os controladores para uma comparação de desempenho. Os resultados da simulação mostraram a superioridade dos controladores fuzzy tipo-2 intervalar em relação aos do tipo-1 com o mesmo número de entradas, entretanto foi possível verificar que o maior número de entradas beneficiou tanto os controles com tipo-2 e tipo-1. Além disso, foi projetado e construído um protótipo de escala reduzida do sistema biomédico utilizando equipamentos de baixo custo. E por fim, foi realizada uma análise comparativa, assim a conclusão foi que o controlador fuzzy tipo-2 apresentou uma boa alternativa para controlar sistemas multivariáveis e não lineares relacionado a anestesia geral.

ABSTRACT. O presente trabalho trata sobre uma ferramenta para auxiliar nos testes de um dos principais dispositivos utilizados para manter o nível de tensão dentro dos patamares exigidos por agências reguladoras do setor elétrico, os Reguladores de Tensão. Dispositivos que são usados ao longo das linhas de distribuição de energia elétrica com a finalidade de manter o nível de tensão sempre próximo da tensão nominal, para evitar sub tensão e sobre tensões. O sistema desenvolvido possibilita a integração entre o software de simulação OpenDSS e, através de uma interface de hardware, transfere os valores de tensão e corrente resultantes da simulação para o controle do regulador. Dentro das especificações definidas para a ferramenta, ela apresentou resultados bem similares aos dados extraídos de simulações por software. Se mostrando uma ferramenta que pode ser bem explorada para aplicações práticas de fluxos de potência simulados no OpenDSS ou por dados extraídos de uma rede real.

ABSTRACT. Este artigo apresenta o projeto de um controlador PI robusto para um sistema térmico de automação predial. O objetivo deste trabalho é projetar um controlador que ao ser introduzido no sistema o mantenha estável e com características desejáveis mesmo com pequenas variações nos parâmetros da planta.

ABSTRACT. Sistemas de Navegação Inercial (INSs) são sistemas de extrema importância para aplicações veiculares terrestres, aéreas, espaciais, marítimas e subaquáticas. Eles fornecem uma solução completa de navegação (posição, velocidade e orientação) do veículo a uma alta taxa de amostragem, com alta banda passante, e são independentes de sinais externos. Contudo, INSs apresentam a desvantagem de acumular erros no longo prazo, devido às integrações numéricas internamente realizadas. Uma maneira de se mitigar esse acúmulo de erros é integrando o INS com sensores auxiliares, geralmente por meio de filtros de Kalman. Uma abordagem alternativa consiste na utilização de restrições de movimento (MCs) dos veículos e/ou condições estacionárias (ZUPTs) do mesmo, como "sensores virtuais" para auxílio do INS. Este artigo investiga o problema supracitado e demonstra que a topologia de integração proposta é capaz de reduzir significativamente o acúmulo de erros do INS no tempo. Resultados experimentais confirmam a validade das verificações apresentadas.